Dysbalance in sympathetic neurotransmitter release and action in cirrhotic rats: Impact of exogenous Neuropeptide Y

Item type:	Thesis of the University of Regensburg (PhD)
Open Access Type:	Primary Publication
Date:	2 December 2013
Referee:	Prof. Dr. Reiner Wiest
Date of exam:	15 October 2013
Institutions:	Medicine > Lehrstuhl für Innere Medizin I
Keywords:	Portal hypertension, sympathethic nervous system, liver cirrhosis, Leberzirrhose, portale Hypertension, sympathisches Nervensystem
Dewey Decimal Classification:	600 Technology > 610 Medical sciences Medicine
Status:	Published
Refereed:	Yes, this version has been refereed
Created at the University of Regensburg:	Yes
Item ID:	29088

Abstract (English)

Background & Aims: Splanchnic vasodilation is an essential dis- turbance in portal hypertension. Increased systemic sympathetic nerve activity is well known, but potential corresponding vascu- lar desensitization is incompletely characterized. Release of splanchnic sympathetic neurotransmitters noradrenaline (NA) and co-transmitter neuropeptide Y (NPY) remains to be eluci- dated. Finally, the ...

Abstract (English)

Background & Aims: Splanchnic vasodilation is an essential dis-
turbance in portal hypertension. Increased systemic sympathetic
nerve activity is well known, but potential corresponding vascu-
lar desensitization is incompletely characterized. Release of
splanchnic sympathetic neurotransmitters noradrenaline (NA)
and co-transmitter neuropeptide Y (NPY) remains to be eluci-
dated. Finally, the effects of exogenous NPY on these mechanisms
are unexplored.
Methods: Portal vein ligated cirrhotic, and control rats were used
for in vitro perfusion of mesenteric arteries. Depletion of vascular
pressure response was induced by repetitive electric sympathetic
perivascular nerve stimulation (PNS) and performed in the
absence and presence of exogenous NPY. Additionally, PNS-
induced release of NA and NPY was measured.
Results: Mesenteric PNS-induced pressure response was lower in
portal hypertension. Depletion of the pressure response to PNS,
representing the degree of desensitization, was enhanced in por-
tal hypertension. NA release was elevated, whereas NPY release
was attenuated in cirrhosis. Administration of exogenous NPY
led to marked recovery from desensitization and vasoconstrictive
improvement in cirrhotic rats, being associated with more pro-
nounced decrease of NA release.
Conclusions: Pronounced depletion of splanchnic arterial pres-
sure-response to repetitive sympathetic nerve stimulation in cir-
rhosis is partly attributable to altered NA release as well as to
deficient NPY release. External NPY restores vascular contractility
and attenuates pathologically elevated NA release in the portal
hypertensive mesenteric vasculature, revealing post-, and pre-
junctional effects at the vascular smooth muscle motor endplate;
therefore outlining encouraging therapeutic strategies.

Translation of the abstract (German)

Hintergrund: Bei portalem Hypertonus und den assoziierten hämodynamischen Störungen ist splanchnische arterielle Vasodilatation pathophysiologisch entscheidend. Die kompensatorisch gesteigerte Aktivität des sympathischen Nervensystems ist bekannt. Ziele: Es ist unklar, ob dies zu vaskulärer Desensibilisierung führt. Die Rolle von endogen freigesetzten Vasokonstriktoren wie Noradrenalin (NA) und ...

Translation of the abstract (German)

Hintergrund: Bei portalem Hypertonus und den assoziierten hämodynamischen Störungen ist splanchnische arterielle Vasodilatation pathophysiologisch entscheidend. Die kompensatorisch gesteigerte Aktivität des sympathischen Nervensystems ist bekannt.
Ziele: Es ist unklar, ob dies zu vaskulärer Desensibilisierung führt. Die Rolle von endogen freigesetzten Vasokonstriktoren wie Noradrenalin (NA) und seinen Co-Transmitter Neuropeptid Y (NPY) ist hierbei ebenfalls unvollständig verstanden. Zudem ist inkomplett erforscht, welche Effekte die Applikation von exogenem NPY auf diese Mechanismen hat.
Methodik: Wir nutzten Ratten mit portalvenöser Ligatur (PVL), CCl4-induzierter Zirrhose (LC) und Sham-operierte Kontrollen für eine in-vitro Perfusion des mesenterialen arteriellen Gefäßbettes in 2 Perfusionscyclen (PC). Repetitive perivaskuläre elektrische Nervenstimulation (PNS) induzierte eine sukzessive Depletion des Perfusionsdrucks. Dies wurde nach Zugabe von exogenem NPY in einem zweiten PC wiederholt. Dabei wurde die endogene Freisetzung von NA und NPY gemessen.
Ergebnis: PNS-induzierter Perfusionsdruck als Ausdruck für vaskuläre Kontraktilität war bei PVL und LC herabgesetzt. Vaskuläre Desensibilisierung war bei portaler Hypertension signifikant stärker ausgeprägt. NA-Freisetzung bei LC war signifikant erhöht, wohingegen die NPY-Sekretion vermindert war. Exogenes NPY führte bei portal hypertensiven Ratten zu einer Korrektur des Desensibilisierungs-Effektes und zu deutlicher Verbesserung der vaskulären Ansprechbarkeit auf PNS. Dies war assoziiert mit einer signifikanten Reduktion der NA Freisetzung bei LC.
Schlussfolgerung: Experimentelle portale Hypertension zeigt nicht nur eine ausgeprägte arterielle Hypokontraktilität auf, sondern auch eine verstärkte vaskuläre Desensibilsierung nach repetitiver PNS. NPY korrigiert die vaskuläre Kontraktilität und die Sensibilität für sympathische Nervenstimulation und vermindert die pathologisch erhöhte Freisetzung von NA. Die mesenteriale NPY Freisetzung ist bei Zirrhose vermindert und zeigt somit eine Dysbalance der splanchnischen Neurotransmitter-Sekretion auf, welche im Tiermodell durch die Applikation von NPY ausgeglichen werden kann und somit einen potentiellen therapeutischer Ansatz bei portaler Hypertension darstellt.

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