Funktionelle Selektivität und Vermittlung des myogenen Tonus am Angiotensin II Typ-1-Rezeptor in der perfundierten Mausniere

Abstract

Hintergrund: Die Angiotensin II-Typ-1-Rezeptoren (AT1R) sind 7-Transmembran- und G-Protein-gekoppelte Rezeptoren, die mechanisch aktiviert werden können. Der native Agonist Angiotensin II (Ang II) stimuliert sowohl den klassischen G-Protein-abhängigen als auch den alternativen β-Arrestin-2-vermittelten Weg, während der funktionell selektive Agonist Sar, Ile-Angiotensin II (S II) nur den alternativen Weg aktiviert. Diese funktionelle Selektivität verspricht vorteilhafte therapeutische Effekte bei kleinem Nebenwirkungsspektrum gegenüber dem konventionellen Rezeptoragonismus. Der myogene Tonus ist die angeborene, autoregulatorische Fähigkeit kleiner Arterien – insbesondere der Arteriolen – sich bei steigendem Perfusionsdruck zu kontrahieren oder bei sinkendem Perfusionsdruck zu erweitern, um die Organperfusion konstant zu halten, ohne dass das autonome Nervensystem aktiviert wird. Fragestellung: In dieser Studie wurde anhand verschiedener muriner Tiermodelle die Hypothesen untersucht, ob 1) der Angiotensin II Typ-1a-Rezeptor der vorherrschende Rezeptorsubtyp bei der Regulation des myogenen Gefäßtonus ist und ob 2) der myogene Tonus über den klassischen Gq/11-Protein-gekoppelten und/oder den alternativen β-Arrestin vermittelten Signalweg vermittelt wird. Methoden: Agtr1a+/+, Agtr1a-/- und Tamoxifen-induzierbare glatte Muskelzell-spezifische Einzel- oder Doppel-Knockout-Mäuse (SMMHC–Agtr1a-/- x Agtr1b-/-) wurden für die isolierte Nierenperfusion verwendet, um Unterschiede des Perfusionsdrucks in den jeweiligen Gruppen zu messen und diese in Relation zu setzen. Um eine Beteiligung der untersuchten Signaltransduktionswege beurteilen zu können, wurden Substanzen wie der native Agonist Ang II, der funktionell selektive Agonisten S II und der Gαq/11-Inhibitor FR900359 verwendet. Ergebnisse: Die myogene und Ang II-abhängige Vasokonstriktion waren unauffällig in der perfundierten Niere von Agtr1b-/- Mäusen, jedoch vermindert in perfundierten Nieren von Agtr1a-/- Mäusen. Der selektive Gαq/11-Inhibitor verringerte den myogenen Tonus und die Ang II-abhängige Vasokonstriktion, während der β-Arrestin-abhängige Ligand S II keinerlei Wirkung auf den Perfusionsdruck zeigte. Schlussfolgerung: Mechanisch aktivierte AT1aR vermitteln die myogene Auto-regulation in perfundierten Nierenarterien über kanonische Gq/11-Signalwege.

Background: The AT1 receptors are seven-transmembrane- and well described mechano-activated G-Protein-coupled receptors. The balanced agonist Angiotensin II (Ang II) stimulates both the classical G-protein-dependent pathway and the alternative β-arrestin-2 pathway, whereas the biased agonist Sar, Ile-Angiotensin II (S II) only activates the alternative pathway. This selective activation promises beneficial therapeutic effects, with a small spectrum of side effects, compared to conventional agonism. The myogenic tone is an inherent, auto-regulatory ability of small arteries – especially of the arterioles – to contract in response to increasing perfusion pressure or to dilate in response to decreasing perfusion pressure to maintain constant organ perfusion without activating the autonomic nervous system. Question: This study used various murine animal models to investigate the hypotheses of 1) whether the Angiotensin II type 1a receptor is the predominant receptor subtype in the regulation of myogenic vascular tone and 2) whether myogenic tone is elicited via the classical Gq/11-protein-coupled and/or the alternative β-arrestin mediated signalling pathway. Methods: Agtr1a+/+, Agtr1a-/-and tamoxifen-inducible smooth muscle cell-specific single or double knockout mice (SMMHC–Agtr1a-/- x Agtr1b-/- ) were used for the perfusion of isolated kidneys to measure differences in perfusion pressure in the respective groups and to relate them to each other. In order to assess the involvement of the signal transduction pathways studied, we used compounds such as the native agonist angiotensin II, the functionally selective agonist Sar, Ile- Ang II and the Gαq/11 inhibitor FR900359. Results: Myogenic and Ang II-dependent vasoconstriction was normal in perfused kidneys of Agtr1b-/-mice but fell in Agtr1a-/-mice. The Gαq/11 blocker reduced myogenic tone and Ang II-dependent vasoconstriction, whereas the β-arrestin-biased agonist S II had no effect. Conclusion: Mechano-activated AT1aR mediate myogenic autoregulation in perfused renal arteries via canonical Gq/11 signalling pathways.