TY  - THES
A1  - Höhne, Christian
T1  - Das atriale natriuretische Peptid hemmt den vasokonstriktorischen Effekt von Angiotensin II in der Mikrozirkulation durch die Aktivierung des Regulators des G-Protein Signalweges 2
T1  - Atrial Natriuretic Peptide counteracts the microvascular vasoconstrictory effect of angiotensin II via activation of RGS2
N2  - Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Interaktion von ANP und Ang II im Bereich der blutdruckbestimmenden Widerstandsgefäße zu untersuchen. Ein besonderer Augenmerk wurde hierbei auch auf die Bedeutung von RGS2 gerichtet. Durch das Zusammenspiel der beiden funktionellen Antagonisten ANP und Ang II wird der Blutdruck reguliert. ANP und Ang II üben hierbei jeweils gegenteilige Effekte aus. Ang II hat vasokonstriktorische Effekte auf die Blutgefäße, vermindert die Natriurese und Diurese und erhöht den Sympathikustonus. ANP hingegen besitzt blutdruckmindernde Effekte, hervorgerufen durch Vasodilatation, gesteigerte Diurese, die Erhöhung der endothelialen Durchlässigkeit und der Hemmung des Sympathikustonus. Da nichts über die Interaktion dieser beiden Hormone in der Mikrozirkulation bekannt ist, wurden im Rahmen der Dissertation intravitalmikroskopische Studien der Mikrozirkulation des Musculus cremaster der Maus, in Anlehnung an der von Baez (1973) publizierten Methode, durchgeführt. Darüber hinaus wurden auch die Effekte von Ang II und ANP auf den Blutdruck durch invasive Blutdruckmessung untersucht. Der Durchmesser von präkapillären Arteriolen des M. cremaster wurde vor und während lokaler Superfusion von Ang II oder ANP gemessen. Ang II löste eine konzentrationsabhängige stabile Konstriktion aus. Bei der ausschließlichen Superfusion von ANP in verschiedenen Konzentrationen hingegen, zeigte sich kein Effekt auf den basalen Vasotonus. ANP war jedoch in der Lage, an Ang II vorkontrahierten Arteriolen, den konstriktorischen Effekt von Ang II aufzuheben und sogar darüber hinaus eine ausgeprägte Vasodilatation zu bewirken. Dieser Effekt konnte auch bei der invasiven Messung des mittleren arteriellen Blutdrucks nachgewiesen werden. Der durch Ang II ausgelöste Blutdruckanstieg wurde durch die zusätzliche Infusion von ANP gemindert. Ang II aktiviert die Kontraktion von glatten Gefäßmuskelzellen durch den Gαq-gekoppelten AT1-Rezeptor. RGS2 hingegen ist ein negativer Regulator von Gαq. Da von RGS2 bekannt ist, dass er von cGKI phosphoryliert und stimuliert wird (Osei-Owusu et al., 2007), stellte sich die Frage, ob ANP über RGS2 dem vasokonstriktiven Effekt von Ang II entgegenwirkt. Bei den Versuchen an RGS2-KO Mäusen zeigt sich hierbei, dass ANP nicht mehr in der Lage ist, den vasokonstriktiven Effekt von Ang II aufzuheben. Daraus ist nun der Schluss zu ziehen, dass RGS2 eine bedeutende Rolle für die Wechselwirkung zwischen ANP und Ang II in der Mikrozirkulation spielt und somit eine wichtige Aufgabe bei der Regulation des peripheren Widerstands und des Blutdrucks hat.
