Effect of High-Cholesterol Diet and Endothelin ET(A) Receptor-Blockade on Vascular and Renal Function in Experimental Models of Hypertension

Titelblatt Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 5 2 Material und Methoden 10 2.1 Studienaufbau 10 2.2 Versuchstiere 10 2.3 Blutdruckmessung 12 2.4 Biochemische Urin- und Blutanalysen 13 2.5 Organentnahme 14 2.6 Organkammer-Experimente 15 2.6.1 Versuchsaufbau 15 2.6.2 Versuchsprotokolle 15 2.6.3 Substanzen 17 2.7 Statistische Auswertung 17 3 Ergebnisse 19 3.1 Studie A: Genetisch determinierte Hypertonie 19 3.1.1 Körper- und Organgewichte 19 3.1.2 Systolischer Blutdruck 19 3.1.3 Biochemische Urinanalysen 21 3.1.4 Biochemische Blutanalysen 21 3.1.5 Untersuchungen zur Gefäßfunktion 23 3.2 Studie B: Spontane Proteinurie bei Hypertonie 26 3.2.1 Körper- und Organgewichte 26 3.2.2 Systolischer Blutdruck 26 3.2.3 Biochemische Urinanalysen 27 3.2.4 Biochemische Blutanalysen 27 3.2.5 Untersuchungen zur Gefäßfunktion 29 3.3 Studie C: Salzsensitive Hypertonie 32 3.3.1 Körper- und Organgewichte 32 3.3.2 Systolischer Blutdruck 33 3.3.3 Biochemische Urinanalysen 33 3.3.4 Untersuchungen zur Gefäßfunktion 35 4 Diskussion 37 4.1 Genetisch determinierte Hypertonie 37 4.1.1 Wirkungen einer Cholesterinbehandlung auf renale Funktionsparameter 37 4.1.1 Wirkungen einer Cholesterinbehandlung auf vaskuläre Funktionsparameter 39 4.2 Spontane Proteinurie bei Hypertonie 41 4.2.1 Wirkungen einer Cholesterinbehandlung auf renale Funktionsparameter 41 4.2.2 Wirkungen einer Cholesterinbehandlung auf vaskuläre Funktionsparameter 43 4.3 Salzsensitive Hypertonie 44 4.3.1 Wirkungen einer Endothelinblockade auf renale Funktionsparameter 44 4.3.2 Wirkungen einer Endothelinblockade auf vaskuläre Funktionsparameter 46 5 Abkürzungen 50 6 Zusammenfassung 52 7 Literatur 54 8 Lebenslauf, Publikationen und Danksagung 66 9 Anhang 71 9.1 Materialliste 71 9.1.1 Laborgeräte 71 9.1.2 Laborzubehör 72 9.1.3 Substanzen 73Die arterielle Hypertonie ist ein wesentlicher Risikofaktor für die Entstehung der Atherosklerose, die für etwa die Hälfte der Morbidität und Mortalität in den Industrieländern verantwortlich ist. Im Rahmen hypertensiver Endorganschädigungen kommt es zu einer systemischen Dysfunktion des vaskulären Endothels und zu einer Mikroalbuminurie, die wichtige prognostische Marker bei Patienten mit kardiovaskulären Erkrankungen darstellen. In der vorliegenden Arbeit wurde daher untersucht, ob eine Cholesterindiät (ChD) zu einer verstärkten Endorganschädigung an Niere und Aorta bei der spontan hypertensiven Ratte (SHR) und der München Wistar Frömter (MWF)-Ratte führt. Weiterhin wurde untersucht, ob eine Behandlung mit einem Endothelin ET(A)-Rezeptorantagonisten (LU135252) die Entstehung von Hypertonie und Endorganschäden bei der salzsensitiven Sabra-Ratte (SBH) beeinflussen kann. Um funktionelle Veränderungen an Aorta und Niere bestimmen zu können, wurden Relaxations- und Kontraktionsexperimente mit isolierten Aortenringen in Organkammern, biochemische Urin- und Blutanalysen sowie Blutdruckmessungen durchgeführt. Unsere Untersuchungen konnten zeigen, dass eine ChD bei der SHR zu einer Albuminurie, einem Anstieg des CRP und einer abgeschwächten endothel- vermittelten Relaxation führt. Nach in vitro-Behandlung mit LU135252 zeigte sich eine deutliche Abschwächung der Kontraktionen auf Phenylephrin. Dies deutet auf eine endothelinvermittelte Modulation der alpha1-rezeptorvermittelten Kontraktionen bei diesen Tieren hin. Die deutlich ausgeprägte Albuminurie der MWF-Ratte wurde durch eine ChD trotz Nierenhypertrophie nicht weiter erhöht. Eine veränderte endothel-abhängige Relaxation konnte auch nach Behandlung mit einer