Novel insights into the vasodilatory effects of relaxins and supraspinal sympathetic control of murine peripheral arteries

Abstract

Total peripheral resistance is invariably increased in all hypertension. The underlying molecular mechanisms are largely unknown, but involve a hyper-contractile state of the arterial vascular smooth muscle cells, reduced endothelial vasodilator capacity and increased arterial stiffness. The aim of the present study was to provide novel insights into the vasodilatory effects of relaxins and supraspinal sympathetic control of peripheral arteries interconnected with increased arterial stiffness. In particular, (1) the vasodilatory effects of relaxins in peripheral arteries, (2) the contribution of renin-angiotensin system (RAS) in supraspinal sympathetic control of peripheral arteries and (3) the role of serum- and glucocorticoid-inducible kinase 1 (SGK1) in vascular calcification were clarified. Gai2- (Gnai2-/-) and Gai3-deficient (Gnai3-/-) mice, pharmacological tools and wire myography were used to study G-protein-coupled signaling pathways involved in the vasodilatory effects of relaxins. Angiotensin II (Ang II) type 1a receptor (AT1a) (Agtr1a-/-) and angiotensin- (1-7) receptor Mas (Mas-/-) mice were used to study the role of RAS in supraspinal sympathetic control of peripheral arteries after high- level spinal cord injury (SCI). SGK1 deficient (Sgk1-/-) mice were used to examine the role of SGK1 in the vascular calcification. Relaxin-2 (~50% relaxation at 10-11 M) was found to serve as potent vasodilator, which produces endothelium- and NO-dependent relaxation of mesenteric arteries by activation of RXFP1 coupled to Gi2-PI3K-eNOS pathway. In SCI mice, the reactivity of wild-type and Mas-/- mesenteric arteries was diminished in response to angiotensin II (Ang II), i.e. distal but close to thoracic level T4, but this difference was not observed in the absence of AT1a receptors and all genotype femoral arteries. These results indicate that AT1a receptor signaling underlies increased vascular reactivity in mesenteric arteries in response to Ang II and this may contribute to adaptive changes in regional blood flow. After cholecalciferol treatment, aortic rings from Sgk1-/- mice developed less wall tension after ex vivo mechanical stretch as compared with aortic rings from Sgk1+/+ mice, indicating a higher aortic stiffness in Sgk1+/+ mice.

Der gesamte periphere Widerstand ist bei allen Hypertonien unveränderlich erhöht. Die zugrundeliegenden molekularen Mechanismen sind weitgehend unbekannt, beinhalten jedoch einen hyperkontraktilen Zustand der arteriellen Gefäßmuskelzellen, reduzierte endotheliale Vasodilator-Kapazität und erhöhte arterielle Gefäßsteifheit. Das Ziel der vorliegende Versuch war es, neue Einblicke in die vasodilatorischen Effekte von Relaxinen und supraspinaler sympathischer Kontrolle von peripheren Arterien, die mit erhöhter arterieller Steifheit einhergehen, zu gewinnen. Insbesondere (1) die vasodilatorischen Wirkungen von Relaxinen in peripheren Arterien, (2) der Beitrag des Renin-Angiotensin-Systems (RAS) in der supraspinalen sympathischen Kontrolle peripherer Arterien und (3) die Rolle der Serum- und Glucocorticoid-induzierbaren Kinase 1 (SGK1) bei vaskulärer Verkalkung wurden abgeklärt. Gi2- (Gni2 - / -) und Gi3-defiziente (Gni3 - / -) Mäuse, pharmakologische Hilfsmittel und Gefäß- Myographie wurden verwendet, um G-Protein-gekoppelte Signalwege zu untersuchen, die an den vasodilatorischen Effekten von Relaxinen beteiligt sind. Angiotensin II (Ang II) Typ 1a Rezeptor (AT1a) (Agtr1a - / -) und Angiotensin (1-7) Rezeptor Mas (Mas - / -) defiziente Mäuse wurden verwendet, um die Rolle von RAS bei der supraspinalen Sympathikuskontrolle von peripheren Arterien nach hoher Rückenmarksverletzung (SCI) zu untersuchen. SGK1- defiziente (Sgk1 - / -) Mäuse wurden verwendet, um die Rolle von SGK1 bei der Gefäßverkalkung zu untersuchen. Relaxin-2 (~ 50% Relaxation bei 10-11 M) erwies sich als potenter Vasodilator, der durch Aktivierung von RXFP1, gekoppelt an den Gi2-PI3K-eNOSSignalweg, eine Endothel- und NO-abhängige Relaxation von Mesenterialarterien bewirkt. Bei SCI-Mäusen war die Reaktivität von Wildtyp- und Mas-/- Mesenterialarterien als Antwort auf Angiotensin II (Ang II) vermindert, nämlich distal, aber nahe dem thorakalen Wirbel T4, wobei dieser Unterschied in Abwesenheit von AT1a-Rezeptoren und in Oberschenkelarterien aller Genotypen nicht beobachtet wurde. Diese Ergebnisse zeigen, dass bei SCI-Mäusen der AT1a-Rezeptorsignalweg als Reaktion auf Ang II zu einer erhöhten vaskulären Reaktivität in Mesenterialarterien führt und dies zu adaptiven Veränderungen des regionalen Blutflusses beitragen kann. Nach der Behandlung mit Cholecalciferol entwickelten Aortenringe von Sgk1 - / - Mäusen nach ex vivo mechanischer Dehnung weniger Wandspannung als Aortenringe von Sgk1 + / + Mäusen, was auf eine erhöhte Aortensteifigkeit in Sgk1 + / + Mäusen hinweist.