Funktion von Endothelin-A – und Endothelin-B-Rezeptoren bei der Endothelin-1 induzierten Antwort glomerulärer Arteriolen der Maus

Abstract

Das Endothelinsystem hat für die physiologische Funktion der Niere und für die Entstehung von Nierenerkrankungen eine große Bedeutung. Endothelineffekte an der Niere werden über zwei Rezeptortypen, den ETA-Rezeptor und den ETB- Rezeptor, vermittelt. ETA-Rezeptoren und ETB-Rezeptoren sind auf der glatten Muskelzelle exprimiert, wo sie vasokonstriktorisch wirken können. ETB- Rezeptoren sind zudem auf der Endothelzelle exprimiert und vermitteln eine Vasodilatation. Ziel der Studie war es, die differentielle Beteiligung der Endothelinrezeptoren auf die Endothelin-1 induzierte vaskuläre Kontraktiliät der afferenten und efferenten Arteriolen darzustellen. Wir verwendeten das Modell der rescued-ETB-Rezeptor-defizienten Maus. Diese Mäuse haben keinen funktionsfähigen renal vaskulären ETB-Rezeptor. Die Gefäßreaktivität isolierter glomerulärer Arteriolen wurde mit Hilfe eines Mikroperfusionsmeßplatzes untersucht: Arteriolen mit Glomerulus wurden unter Verwendung von Halte- und Perfusionspipetten perfundiert und die Gefäßdurchmesseränderungen wurden videomikroskopisch aufgezeichnet. Wirkstoffe wurden in die Badlösung appliziert. Die Analyse der Durchmesseränderungen erfolgte computergestützt. In afferenten Arteriolen -führte die kumulative Endothelin-1-Applikation zu einer dosisabhängigen und ähnlich starken Vasokonstriktion in Wildtypen und in rescued-ETB-Rezeptor-defizienten Mäusen. -Selektive ETA-Rezeptor-Blockade hob den vasokonstriktorischen Endothelin-1-Effekt in Wildtypen und in rescued-ETB-R-defizienten Mäusen auf. -Kumulative ETB-Rezeptor-Stimulation führte zu keiner Änderung der luminalen Durchmesser in Wildtypen und in rescued-ETB-Rezeptor-defizienten Mäusen. -Unspezifische Blockade der NO-Synthase änderte die arterioläre Antwort in Wildtypen und in rescued-ETB-Rezeptor-defizienten Mäusen auf Endothelin-1-Applikation nicht signifikant. -ETA-Rezeptor- und NO-Synthase- Blockade beeinflussten den basalen Durchmesser in Wildtypen und in rescued- ETB-Rezeptor-defizienten Mäusen nicht signifikant. In efferenten Arteriolen -führte die kumulative Endothelin-1-Applikation zu einer konzentrationsabhängigen Konstriktion in Wildtypen und in rescued-ETB- Rezeptor-defizienten Mäusen, welche in Wildtypen signifikant stärker war als in rescued-ETB-Rezeptor-defizienten Mäusen. -Während selektiver ETA-Rezeptor- Blockade war die Endothelin-1 vermittelte Vasokonstriktion in den Wildtypen abgeschwächt und in rescued-ETB-Rezeptor-defizienten Mäusen vollständig aufgehoben. -Kumulative ETB-Rezeptor-Aktivierung führte zu einer Vasokonstriktion in Wildtypen, während es keinen Effekt in den rescued-ETB- Rezeptor-defizienten Mäusen hatte. -Während Blockade der NO-Synthase war die vasokonstriktorische Antwort auf kumulative Endothelin-1-Applikation in Wildtypen und in rescued-ETB-Rezepto- defizienten Mäusen signifikant stärker als ohne NO-Synthase-Blockade. -Selektive ETA-Rezeptor-Blockade veränderte den basal arteriolären Durchmesser nicht. -Blockade der NO-Synthase reduzierte den basalen Durchmesser in Wildtypen. Afferente Arteriolen kontrahierten auf kumulative Endothelin-1-Applikation stärker als efferente Arteriolen in Wildtypen. Die funktionellen Ergebnisse unterstützen die Annahme eines speziesspezifisch variabel ausgeprägten Endothelinsystems. Diese Speziesspezifität bezieht sich auf die differentielle Beteiligung von ETA- und ETB-Rezeptoren an der Vasokonstriktion beziehungsweise Vasodilatation glomerulärer Arteriolen. Unsere Befunde weisen erstmalig auf eine dilatative Wirkung von ETA-Rezeptoren in diesen Gefäßen hin. Die Arbeit leistet einen Beitrag zum Verständnis der Funktion von Endothelinrezeptoren im Bereich der glomerulären Gefäße, der Effekte von Endothelin auf die Nierenperfusion und auf die glomeruläre Filtrationsrate in der Maus.

