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Die verminderte Erregbarkeit renaler Afferenzen nach Chemokinexposition
No full textZusammenfassung
Hintergrund und Ziele
Die autonome Innervation der Niere steht im Zusammenhang mit der Entstehung
von arterieller Hypertonie aber auch mit entzündlichen Prozessen [46, 80].
Es wurde gezeigt, dass renale Afferenzen peptiderge Eigenschaften besitzen. Das
bedeutet, dass diese Afferenzen zur Sekretion proinflammatorischer Peptide
(Substanz P, CGRP) befähigt sind, die im Tiermodell die Entstehung einer
Nephritis begünstigten [75]. Voruntersuchungen haben gezeigt, dass rund die
Hälfte der renal-afferenten Nervenzellen aus Hinterwurzelganglien ein
charakteristisches, kontinuierliches Aktionspotentialmuster (tonisches
Verhaltensmuster) als Reaktion auf Strominjektionen zeigen. Neurone nicht-renalen Ursprungs hingegen wiesen ein größtenteils phasisches Verhaltensmuster
auf (weniger als fünf Aktionspotentiale als Reaktion auf dieselbe Strominjektion)
[29]. Im Versuch sollte nun gezeigt werden, ob und wie sich die elektrischen
Eigenschaften der renalen Afferenzen nach der Zugabe eines
Entzündungsmediators verändern. Die Hypothese, dass das proinflammatorische
Chemokin CXCL1 das Aktionspotentialmuster verändert und somit zu einer
Veränderung der Erregbarkeit dieser Nervenzellen in vitro führt ist das Kernstück
dieser Forschungsarbeit [21].
Ein Teil der Ergebnisse dieser Arbeit wurde bereits publiziert (Ditting T, Freisinger
W, Rodinova K, Schatz J., Lale N, Heinlein S, Linz P, Ott C, Schmieder RE,
Scorgin KE and Veelken R., Impaired excitability of renal afferent innervation after
exposure to the inflammatory chemokine CXCL1. Am J Physiol Renal Physiol 310:
F364-F371, 2016).
Methoden
Gegenstand der Untersuchung waren Neurone der Hinterwurzelganglien
männlicher Sprague-Dawley-Ratten [21]. Die subkapsuläre Injektion eines
retrograd axonal transportierten Fluoreszenzfarbstoffes in beide Nieren
ermöglichte nach sieben Tagen Einwirkzeit die Identifizierung von renal-afferenten
Zellen und somit eine Unterscheidung von Afferenzen nicht renalen Ursprungs in
der Zellkultur aus entnommenen Hinterwurzelganglien [21]. Beide Zellarten
wurden mittels Patch-Clamp Technik im Current-Clamp sowie im Voltage-Clamp
Modus auf unterschiedliche elektrophysiologische Aspekte hin untersucht [21]. Die
entnommenen Neurone der Hinterwurzelganglien aus TH11-L2 wurden dazu
zwanzig Stunden mit dem Chemokin CXCL-1 inkubiert bevor eine Messung mittels
Patch Clamp Verfahren erfolgte [21]. Anschließend durchgeführte Current- sowie
Voltage-Clamp-Messungen sollten Änderungen elektrophysiologischer
Eigenschaften der Neurone zeigen. Current-Clamp-Messungen wurden zur
Charakterisierung von tonischen Neurone, mit einem anhaltenden Feuermuster,
sowie phasischen Neuronen, mit einem Feuermuster welches weniger als 5
Aktionspotentiale auf Strominjektionen zeigte, herangezogen. Die gemessenen
Aktionspotentialeigenschaften renaler sowie nicht renaler Neurone wurden mit
entsprechenden Kontrollen verglichen. Neben den Aktionspotentialeigenschaften
wurden Auswertungen zu Ganzzell-Membran-Strom Eigenschaften durchgeführt
(Voltage-Clamp) um Stromänderungen an Natrium-und Kaliumkanälen zu zeigen.
