Mechanism of action of 'beta'-adrenoceptor antagonists in the vascular reactivity in rats

Orientador: Edson AntunesTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciencias MedicasResumo: Os antagonistas de adrenoceptores b são usados com sucesso no tratamento de desordens cardiovasculares, mas os mecanismos de ação destas drogas não são ainda claros. Os objetivos deste trabalho foram: 1) Avaliar os efeitos relaxantes diretos dos ß-bloqueadores atenolol, metoprolol e propranolol em anéis de aorta e de artéria mesentérica de ratos; 2) Avaliar a influência do tratamento com propranolol in vivo sobre a reatividade de anéis de aorta e de artéria mesentérica de ratos tornados hipertensos pelo bloqueio crônico da síntese de óxido nítrico. Foram utilizados ratos Wistar machos (200-250 g) procedentes do CEMIB-UNICAMP. Os animais foram anestesiados com halotano, após o qual a aorta e a artéria mesentérica foram removidas. Anéis de aorta e de artéria mesentérica foram montados em banho para órgãos isolados contendo solução de Krebs (37oC, 95 % O2 / 5% CO2). Os anéis foram ligados a transdutores isométricos, os quais, por sua vez, estavam conectados a um sistema Powerlab® de aquisição de dados. Para atingir o primeiro objetivo, curvas concentração-efeito aos ß-bloqueadores foram construídas em anéis pré-contraídos com fenilefrina, com endotélio íntegro ou removido, na ausência ou na presença de L-NAME, ODQ ou indometacina (inibidores da sintase do óxido nítrico, da guanilil ciclase solúvel e da ciclooxigenase, respectivamente). O DL(±)-propranolol promoveu relaxamento dependente da concentração nos anéis de aorta e de artéria mesentérica, ao passo que o metoprolol e o atenolol causaram discreto ou nenhum relaxamento. Os isômeros S- e R- do propranolol relaxaram ambas as preparações, na mesma magnitude que a mistura racêmica. Estes relaxamentos foram reduzidos após a remoção do endotélio ou adição de L-NAME ou ODQ, mas não foi afetado pela indometacina. Em anéis de aorta e de artéria mesentérica com endotélio íntrego, a incubação com propranolol aumentou os níveis teciduais de GMPc (mas não AMPc). A adição de CaCl2 (1-10 mM) em meio desprovido de cálcio resultou em contração dependente da concentração nos anéis de aorta e de artéria mesentérica. Estas contrações foram significativamente reduzidas na presença do propranolol, e abolidas na presença concomitante de propranolol e nifedipina. Para atingir o segundo objetivo deste estudo, os ratos foram submetidos a tratamento por 4 semanas com L-NAME e/ou propranolol, após o qual a aorta e a artéria mesentérica foram isoladas. Curvas concentração-efeito à acetilcolina, gliceriltrinitrato e ao cloreto de cálcio foram construídas. O tratamento crônico com o L-NAME aumentou a pressão arterial dos animais, sendo este aumento prevenido nos ratos co-tratados com propranolol. O relaxamento induzido pela acetilcolina foi praticamente abolido na aorta e na artéria mesentérica dos animais tratados com L-NAME. No entanto, somente na artéria mesentérica, o propranolol foi capaz de reverter (parcialmente) o relaxamento induzido pela acetilcolina. Esta reversão não foi observada em artéria mesentérica pré-contraída com KCl (80 mM). Na artéria mesentérica (mas não na aorta), o relaxamento induzido pelo gliceriltrinitrato foi potencializado em todos os tratamentos. A contração induzida pelo CaCl2 foi maior nos vasos dos animais tratados com L-NAME, sendo este aumento prevenido nos animais co-tratados com propranolol. Os níveis plasmáticos de nitrito/nitrato e a atividade plasmática da SOD aumentaram no grupo L-NAME, e o co-tratamento com propranolol preveniu este aumento. Em conclusão, nossos resultados mostraram que o propranolol age no músculo liso vascular, promovendo relaxamento através de mecanismo parcialmente dependente do endotélio, aumentando os níveis de GMPc, e através do bloqueio do influxo de cálcio. Na hipertensão arterial induzida pelo L-NAME, o propranolol preservou a função endotelial, associado à liberação de EDHF e/ou prostaciclina. Os