Während Sepsis ist die Blutdruckwirksamkeit des vasokonstriktiven Hormons
Angiotensin II deutlich reduziert. Der Mechanismus dieser vaskulären Hyporeaktivität auf Angiotensin II, auch Vasoplegie genannt, ist derzeit nicht schlüssig bekannt. Untersuchungen am Tiermodell haben gezeigt, daß nach Induktion einer Gram-negativen Sepsis die Expression der AT1-Rezeptoren unterdrückt war. Möglicherweise ...
Abstract (German)
Während Sepsis ist die Blutdruckwirksamkeit des vasokonstriktiven Hormons Angiotensin II deutlich reduziert. Der Mechanismus dieser vaskulären Hyporeaktivität auf Angiotensin II, auch Vasoplegie genannt, ist derzeit nicht schlüssig bekannt. Untersuchungen am Tiermodell haben gezeigt, daß nach Induktion einer Gram-negativen Sepsis die Expression der AT1-Rezeptoren unterdrückt war. Möglicherweise liegt die verminderte Blutdruckwirksamkeit von Angiotensin II während Sepsis daher an einer veränderten Genexpression der AT1-Rezeptoren. Deshalb war es Ziel dieser Arbeit, die Regulation des AT1a-Rezeptors durch Sepsis-typische Mediatoren wie proinflammatorische Zytokine und Stickstoffmonoxid auf zellulärer Ebene näher zu charakterisieren. Als in vitro-Modell wurden in dieser Arbeit primäre glatte Gefäßmuskelzellen aus der Aorta der Ratte verwendet. Die Zytokine TNF-alpha und IFN-gamma wie auch Stickstoffmonoxid führten zu einer Herabregulation der mRNA-Expression des AT1a-Rezeptors, während IL-1beta keinen Einfluß auf die Expression der AT1a-Rezeptor mRNA hatte. Verschiedene Kombinationen dieser drei Zytokine führten alle zu einer Hemmung der Expression, wobei die Herabregulation der AT1a-Rezeptor mRNA Expression durch die Kombination aus den drei Zytokinen am stärksten ausfiel. Es ist bekannt, daß die proinflammatorischen Zytokine TNF-alpha, IFN-gamma und IL-1beta u.a. den Transkriptionsfaktor NF-kappaB und die drei wichtigsten MAP-Kinasen - die p42/44, die SAPK/JNK und die p38 - aktivieren. Die in dieser Arbeit erhobenen Befunde zeigen aber, daß diese bei der Hemmung der AT1a-Rezeptor mRNA Expression durch Zytokine wohl keine Rolle spielen. Ferner konnte eine Destabilisierung der AT1a-Rezeptor mRNA für die Zytokin- und NO- vermittelte AT1a-Rezeptor Genexpression ausgeschlossen werden. Weiterführende Versuche haben ergeben, daß die verminderte mRNA Expression durch die Zytokine TNF-alpha und IFN-gamma wie auch durch Stickstoffmonoxid auf einer Hemmung der transkriptionellen Aktivität des AT1a-Rezeptor Promotors beruht. Anhand von Promotor-Reporter-Konstrukten konnten die jeweiligen regulatorischen Sequenzen eingegrenzt werden. Desweiteren wurde in den glatten Gefäßmuskelzellen die Ca2+-Freisetzung aus dem endoplasmatischen Retikulum ins Zytosol durch Angiotensin II untersucht. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, daß Angiotensin II in Zellen, die zuvor mit dem Zytokin-Mix behandelt wurden, im Gegensatz zu unbehandelten Zellen keine Ca2+-Freisetzung bewirkte. Dies könnte eine sehr gute Erklärung dafür sein, daß Angiotensin II bei Sepsis eine verminderte Blutdruckantwort zeigt. In weiterführenden Versuchen muß mit Hilfe von weiteren Deletionen und Mutationen des AT1a-Rezeptor Promotors geklärt werden, über welche regulatorischen Sequenzen die Hemmung der transkriptionellen Aktivität durch TNF-alpha, IFN-gamma und Stickstoffmonoxid vermittelt wird, und welche Signalwege dafür verantwortlich sind.
Translation of the abstract (English)
Blood pressure responses to the vasoconstrictor hormons like Angiotensin II are markedly reduced during sepsis. The mechanism of this vascular hyporeactivity to Angiotensin II, called vasoplegia, is not well understood.
In vivo studies showed that induction of a gram negative sepsis resulted in a downregulation of AT1 receptor expression.
Consequently, diminished blood pressure responses to ...
Translation of the abstract (English)
Blood pressure responses to the vasoconstrictor hormons like Angiotensin II are markedly reduced during sepsis. The mechanism of this vascular hyporeactivity to Angiotensin II, called vasoplegia, is not well understood. In vivo studies showed that induction of a gram negative sepsis resulted in a downregulation of AT1 receptor expression. Consequently, diminished blood pressure responses to Angiotensin II during sepsis may be related to an altered gene expression of AT1 receptors. Therefore, the aim of this study was to characterize the regulation of AT1 receptor expression by sepsis mediators like proinflammatory cytokines and nitric oxide. In this study, primary rat smooth muscle aortic cells (SMAC) were used as an in vitro model. Incubation of SMAC with the cytokines TNF-alpha, and IFN-gamma, and nitric oxide caused a downregulation of the AT1a receptor mRNA expression. Conversely, IL-1beta had no influence on the expression of the AT1a receptor mRNA. Various combinations of these three single cytokines caused an inhibition of AT1a expression, in which the combination of all three cytokines was most efficient in reducing AT1a receptor mRNA expression. The proinflammatory cytokines TNF-alpha, IFN-gamma and IL-1beta are known to activate the transcription factor NF-kappaB and the three most important MAPKs: p42/44, SAPK/JNK and p38. However, data of the present study suggest that these pathways do not play a role in the inhibition of the AT1a receptor mRNA expression. Furthermore, a destabilization of the AT1a receptor mRNA as the basis of a reduced AT1a expression after cell exposure to cytokines and nitric oxide, could be excluded. Conversely, subsequent experiments showed that the diminished AT1a mRNA expression after administration of the cytokines TNF-alpha, IFN-gamma, and nitric oxide, is caused by an inhibition of the transcriptional activity of the AT1a receptor promoter. By the use of promoter reporter constructs, the respective regulatory DNA sequences could be narrowed down. In addition, we examined the Angiotensin II-mediated Ca2+-release from the endoplasmatic reticulum of SMAC. Angiotensin II did not induce any Ca2+-release in SMAC cells after incubation with a combination of all three cytokines. Blunted Ca2+-release might contribute the reduced blood pressure response to Angiotensin II during sepsis. It remains to be clarified which regulatory sequences of the promoter mediate the inhibition of transcription after exposure to TNF-alpha, IFN-gamma and nitric oxide, and which signal transduction pathways are involved.
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