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Auswirkungen der sympathischen Denervierung auf die Abhängigkeit des Gefäßtonus kleiner Arterien von reaktiven Sauerstoffspezies und auf die vaskuläre NADPH-Oxidaseaktivität

  • Das sympathische Nervensystem ist an der Regulation des Herz-Kreislaufsystems beteiligt und beeinflusst die Struktur und Funktion von Widerstandsgefäßen. Die Arbeit untersucht chronische Effekte der sympathischen Innervation auf die Freisetzung reaktiver Sauerstoffspezies und deren Regulation des Gefäßtonus anhand des Modells der neonatalen Sympathektomie. Untersucht wurde Gewebe von 11-14 Wochen alten Wistar-Ratten. Es erfolgten pharmakologische und physiologische Untersuchungen isolierter mesenterialer und intrarenaler Widerstandsarteriensegmente sowie aortaler Gefäßsegmente mit Hilfe der Small-Vessel-Draht-Myographie sowie Untersuchungen zur vaskulären NADPH-Oxidase-mRNA-Expression und NADPH-Oxidaseaktivität mittels real-time-RT-PCR und Lucigenin-verstärkter Chemilumineszenz. Zur Beurteilung von Geschlechtsdi-morphismen hinsichtlich der untersuchten Prozesse wurden Tiere beider Geschlechter in die Studie einbezogen. Die Kalium-induzierte Vasokonstriktion zeigt sich durch chronische Sympathektomie bei mesenterialen Gefäßsegmenten erniedrigt, was auf geringeren Gehalt an kontraktilem Gewebe infolge der Sympathektomie hindeutet. Weitere Untersuchungen zeigten neben einer Noradrenalin-Supersensitivität renaler Gefäßsegmente chronisch sympathektomierter männlicher Tiere, an der sowohl Alpha1- wie auch Alpha2-Adrenorezeptor-vermittelte Prozesse beteiligt sind, auch eine Noradrenalin-Supersensitivität renaler Gefäßsegmente weiblicher Tiere und mesenterialer Gefäßsegmente, die unter anderem Alpha1-Adrenorezeptor, nicht aber Alpha2-Adrenorezeptor getragen ist. Die endothelvermittelte und endothelunabhängige Vasodilatation wurden unter Applikation von Acetylcholin und Nitroprussidnatrium untersucht und zeigte sich durch chronische Sympathektomie unbeeinflusst. Weitere Small-Vessel-Myographie-Experimente erfolgten zur Beurteilung der Bedeutung von ROS für die Modulation Agonist-induzierter Vasokonstriktion und -dilatation von Widerstandsarterien chronisch sympathektomierter Wistar-Ratten. Der Einsatz des Radikalfängers Tiron lässt jedoch keine allgemeingültigen Aussagen zur ROS-abhängigen Modulation der Gefäßfunktion zu. Lediglich bei renalen Gefäßsegmenten männlicher und mesenterialen Gefäßsegmenten weiblicher sympathektomierter Tiere schwächte sich nach Tirongabe bei erstgenannter Gruppe die maximale Kontraktionsantwort, bei zweitgenannter Gruppe die endothelunabhängige Vasodilatation leicht ab. Experimente zu Veränderungen des Gefäßtonus durch H2O2 zeigten sowohl eine direkte durch H2O2 ausgelöste Kontraktion, als auch die Verstärkung prokontraktiler Mechanismen durch H2O2, wobei die Empfindlichkeit der Gefäße gegenüber H2O2 nicht durch chronische Sympathektomie beeinflusst wurde. Die Untersuchungen zum Einfluss chronischer Sympathektomie auf die NADPH-Oxidaseaktivität zeigten weder an renalen, mesenterialen, noch aortalen Gefäßsegmenten unter Inhibierung anderer ROS-produzierender Systeme mit Rotenon, Allopurinol und L-NAME, Veränderungen in der NADPH-Oxidaseaktivität durch chronische Sympathektomie. Auch hatte chronische Denervierung keinen eindeutigen Einfluss auf die NADPH-Oxidase-Expression, lediglich der NOX2-mRNA-Gehalt intrarenaler Arteriensegmente weiblicher sympathektomierter Tiere war niedriger als der scheinbehandelter Kontrollen. Die differenzierte Betrachtung der Ergebnisse lässt zwischen beiden Geschlechtern bezüglich der Gefäßfunktion keine globalen Aussagen zu. Vergrößert, gegenüber der weiblichen Versuchsgruppe, war die Kalium-induzierte Vasokonstriktion mesenterialer Gefäßsegmente scheinsympathektomierter männlicher Tiere, vermindert die maximale Noradrenalin-induzierte Vasokonstriktion renaler Gefäßsegmente sympathektomierter männlicher Tiere im Vergleich zu weiblichen. Außerdem war die NADPH-Oxidase-abhängige Superoxidbildung in Aortengewebe männlicher Tiere und der NOX2-mRNA-Gehalt bei renalen Gefäßsegmenten scheinsympathektomierter männlicher gegenüber weiblicher Tiere verringert. Aus den Ergebnissen lassen sich Hinweise ableiten, dass chronisch sympath-ektomierte Tiere möglicherweise einen geringeren Gehalt an kontraktilem Gewebe der Gefäßmuskulatur aufweisen. Außerdem beruht die bekannte Noradrenalin-Supersensitivität chronisch denervierter renaler Gefäßsegmente männlicher Tiere, auf Alpha1- wie auch Alpha2-Adrenorezeptor-vermittelten Prozessen, die von chronisch denervierten renalen Gefäßen weiblicher Tiere und mesenterialen Gefäßen unter anderem auf Alpha2-, nicht aber auf Alpha1-Adrenorezeptoren-vermittelten Prozessen. Der eher diskrete Einfluss des Radikalfängers Tiron auf die Gefäßfunktion, der geringe, wenn überhaupt vorhandene Einfluss der Sympathektomie auf die Expression der NADPH-Oxidase-Isoformen und die fehlenden Effekte der Sympathektomie auf die NADPH-Oxidaseaktivität sprechen dafür, dass ROS-abhängige Prozesse, wenn überhaupt nur eine untergeordnete Bedeutung für die Denervierungssupersensitivität kleiner Widerstandsarterien haben.