efeitos relaxantes do propranolol podem estar contribuindo para os efeitos antihipertensivos deste composto, melhorando a reatividade vascular, principalmente da artéria mesentéricaAbstract: ß-adrenoceptor antagonists are largely and successfully prescribed to patients with arterial hypertension and other cardiovascular diseases, but the exact mechanisms of their long-term antihypertensive effects are not completely understood. The aim of this work was: 1) To evaluate the relaxing effects of the ß-blockers atenolol, metoprolol and propranolol in the rat aortic and mesenteric artery ring; 2) To evaluate the influence of the propranolol, administered chronically, in the aorta and mesenteric arteries reactivity in hypertensive rats induced by chronic blockade of nitric oxide synthase. Male Wistar rats (200-250g) were anaesthetized with halothane and sacrificed. The aortae and the mesenteric artery were excised, cut in rings and mounted in a 10-ml organ bath containing Krebs solution (37oC, 95 % O2 / 5% CO2). Each ring was connected to an isometric transducer which was connected to a data acquisition system Powerlab®. In order to investigate the first aim, concentration-response curves were obtained in aortic or mesenteric rings with intact or denuded endothelium, in the absence or in the presence of L-NAME, ODQ or indomethacin (nitric oxide synthase, guanilyl ciclase and ciclooxygenase inhibitors, respectively). DL(±)-propranolol relaxed, in a concentration-dependent manner, the aortic and the mesenteric rings, while metoprolol and atenolol caused a slight or none relaxation. The S- and R- propranolol isomers relax both preparation, with the same magnitude of racemic mixture. These relaxing effects were reduced after endothelium denudation or in the presence of L-NAME or ODQ, but they were not affected by indomethacin. In intact-endothelium aortic and mesenteric rings, after incubation with propranolol it was seen an increase in the tecidual cGMP (but not cAMP) levels. Addition of the CaCl2 (1-10 mM) in a Ca2+-free medium induced a concentration-dependent contractions of aortic and mesenteric rings. These contractions were significantly reduced in the presence of propranolol and abolished when nifedipine was added concomitantly to propranolol. In order to investigate the second aim of this work, rats were chronically treated with L-NAME and/or propranolol, during 4 weeks, and then, the aortae and the mesenteric artery were isolated. Concentration-response curves for acetylcholine, glyceriltrinitrate and CaCl2 were obtained. Chronic administration of L-NAME increased the mean arterial pressure and this increase was prevented in rats co-treated with propranolol. Relaxing resposes to acetylcholine was abolished in the aortic and mesenteric rings from L-NAME treated rats. However, in the mesenteric arteries, propranolol was able to restore (partially) the relaxing response for acetylcholine. This restoration was not seen when tissues were precontracted with KCl (80 mM). In the mesenteric artery (but not in the aorta), the potency of glyceriltrinitrate-induced relaxation was higher in all treated groups. The contractions induced by CaCl2 were higher in vessels from L-NAME-treated rats and this increase was prevented in vessels from animals co-treated with propranolol. Plasma levels of nitrite/nitrate and SOD activity were reduced L-NAME group, and the co-treatment with propranolol prevented this decrease. In conclusion, our results showed that propranolol acts through the vascular smooth muscle, inducing relaxation by a mechanism which involves the endothelium integrity and increasing cGMP levels and blocking the calcium influx. In the arterial hypertension induced by L-NAME, propranolol improves the endothelial function associated to EDHF or prostacyclin release. The antioxidant or the relaxing effects of the propranolol could be contributing to its antihypertensive effects, improving the vascular reactivity, mainly in the mesenteric arteryDoutoradoDoutor em Farmacologi