Hypoxie-induzierte Vasomotorik der Arteria mesenterica superior der Maus

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Regulation der Vasomotorik unter Sauerstoffmangel im mesenterialen Gefäßbett der Maus. Während es zahlreiche Studien zur Hypoxie-induzierten Vasomotorik in anderen Gefäßbetten gibt, ist die Datenlage für das intestinale Gefäßbett - trotz der klinischen Relevanz der mesenterialen Hypoxie - eher gering. Auch wurde bisher in der Hauptsache an Ratten geforscht. In meiner Studie wurden Mäuse verwendet, um ein Modell zu etablieren, welches die Verwendung von Knockout-Tieren ermöglicht. Ziel der Arbeit war es zu zeigen, wie sich die Vasomotorik der Arteria mesenterica superior der Maus grundsätzlich unter Hypoxie verhält und ob sie vom Grad der Hypoxie abhängt. Außerdem sollte der Einfluss bestimmter Signalmoleküle wie NO und Calcium auf die Hypoxie-induzierte Vasomotorik untersucht werden. Mit Hilfe von TASK1-/- Mäusen sollte der Stellenwert dieses Tandemporen-Kaliumkanals, der zur Aufrechterhaltung des Ruhemembranpotentials wichtig ist, gezeigt werden. Die Mesenterialarterien von männlichen Mäusen wurden entnommen und unter dem Mikroskop freipräpariert. Ein 2-4 mm langes Segment der Mesenterialarterie zweiter Ordnung wurde abgeschnitten und in der Durchfluss-Messkammer des Arteriographen kanüliert. In der Durchfluss-Messkammer wurde das Arteriensegment kontinuierlich mit der Versuchslösung mit konstantem Druck perfundiert und gleichzeitig von der Versuchslösung umspült. Es wurden calciumhaltige oder -freie Tyrodelösungen mit unterschiedlichen Sauerstoffkonzentrationen verwendet. Das Arteriensegment in der Durchfluss-Messkammer wurde gefilmt und der Durchmesser kontinuierlich videomorphometrisch ermittelt und aufgezeichnet. Die Arteria mesenterica superior der Maus neigt bei Hypoxie zur Dilatation. Diese Dilatation ist im calciumfreien Milieu deutlich ausgeprägter als in der Kontrollgruppe mit calciumhaltiger Tyrode-Lösung. Hemmung des Calciumeinstromes von extrazellulär mittels NiCl2 führt zur hypoxischen Vasokonstriktion. Mesenterialarterien von eNOS-/-Mäusen reagieren mit verminderter Dilatation auf Hypoxie, die Dilatation ist jedoch signifikant. Bei TASK1-/- Mäusen zeigt sich im Vergleich zur Kontrollgruppe eine verminderte Dilatation. Die Konstriktion der Arteriensegmente von TASK-/- Mäusen bei milder Hypoxie ist stärker als die der Kontrollgruppe. Bei allen Versuchsreihen sind Oszillationen des Gefäßdurchmessers aufgetreten. Der Anteil an der Versuchszeit, in der Oszillationen auftreten, steigt mit zunehmender Hypoxie und ist in calciumfreier Lösung am höchsten. Ein wichtiges Signalmolekül für die Hypoxie-induzierte Vasomotorik ist endotheliales NO. Das Auftreten einer signifikanten Hypoxie-induzierten Vasodilatation bei eNOS-/- Mäusen ist jedoch ein Indikator für den wesentlichen Einfluss weiterer Signalmoleküle oder eventuell des direkten Einwirkens der Hypoxie auf die VSMC. Die verminderte Intensität der Vasodilatation in Ca2+-freier Lösung kann einerseits durch eine veränderte Endothelfunktion, andererseits durch veränderte Ca2+-abhängige Mechanismen der VSMC bedingt sein. Die Hypoxie-induzierte Vasodilatation im mesenterialen Gefäßbett der Maus wirkt protektiv und wird von extrazellulärem Calcium und endothelial generiertem NO beeinflusst. Weitere Determinanten der Hypoxie-induzierten Vasomotorik müssen intensiv erforscht werden, um den Mechanismus dieser Gefäßantwort umfassend zu verstehen.The present study addresses the regulation of vasomotion of the murine mesenteric artery under hypoxic conditions. While there are numerous studies about hypoxia-induced vasomotion in other vascular beds, the data record for the intestinal vascular bed is – instead of the clinical relevance of mesenteric hypoxia- rather poor. Also, as yet, research was mainly focussed on rats. In my survey mice were used to establish an experimental model that allows the use of knockout-animals. The aim of this study was to investigate how the vasomotion of the small mesenteric arteries of mice is altered in general under hypoxic conditions and whether these changes depend on the grade of hypoxia. In addition the influence of signal molecules like NO or calcium on the hypoxia-induced vasomotion ought to be investigated. By means of TASK1-/- mice the significance of this two-pore-domain potassium channel, that is important for maintenance of the resting membrane potential, was demonstrated. The mesenteric arteries of male mice were isolated by dissection from adhesive tissue under a stereo microscope. An arterial segment, 2-4 mm in length, of second order vessels from the mesenteric arcade was cut off and cannulated in an experimental chamber of the arteriograph. The arterial segment was perfused continuously and with constant pressure with experimental solutions and was bathed within the experimental solution. For the experimental solutions tyrode-ringer solution was used that varied in their calcium-contents and were adjusted to different oxygen concentrations. The artery segment at the experimental chamber was filmed and the diameter was continuously measured by videomorphometry and was recorded. The murine superior mesenteric artery tends to dilate under hypoxia. This dilation is more distinct in calcium-free environment than in the control group with calcium-containing tyrode-solution. Inhibition of calcium influx from extracellular with the means of NiCl2 leads to hypoxic vasoconstriction. Mesenteric arteries from eNOS-/- mice show reduced dilation to hypoxia, the dilation is however significant. TASK1-/- mice show reduced dilation compared to the control group. The constriction of the TASK1-/- arterial segments is at mild hypoxia stronger than the one of the control group. In every experimental series oscillations of the vessel diameter appeared. The percentage of the experimental period, in which oscillations occurred, rose with increasing hypoxia and is the highest in calcium-free solution. An important signal molecule for hypoxia-induced vasomotion is endothelial derived NO. The occurrence of a significant hypoxia-induced vasodilation at eNOS-/- mice is an indicator for the substantial influence of other signal molecules or potentially the direct influence of hypoxia to the VSMC. The reduced intensity of vasodilation in calcium-free solution can on the one hand be the result of altered endothelial function or on the other hand of altered calcium-dependent mechanisms in the VSMC. The hypoxia-induced vasodilation at the murine mesenteric vascular bed acts protective and is influenced by extracellular calcium and endothelial generated NO. Further determinants of hypoxia-induced vasomotion have to be investigated, to understand the entire mechanism of this behaviour of the vessels