  • The sympathetic nervous system contributes to the regulation of the cardio-vascular-system and affects the structure and function of resistance arteries. The present work has investigated chronic effects of sympathetic innervation on release of reactive oxygen species (ROS) and their ability to regulate the tone of bloodvessels based on the model of neonatal sympathectomy. We did investigations to isolated segments of mesenterial and intrarenal restistance vessel and to aortic vessel of 11-14 week old wistar-rats. We used the small-vessel wire myography for pharmacological and physiological experiments to resistance arteries, lucigenin-enhanced chemiluminescenc and real-time RT-PCR for the investigation of the NADPH oxidase mRNA expression and NADPH oxidase activity. To assess gender dependent processes we included rats of both genders in our investigations. Potassium induced vasoconstriction is decreased in mesenteric vessels of sympathectomiced rats, that points to an smaller content of contractile tissue after sympathectomy. Furthermore our investigations have shown norepinephrin induced supersensitivity of renal small vessels of chronic sympathectomiced male rats, that depends on Alpha1- and Alpha2-adrenoreceptor mediated processes. In contrast to that, the norepinephrin supersensitivity of renal vessels of chronic sympathectomiced femal rats and the norepinephrin supersensitivity of mesenteric small vessels of sympathectomiced rats depends on Alpha1- adrenoreceptor but not on Alpha2- adrenoreceptor mediated processes. The endothelium dependent and independent vasorelaxation have been investigated under application of acetylcholin and nitroprussidnatrium and have not been affected by chronic sympathectomy. Further small vessel myography experiments have been performed to investigat the meaning of ROS for modulation of agonist-mediated vasoconstriction and –dilatation of resistance vessels of sympathectomiced wistar-rats. We can not find general statements for ROS dependent modulation of the function of small vessels by the use of the free radical-scavenger tiron. After application of tiron only renal vessels of sympathectomiced male rats have been reacted with a decrease of norepinephrin induced contraction and the endothelium independent vasorelaxation of mesenteric vessels of sympathectomiced female rats have been decreased. Myography experiments with H2O2 have been shown a direct H2O2 induced vasoconstriction and enhanced procontractile mechanisms for vessels of sympathectomiced and shamtreated rats. The sensitivity of these bloodvessels have not been changed via sympthectomy. Investigations of effects of sympathectomy on NADPH oxidase activity have not shown changes in renal, mesenteric or aortic vessel segments under inhibition of other ROS-releasing systems with rotenon, allopurinol and L-NAME through sympathectomy. Furthermore chronic denervation has had no influence to NADPH oxidase expression. Only the NOX2 mRNA content of renal vessels of female sympathectomiced rats was smaller than the mRNA content of shamtreated rats. The differentiated look at the results have not shown general statements for differences of vascular functions between different genders. The potassium induced vasoconstriction of mesenteric bloodvessels of shamtreated male rats was increased in contrast to female rats. However decreased was the maximum norepinephrin induced vasoconstriction of renal vessels of sympathectomiced male rats compared with female rats. Furthermore the NADPH oxidase induced release of superoxid in aortic segments of male rats and the NOX2 mRNA content of renal vessel segments of shamtreated male rats was decreased in contrast to female rats. The results indicate that chronic sympathectomy lowers the content of contractile tissue in smooth muscles. Furthermore is the norepinephrin supersensitivity of chronic denerved renal vessels of male rats founded in Alpha1- and Alpha2- adrenoreceptor mediated processes but the norepinephrin supersensitivity of chronic denerved renal vessels of female rats and that of mesenteric vessels founded in Alpha1- adrenoreceptor but not on Alpha2- adrenoreceptor mediated processes. The subtle influence of the free radical scavanger tiron on small vessel function, even if the small effect of sympathectomy on the expression of NADPH oxidase isoforms and the missing effect of sympathectomy on NADPH oxidase activity show, that ROS modulated processes have no or only a small meaning in denervation supersensitivity of small vessels.

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Metadaten
Author: André Ramm
URN:urn:nbn:de:gbv:9-002370-6
Title Additional (English):Effects of sympathetic denervation to the dependens of vascular tone of small arteries from reactive oxygen species and to the vascular NADPH oxidase activity
Advisor:Prof. Dr. Olaf Grisk
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):2015/12/14
Granting Institution:Ernst-Moritz-Arndt-Universität, Universitätsmedizin (bis 31.05.2018)
Date of final exam:2015/11/30
Release Date:2015/12/14
GND Keyword:Drahtmyographie, Lucigenin, NADPH-Oxidase, Sympathektomie, reaktive Sauerstoffspezies
Faculties:Universitätsmedizin / Institut für Physiologie
DDC class:600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 610 Medizin und Gesundheit