ChD nicht festgestellt werden, ebenso zeigte sich nach in vitro-Behandlung mit L-NMMA oder LU135252 keine Abschwächung der Kontraktionen auf Phenylephrin. Bei der salzsensitiven Sabra-Ratte (SBH) verhinderte die orale Gabe von LU135252 eine linksventrikuläre Herzhypertrophie und bewirkte eine deutliche Abschwächung des systolischen Blutdruckanstiegs und der Albuminurie nach Salzbehandlung. Kontraktionen auf ET-1 waren bei normotensiven SBH im Vergleich zu salzresistenten SBN deutlich geringer ausgeprägt und nach Salzbehandlung oder gleichzeitiger Gabe von LU135252 noch weiter abgeschwächt. Diese Befunde deuten auf eine spezifische, stark gestörte funktionelle Einschränkung der ET(A)-vermittelten intrazellulären Signaltransduktion in der Aorta von SBH hin, die sich von den bekannten Hypertoniemodellen unterscheidet. Die vorliegenden Untersuchungen zeigen erstmals die Bedeutung von exogen zugeführtem Cholesterin bzw. DOCA-Salz auf funktionelle Parameter von Aorta und Niere bei verschiedenen experimentellen Hypertoniemodellen sowie die Rolle des Vasokonstriktors und Wachstumsfaktors Endothelin in diesem Zusammenhang.Arterial hypertension is a major risk factor for the development of atherosclerosis, which still accounts for the majority of cardiovascular morbidity and mortality in industrialized countries and its incidence is increasing in developing countries. Hypertension may cause impairment of vascular endothelial cell function as well as microalbuminuria which both are important determinants of disease progression in patients with increased cardiovascular risk. We therefore investigated whether a high-cholesterol diet (ChD) increases endorgan-damage of the kidney or the aorta in the spontaneously hypertensive rat (SHR) and the Munich Wistar Fromter rat (MWF). Moreover, we investigated whether treatment with an orally active endothelin ET(A) receptor-antagonist (LU135252) prevents hypertension or endorgan-damage in the Sabra model of salt-sensitive hypertension (SBH). To assess functional alterations of aorta and kidneys, contractions and relaxations of isolated aortic rings suspended in organ chambers, biochemical analysis of blood and urine, and blood pressure measurements were performed. In this study, we demonstrate that ChD increases albuminuria and C-reactive protein serum levels, and attenuates endothelium-dependent relaxations in SHR rats. After in vitro treatment with LU135252, contractions to phenylephrine were markedly decreased which indicates endothelin-1 mediated modulation of alpha1-receptor mediated contractions. Interestingly, ChD did not affect distinct albuminuria in MWF rats, although animals showed renal hypertrophy. Endothelium-dependent relaxations were neither attenuated in this model, nor affected by ChD. Furthermore, contractions to phenylephrine were not affected by in vitro treatment with L-NAME or LU135252. In contrast, oral treatment with LU135252 prevented leftventricular hypertrophy in the Sabra model of hypertension and ameliorated increased systolic blood pressure as well as albuminuria after salt-loading. Contractions to endothelin-1 were markedly decreased in normotensive SBH rats as compared with salt-resistent SBN, and further decreased after salt-loading with or without LU135252 treatment. These results indicate a pronounced functional impairment of ET(A) receptor mediated intracellular signalling in the aorta of SBH rats which is different from other experimental models of hypertension. In summary, this study demonstrates the effect of high-cholesterol diet and salt-loading on vascular and renal function in different animal models of hypertension, including the role of endothelin-1