Akuter oxidativer Stress verstärkt die Angiotensin II-induzierte Konstriktion mesenterialer Arterien der adulten Maus über den p38-MAPK/MK2-Signalweg

Abstract

In der Arbeit wurde ein Modell akuten oxidativen Stresses durch Applikation von NADPH verwendet, um dessen Auswirkungen auf die Gefäßreaktivtät zu untersuchen. Es wurde die Hypothese geprüft, dass oxidativer Stress über Signalwege, welche die p38-MAPK einschließen, die Kontraktilität glatter Gefäßmuskelzellen erhöht und dass der Effekt altersabhängig ist. Mesenteriale Arterien von C57/Bl6 und MK2-defizienten Mäusen wurden unter isometrischen Bedingungen in einem Gefäßmyographen auf ihre kontraktilen und dilatativen Eigenschaften untersucht. Gefäßsegmente juveniler und adulter Versuchstiere wurden verwendet. Durch pharmakologische Eingriffe wurden Signalwege beeinflusst und mittels Konzentrations-Antwort-Kurven für Ang II der Einfluss auf die Gefäßkontraktilität ermittelt. Die rt-PCR diente der Bestimmung von NADPH-Oxidase-Isoformen und Untereinheiten auf mRNA-Ebene. Proteinphosphorylierungen wurden mittels Western-Blots analysiert. Die Superoxidkonzentration wurde mittels Lucigenin-Chemilumineszenz gemessen. Die Konzentrations-Antwort-Kurve für Ang II war bei den unbehandelten juvenilen und adulten Tieren gleich. Akuter oxidativer Stress durch NADPH-Behandlung führte jedoch in den Gefäßen adulter Tiere zu einer signifikant höheren Kontraktion und Ang II-Sensitivität. Die Expression der Nox1, Nox2, Nox4, p47phox und p67phox war in beiden Gruppen gleich. NADPH-Behandlung erhöhte die Superoxidkonzentration ohne Unterschied im Vergleich beider Gruppen. Die Behandlung mit dem nichtselektiven NOS Inhibitor L-NAME verstärkte die Ang II- Antwort in juvenilen und adulten Gefäßen auf ein gleiches Maximum. Die Endothel-abhängige Vasodilatation in NADPH-behandelten und unbehandelten adulten Tieren war gleich. Die verstärkte Antwort auf Ang II infolge NADPH- Behandlung in adulten Mäusen ging nicht mit einer gesteigerten Kalziumfreisetzung einher. Die Phosphorylierung sowohl der p38-MAPK als auch der MLC20 war in adulten Gefäßen nach NADPH-Behandlung und Ang II-Applikation stärker als in den juvenilen Gefäßen. Hemmung der p38-MAPK verhinderte den NADPH-Effekt auf die Kontraktilität adulter Gefäße ebenso wie MK2-Defizienz. Die Arbeit zeigt, dass NADPH-Behandlung zu stärkerer Ang II-Antwort in adulten Gefäßen bei gleicher Superoxidbelastung führt. Gleiche dilatative, endothelabhängige Kapazität in beiden Gruppen der adulten Tiere spricht gegen eine verminderte NO-Bioverfügbarkeit nach NADPH-Behandlung. Die Ergebnisse der Phosphorylierungsmessungen weisen auf eine Schlüsselrolle des p38-MAPK/MK2-Signalweges bei der Vermittlung der gesteigerten Ang II-Antwort nach NADPH-Behandlung hin. Der altersabhängige Effekt von ROS auf die Ang II- vermittelte Gefäßkontraktilität suggeriert, dass erhöhter oxidativer Stress und antioxidative Mechanismen schon in adulten Gefäßen eine wichtige Rolle für die Gefäßintegrität spielen. Dabei ist ein NO-unabhängiger, p38-MAPK- vermittelter Mechanismus von Bedeutung.

In this study a model of acute oxidative stress was used to investigate the effects of ROS on the vascular integrity. We tested the hypothesis that oxidative stress via p38-MAPK signaling pathways increases the contractility of vascular smooth muscle cells and that the effect is age dependent. The properties of mesenteric arteries from C57/BL6 and MK2-knockout mice were studied under isometric conditions in a standard vessel myograph. Vessel rings of juvenile (60d) and adult (160d) animals were used. NADPH-treatment increases the Ang II-induced contraction in adult blood vessels via the p38/MK2-MAPK pathway. The effect is independent of NO, the vessels showed no reduction in NO bioavailability. The age-dependent effect of ROS on Ang II- induced contraction suggests that increased oxidative stress and antioxidant mechanisms play an important role in vascular integrity of adult blood vessels.