Ergebnisse und Beobachtungen
Nicht-inkubierte, renale Neurone wiesen zu 58,9% und nicht-renale Neurone zu
7,8% (der untersuchten Zellen), ein tonisches Aktionspotential-Muster auf
(*P<0,05) [21]. Hingegen zeigten renale Neurone, die mit CXCL1 inkubiert
wurden, signifikant weniger tonische Neurone (35,6% vs. 58,9%, *P<0,05),
wohingegen mehr phasische Nervenzellen auffielen [21]. Des Weiteren war die
Frequenz der Aktionspotentiale in der Gruppe der tonischen Zellen, auch die der
CXCL1-behandelten Zellen nicht signifikant verändert, wohingegen die niedrige
AP-Frequenz phasischer Neurone durch die CXCL1-Exposition noch weiter abfiel
[21]. (Kontrolle – Median: 1 AP/600ms, 25. Perzentile: 1 AP/600ms , 75.
Perzentile: 2 AP/600ms; CXCL1* – Median: 1 AP/600ms, 25. Perzentile: 1
AP/600ms, 75. Perzentile: 1 AP/600ms; *P<0,05) [21]. Die Analyse der Ganzzell-Membranstrom-Eigenschaften erbrachte weitere Ergebnisse, die in der o.g.
Publikation nicht enthalten sind. Renal-tonische Zellen zeigten durch die
Inkubation mit CXCL1 keine Veränderungen der Natrium-Aktivierung /
Inaktivierung, jedoch eine messbare Veränderung der Kalium-Aktivierung.
Dagegen bewirkte CXCL1 bei den phasischen Zellen (renal und nicht-renal) eine
Verstärkung der Natrium- und der Kalium-Aktivierung, jedoch eine Verminderung
der Natrium-Inaktivierung. Des Weiteren zeigte sich in diesen Gruppen unter
Einfluss von CXCL1 eine größere Streubreite der maximalen Natrium-Aktivierung,
ähnlich der Streubreite bei den renal-tonischen Zellen.
Praktische Schlussfolgerungen
CXCL1-inkubierte renal-afferente Nervenzellen zeigten vermehrt phasische
Erregungsmuster und somit eine verminderte Erregbarkeit [21]. Signifikante
Veränderungen der AP-Eigenschaften phasischer und tonischer Neurone wiesen
auf eine veränderte Natriumkanalaktivität hin [21]. Diese führte wahrscheinlich
durch eine geänderte Inaktivierung, zu einer verminderten Aktionspotentialaktivität
[21]. Ergebnisse der Voltage-Clamp Versuche zeigten signifikante Veränderungen
in der Natrium-Aktivierung / Inaktivierung und der Kalium-Aktivierung bei den
phasischen Neuronen, und eine Streuungsbreite der Natriumaktivierung, die der
der tonischen Zellen entspricht. Diese Daten könnten darauf hinweisen, dass eine
Gruppe von tonischen Neuronen existiert, die unter pathologischen Bedingungen
phasische Eigenschaften annehmen
Norepinephrine reduces ω-conotoxin-sensitive Ca<sup>2+</sup> currents in renal afferent neurons in rats
No full text Sympathetic efferent and peptidergic afferent renal nerves likely influence hypertensive and inflammatory kidney disease. Our recent investigation with confocal microscopy revealed that in the kidney sympathetic nerve endings are colocalized with afferent nerve fibers (Ditting T, Tiegs G, Rodionova K, Reeh PW, Neuhuber W, Freisinger W, Veelken R. Am J Physiol Renal Physiol 297: F1427–F1434, 2009; Veelken R, Vogel EM, Hilgers K, Amman K, Hartner A, Sass G, Neuhuber W, Tiegs G. J Am Soc Nephrol 19: 1371–1378, 2008). However, it is not known whether renal afferent nerves are influenced by sympathetic nerve activity. We tested the hypothesis that norepinephrine (NE) influences voltage-gated Ca2+ channel currents in cultured renal dorsal root ganglion (DRG) neurons, i.e., the first-order neuron of the renal afferent pathway. DRG neurons (T11–L2) retrogradely labeled from the kidney and subsequently cultured, were investigated by whole-cell patch clamp. Voltage-gated calcium channels (VGCC) were investigated by voltage ramps (−100 to +80 mV, 300 ms, every 20 s). NE and appropriate adrenergic receptor antagonists were administered by microperfusion. NE (20 μM) reduced VGCC-mediated currents