Einfluss der alpha1-adrenergen Gefäßansprechbarkeit auf sympathisch vermittelte Blutdruckoszillationen

Abstract

Ziel der Arbeit: Erkrankungen wie Diabetes mellitus, arterielle Hypertonie und Herzinsuffizienz gehen mit Veränderungen der Frequenz und Amplitude sympathisch vermittelter Blutdruckoszillationen einher. Bisher konnten die Ursachen abnormer Blutdruckrhythmik bei Erkrankungen des Herz-Kreislauf- Systems jedoch nicht eindeutig geklärt werden. Ziel dieser Arbeit war es, den Einfluss der vaskulären alpha1-Adrenozeptor-Expression auf die sympathische Gefäßansprechbarkeit auf die Parameter der sympathisch vermittelten Blutdruckoszillationen zu untersuchen. Methoden: In isolierten aortalen Gefäßmuskelzellen der Ratte wurde die Expression der drei alpha1-Adrenozeptor- Subtypen alpha1A, alpha1B und alpha1D durch genetische Transfektion erhöht. Anschließend wurden die kontraktilen Eigenschaften der Zellen gegenüber dem alpha1-Adrenozeptor-Agonisten Phenylephrin untersucht. Um den Einfluss der vaskulären alpha1-Adrenozeptor-Expression auf die Blutdruckansprechbarkeit und auf die sympathisch vermittelten Blutdruckoszillationen zu testen, wurden systemphysiologische Studien an Tiermodellen durchgeführt, für die Unterschiede in der alpha1-adrenergen Gefäßansprechbarkeit und Rezeptorexpression beschrieben wurden. Dabei fanden spontan hypertensive Ratten (SHR), 2-kidney-1-clip-Wistar Kyoto-Ratten (2K-1C) und deren normotensiver Kontrollstamm Wistar Kyoto (WKY) experimentellen Einsatz. Mittels der Leistungsspektralanalyse wurden der mittlere arterielle Blutdruck und die sympathische Nervenaktivität anhand einer 45-minütigen Aufzeichnung an wachen Tieren untersucht. Die Testung der Blutdruckansprechbarkeit erfolgte anschließend durch intravenöse Applikation adrenerger und nichtadrenerger Substanzen. Zur Untersuchung spezifischer Mechanismen der Gefäßkontraktilität wurden funktionelle Experimente an isolierten mesenterialen Widerstandsgefäßen durchgeführt. Ergebnisse: Eine erhöhte alpha1-Adrenozeptor-Expression in transfizierten aortalen Muskelzellen ging sowohl mit einer erhöhten Sensitivität als auch mit einer erhöhten Kontraktionsgeschwindigkeit gegenüber dem spezifischen Agonisten Phenylephrin einher. Im Gegensatz dazu beeinflussten die einzelnen Subtypen die kontraktilen Eigenschaften der Zellen nicht in unterschiedlicher weise. Mittels der Leistungsspektralanalyse wurde gezeigt, dass SHR eine gegenüber WKY und 2K-1C erhöhte Amplitude der sympathisch vermittelten Blutdruckoszillationen aufwiesen, die mit einer in diesem Frequenzbereich ebenfalls erhöhten sympathischen Nervenaktivität einherging. Im Gegensatz dazu war die deutlich verminderte Amplitude der Blutdruckoszillationen der 2K-1C nicht mit einer erniedrigten neuronalen Aktivität in diesem Frequenzbereich assoziiert. Jedoch zeigte diese Versuchstiergruppe in funktionellen Studien in vivo und an isolierten Widerstandsgefäßen eine deutlich abgeschwächte alpha1-adrenerge Ansprechbarkeit. Schlussfolgerungen: Die Ergebnisse weisen darauf hin, dass die Modulation der vaskulären alpha1-Adrenozeptor-Dichte einen möglichen Mechanismus für die Regulation der sympathischen Gefäßansprechbakeit darstellt. Weiterhin zeigen die Befunde, dass die Gefäßansprechbarkeit gegenüber Katecholaminen die Amplitude sympathisch vermittelter Blutdruckoszillationen beeinflusst.

Purpose: A variety of pathological conditions, such as diabetes, hypertension, and congestive heart failure is associated with frequency and amplitude changes of sympathetic-mediated blood pressure oscillations. However, the underlying mechanisms of these changes are not well understood. The purpose of the present study was to examine the influence of vascular alpha1-adrenoceptor (AR) expression on vascular sympathetic responsiveness and on the parameters of sympathetic-mediated blood pressure oscillations. Methods: Alpha1A-, alpha1B- and alpha1D-AR subtypes were overexpressed in rat aortic smooth muscle cells by gene transfection. Subsequently contractile properties of cells were tested in response to the alpha1-AR agonist phenylephrine. To examine the influence of vascular alpha1-AR expression on arterial pressure responsiveness and on the parameters of sympathetic-mediated blood pressure oscillations functional studies in spontaneously hypertensive rats (SHR), 2-kidney-1-clip renal hypertensive WKY rats (2K-1C), and normotensive Wistar Kyoto rats (WKY) were performed. Arterial pressure and splanchnic sympathetic nerve activity were recorded for 45 min in conscious rats and analysed by power spectral analysis. In addition, dose-response curves for changes in mean arterial pressure to adrenergic and non-adrenergic agonists were obtained. Furthermore, vascular responses of isolated mesenteric resistance arteries were examined in vitro. Results: Transfected cells contracted faster and were more sensitive to phenylephrine compared with controls. However, no differences in observed contractile parameters were found between cells transfected with different receptor subtypes. The amplitude of sympathetic- mediated blood pressure oscillations was increased in SHR and decreased in 2K- 1C compared with WKY. Interstingly, sympathetic nerve activity in this frequency range was also increased in SHR but did not differ between 2K-1C and WKY. Remarkably, in vivo and in vitro 2K-1C showed blunted responses to phenylephrine compared with the other two groups. Conclusion: The data of the present study suggest that vascular alpha1-AR expression is a possible regulative mechanism for vascular sympathetic responsiveness. Furthermore, our findings indicate that vascular responsiveness to catecholamines has an impact on the amplitude of sympathetic-mediated blood pressure oscillations.