Endothelins play an important role in the physiology and pathophysiology of the kidney. In the kidney endothelins mediate their effects by two receptors: The ETA-receptor and the ETB-receptor. ETA- and ETB-receptors are expressed on smooth muscle cells, where they act to induce vasoconstriction. ETB-receptors are also expressed on endothelial cells, where they can mediate vasodilation. The aim of this study was to investigate the differential involvement of the endothelin-receptors on the Endothelin-1 mediated vascular contractility of the afferent and efferent arterioles. We used the model of the rescued-ETB- receptor-deficient mice. These mice lack a functional renal vascular ETB- receptor. The vascular reactivity of the isolated glomerular arterioles was investigated using the technique of microperfusion. Arterioles with intact glomeruli were pefused with the help of holding- and perfusionpipettes. The changes in the luminal diameter of the vessels were documented with videomicroscopy. Different drugs were added to the bath solution. The changes of luminal diameter were analyzed with specific computer programs. In afferent arterioles -cumulative Endothelin-1-application led to a dose-dependet and strong vasoconstriction in both wildtypes and rescued-ETB-receptor-deficient mice. -Selective blocking of the ETA-receptor abolished the vasoconstrictory effect of Endothelin-1 in wildtypes and rescued-ETB-receptor-deficient mice. -Cumulative ETB-receptor-stimulation did not change the luminal diameter in wildtypes and rescued-ETB-receptor-deficient mice. -NO-Synthase-blockade did not significantly change the arteriolar response to Endothelin-1-application of wildtypes and rescued-ETB-receptor-deficient mice. -ETA-receptor- and NO- Synthase blockade did not significantly influence the basal luminal diameter in wildtypes and rescued-ETB-receptor-deficient mice. In efferent arterioles -cumulative Endothelin-1-application led to a dose dependent vasoconstriction in wildtypes and rescued-ETB-receptor-deficient mice. The effect in wildtype mice was significantly stronger than in rescued-ETB-receptor-deficient mice. -A selective block of the ETA-receptor decreased the Endothelin-1 mediated vasoconstrictory response in wildtypes and abolished the Endothelin-1 mediated vasoconstrictory response in rescued-ETB-receptor-deficient mice. -Cumulative ETB-receptor-stimulation led to a vasoconstriction in wildtypes but had no effect in rescued-ETB-receptor-deficient mice. -The vasoconstrictory response to cumulative Endothelin-1-application in wildtypes and rescued-ETB-receptor- deficient mice was significantly stronger during NO-Synthase-blockade than it was without NO-Synthase-blockade. -Selective ETA-receptor-blockade did not change the basal arteriolar diameter. -NO-Synthase-blockade reduced the basal arteriolar diameter in wildtypes. The vasoconstriction to cumulative Endothelin-1-application was stronger in afferent than in efferent arterioles. The functional results support the assumption of species specific, variabel expression of the endothelin system. This species specificity refers to the differential contribution of the ETA- and ETB-receptor on vasoconstriction and vasodilation of glomerular arterioles. Our results point for the first time to a dilatory effect of the ETA-receptor in these vessels. This study contributes for the understanding of the function of endothelin receptors in glomerular vessels, the effects of endothelin on the perfusion of the kidney and on the glomerular filtration rate in the mouse.