German Title: Analyse den Mechanismen die die Expression von Blutdruckregulirenden Systemen beeinflussen

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Abstract

Abstract Zubakova Radka, pharmacist oral examination on 15th May 2007 ANALYSIS OF THE MECHANISMS INFLUENCING THE EXPRESSION OF BLOOD PRESSURE REGULATING SYSTEMS Referees: Prof. Dr. Ulrich Hilgenfeldt, Prof. Dr. Gert Fricker Several hormonal and autocrine systems are involved in the physiology and pathophysiology of blood pressure regulation and salt-water homeostasis including the renin-angiotensin-aldosterone system, the kallikrein-kinin system, nitric oxide and the adenosine system. Within the scope of this project, the influence of high salt diet and aldosterone on the regulation of NO, NO synthase, adenosine-, and bradykinin-receptors should be examined in kininogen-deficient BNK rats and in control BN rats. For 10 days BNK and BN rats were given a standard or high salt diet in presence or absence of the aldosterone antagonist, spironolactone. Gene expression analysis was performed in tissue of kidney, atria, and ventricles using real-time RT-PCR. The activity of NO synthase was elicited by measuring NO metabolites in urine and plasma. In addition in a HEC cell line we measured the effects of different kinins on the bradykinin B1- and B2-receptor of rat, mouse and human via analysing fluorometrically the intracellular calcium influx. We found lower NOx production in plasma and urine of BNK rats in almost all experimental groups. Moreover, we could determine that in the kidney of BNK but not of BN rats high salt diet down-regulated the expression of nNOS and iNOS. The decreased NO level might be one of the factors responsible for the salt-sensitive hypertension in kininogen-deficient BNK rats. Furthermore, expression analysis of the kidney showed, that aldosterone plays an important role in the regulation of A1AR, A3AR and of nNOS. An increased salt intake seems to have no significant effect on renal adenosine receptors, NOS and B2R. Nevertheless, we found that high salt intake significantly up-regulated B1R in BN, but not in BNK rats. The enhanced B1R expression after high salt diet in the kidney of BN rats might have a protective effect. Down-regulation of A3AR and nNOS in ventricles of BNK rats after increased salt intake in BNK rats is probably one of the reasons for the increased cardiac sensitivity towards ischemia. We conclude that the lower NO levels and altered gene expression in kininogen- deficient BNK rats might contribute to the development of hypertension and salt-sensitivity. Furthermore, we could demonstrate for the first time that in the kidney aldosterone plays an important role in the regulation of A1AR, A3AR and nNOS. In addition, we showed that the efficacy and potency of BK, KAL and KLP on the B2R is similar in rat, mouse and human. Moreover, we demonstrated that des-Arg9-BK, des-Arg10-KAL and des-Arg10-KLP display similar effects on the B1R of rat, mouse and human.

Translation of abstract (German)

Zusammenfassung Zubakova Radka, Apothekerin mündliche Prüfung am 15. Mai 2007 ANALYSE DEN MECHANISMEN DIE DIE EXPRESSION VON BLUTDRUCKREGULIERENDEN SYSTEMEN BEEINFLUSSEN Gutacher: Prof. Dr. Ulrich Hilgenfeldt, Prof. Dr. Gert Fricker An der Regulation von Blutdruck und Salz-Wasserhaushalt sind verschiedene hormonelle und autokrine Systeme beteiligt, einschließlich das Renin-Angiotensin-Aldosteron System, das Kallikrein-Kinin System, Stickstoffmonooxid (NO) und das Adenosin System. Im Rahmen diese Dissertation sollte in Kininogen-defizienten BNK Ratten und in BN Kontrollratten der Einfluß einer Hochsalz-Diät und von Aldosteron auf die Regulation von NO, NO-Synthasen, Adenosin- und Bradykinin-Rezeptoren untersucht werden. Im Zeitraum von 10 Tagen wurden BN- und BNK-Ratten mit einer Standard- oder Hochsalz-Diät gefüttert und gleichzeitig mit oder ohne Spironolacton behandelt. Der Nitrat- und Nitrit-Spiegel (NOx) wurde in Plasma und in Urin mittels eines NO-Fluoreszens Kits gemessen. Im Gewebe von Niere, Atrium und Ventrikel wurde die Expression der NOS, der Adenosin- und Bradykinin-Rezeptoren mittels real-time PCR gemessen. Außerdem analysierten wir in einem HEC-Zellmodell die Wirkungen verschiedener Kinine auf den Bradykinin B1- und B2-Rezeptor von Ratte, Maus und Menschen mittels einer quantitativen fluorimetrischen Bestimmung der intrazelluläre Kalzium Konzentration. In Plasma und Urin weisen BNK Ratten im Vergleich mit BN Ratten eine niedrigere NOx auf. Außerdem konnten wir zeigen, dass in der Niere von BNK Ratten Hochsalz-Diät zu einer verminderten Expression von nNOS und iNOS führt. Verminderte NOx Spiegel und verminderte NOS Expression könnten ein Grund für die Salz-abhängige Hypertonie in Kininogen-defizienten BNK Ratten sein. Ferner zeigte sich, dass Aldosteron in der Niere eine wichtige Rolle in der Regulationen der Expression von A1AR, A3AR und der nNOS spielt. Hochsalz-Diät scheint keine signifikante Wirkung auf die Expression der Adenosin-Rezeptoren, der NOS und der B2R in der Niere zu haben. Wir konnten zeigen, dass Hochsalz-Diät zu einer erhöhten B1R Expression in der Niere von BN Ratten, aber nicht von BNK Ratten führt. Die B1R Überexpression nach einer Hochsalz-Diät in der Niere von BN Ratten könnte eine Schutzwirkung haben durch eine erhöhte Kinin-abhängige NaCl-Auscheidung. Außerdem finden wir nach Hochsalz-Diät im Ventrikel von BNK Ratten eine verminderte Expression der A3AR und nNOS. Das könnte im Zusammenhang stehen mit einer erhöhten Ischämieempfindlichkeit und eine Ursachen der Salz-abhängigen Hypertonie in BNK Ratten sein. Zusammenfassend scheint der niedrigere NOx Spiegel und die verminderte nNOS und iNOS Expression in Kininogen-defizienten BNK Ratten eine Ursachen für den Salz-abhängigen Blutdruck sein. Außerdem scheint Aldosteron in der Niere beider Rattenstämme die Expression von A1AR, A3AR und nNOS beteiligt zu sein. Außerdem konnten wir zeigen, dass die Wirksamkeit und Potenz von BK, KAL und KLP auf dem B2R der Ratte, Maus und Menschen ähnlich sind. Weiter haben wir gezeigt, dass des-Arg9-BK, des-Arg10-KAL und des-Arg10-KLP ähnliche Wirkungen und Potenz auf den B1R der Ratte, Maus und Menschen aufweisen.