by 10.4 ± 3.0% ( P < 0.01). This reduction was abolished by the α-adrenoreceptor inhibitor phentolamine and the α2-adrenoceptor antagonist yohimbine. The β-adrenoreceptor antagonist propranolol and the α1-adrenoceptor antagonist prazosin had no effect. The inhibitory effect of NE was abolished when N-type currents were blocked by ω-conotoxin GVIA, but was unaffected by other specific Ca2+ channel inhibitors (ω-agatoxin IVA; nimodipine). Confocal microscopy revealed sympathetic innervation of DRGs and confirmed colocalization of afferent and efferent fibers within in the kidney. Hence NE released from intrarenal sympathetic nerve endings, or sympathetic fibers within the DRGs, or even circulating catecholamines, may influence the activity of peptidergic afferent nerve fibers through N-type Ca2+ channels via an α2-adrenoceptor-dependent mechanism. However, the exact site and the functional role of this interaction remains to be elucidated. </jats:p
Kurzfristige und prolongierte Stimulation kardiopulmonaler Rezeptoren: Einfluß auf renalen und adrenalen Sympathikus
No full textChronische Nierenersatztherapie: Spektrum und Inzidenz der Nierenerkrankungen HIV-positiver Patienten in Frankfurt/M
No full textSubthreshold stimulation of a serotonin 5-HT3 reflex attenuates cardiovascular reflexes
No full text Volume-sensitive and chemosensitive cardiopulmonary reflexes modulate volume homeostasis via renal sympathetic nerve activity (RSNA). Blunting of volume-sensitive cardiopulmonary reflexes is associated with volume retention, e.g., in hypertension, whereas the role of chemosensitive cardiopulmonary reflexes is largely unknown. To elucidate the possible role of chemosensitive cardiopulmonary reflexes in control of volume homeostasis, we investigated whether subthreshold stimulation of 5-HT3 receptors modulates the control of RSNA by volume-sensitive cardiopulmonary reflexes or the arterial baroreceptor reflex in rats. Phenyl biguanide (PBG) was infused intravenously to stimulate 5-HT3 receptors. Higher doses of PBG lowered RSNA, but a dose of 6 micrograms/min, given as a background infusion throughout the experiment, did not change arterial pressure, heart rate (HR), or RSNA. Ten minutes after beginning the 6 micrograms/min PBG infusion, a 15-min volume expansion (0.9% saline, 5 or 10% body weight) was started to stimulate volume-sensitive cardiopulmonary reflexes. In separate experiments, 5-min ramp infusions of methoxamine and nitroglycerin to stimulate the arterial baroreceptor reflex (evaluated by a 4-parameter logistic regression) were performed 15 min after beginning the PBG background infusion (6 micrograms/min). During PBG infusion, the RSNA responses to volume expansions were significantly impaired (5% body weight: PBG -6 +/- 6%, n = 7 vs. control -39 +/- 9%, n = 6, P < 0.001; 10% body weight: PBG -33 +/- 6%, n = 8 vs. control -52 +/- 5%, n = 7, P < 0.05). The 5-HT3 receptor antagonist odansetron (GR-38032F) abolished these effects of PBG. The maximum HR gain of the arterial baroreceptor reflex was impaired but the arterial baroreceptor control of RSNA was unaffected by PBG background infusion. We conclude that 5-HT3-serotonergic cardiopulmonary chemoreceptors blunt the RSNA decrease to volume loading. This mechanism may facilitate volume retention when cardiac serotonin is increased. </jats:p
[OP.1A.03] COPEPTIN LEVELS IN PATIENTS WITH TREATMENT RESISTANT HYPERTENSION BEFORE AND AFTER RENAL DENERVATION
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Hypertension in HIV-1-infected patients and its impact on renal and cardiovascular integrity
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