N2  - The aim of this dissertation was the investigation of the interactions between ANP and Ang II in the regulation of the tone of resistance vessels, with special focus on the role of RGS2. Arterial blood pressure is regulated by the interactions of ANP and Ang II, hormones which act as functional counterparts. Ang II leads to vasoconstriction, reduces natriuresis and diuresis, and enhances sympathetic tone. ANP on the contrary has hypotensive effects, mediated by vasodilatation, diuresis, increased endothelial permeability, and inhibition of sympathetic tone. Because nothing is known about the interaction of both hormones in resistance vessels, we performed intravital microscopy studies of the mouse cremaster microcirculation. The cremaster muscle was prepared as described by Baez (1973). Furthermore the effects of ANP and Ang II on arterial blood pressure were investigated by invasive blood pressure measurements. Arteriolar diameters were measured before and during local superfusion of Ang II or ANP. Ang II induced concentration dependent stable arteriolar constrictions. ANP did not affect diameters of unstimulated arterioles. However the peptide completely reversed the vasoconstrictory effect of Ang II. Moreover, in Ang II-preconstricted arterioles, ANP provoked a prominent dilatation. The interaction between ANP and Ang II was collaborated by invasive arterial blood pressure measurements. The hypertensive effect of Ang II was partly reversed by ANP. Ang II activates smooth muscle contraction through the the Gαq-coupled AT1 -receptor. The regulator of G protein signalling RGS2 is a negative regulator of Gαq. Because RGS2 is known to be phosphorylated and thereby stabilized by cGMP-dependent protein kinase (cGKI) (Osei-Owusu et al., 2007), we hypothesized that ANP counteracts the vasoconstrictory actions of Ang II by activation of RGS2. Indeed in RGS2-KO mice ANP failed to reverse the vasoconstrictory actions of Ang II. We conclude that RGS2 mediates the interplay between ANP and Ang II, which is critically involved in the regulation of peripheral resistance and arterial blood pressure.
KW  - ANP
KW  - Ang II
KW  - RGS2
KW  - Mikrozirkulation
KW  - Cremaster
KW  - Blutdruck
KW  - ANP
KW  - Ang II
KW  - RGS2
KW  - microcirculation
KW  - cremaster
KW  - bloodpressure
Y1  - 2013
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-85229
ER  - 
TY  - THES
A1  - Dankworth, Beatrice
T1  - Charakterisierung der dynamischen Interaktion des Guanylyl Cyclase-A (GC-A)-Rezeptors mit den Transient Receptor Potential Canonical Type 3 und Type 6 (TRPC3/C6)-Kanälen und Generierung von β-Zell-spezifischen GC-A-knock-out-Mäusen sowie die Analyse der Bedeutung von ANP für die Insulin-Homöostase unter pathophysiologischen Bedingungen
T1  - Characterisation of the dynamic interaction between the Guanylyl Cyclase-A receptor and TRPC3/C6 channels and the generation of β-cell-specific GC-A-knock-out-mice as well as the analysis of the importance of ANP for the insulin homeostasis under pathophysiological conditions
N2  - Das atriale natriuretische Peptid (ANP) beeinflusst den arteriellen Blutdruck und das intravasale Volumen durch Stimulation der intrazellulären Produktion von cGMP über den membranständigen Guanylyl Cyclase-A (GC-A)-Rezeptor. ANP stimuliert außerdem die Angiogenese und ist am Wachstum der Kardio-myozyten beteiligt. Im ersten Teil der vorliegenden Arbeit wurde die dynamische Interaktion zwischen den rezeptoraktivierten Kationenkanälen Transient Receptor Potential Canonical Type 3 und Type 6 (TRPC3/C6) und dem GC-A-Rezeptor untersucht. Erst kürzlich konnte gezeigt werden, dass ANP über GC-A den TRPC-vermittelten Ca2+-Einstrom in Kardiomyozyten auf cGMP-unabhängige Weise stimuliert. Um eine mögliche direkte Interaktion von TRPC3/C6 und GC-A zu zeigen, wurde TRPC3 oder C6 mit Flag-GC-A in HEK293-Zellen koexprimiert. Die Membranfraktion der Zellen wurde nach Immunpräzipitation mit einem anti-Flag-Antikörper im Western Blot untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass TRPC3/C6 unabhängig von ANP mit GC-A ko-immunpräzipitieren. Die Interaktion erfolgte auch mit einem modifizierten GC-A-Rezeptor, dem die Cyclase-Domäne fehlt. Um die Interaktion in Kardiomyozyten zu untersuchen, wurde ein transgenes Mausmodell mit einer Überproduktion von HA-GC-A in Kardiomyozyten verwendet. Auch bei diesem Modell konnte mittels anti-HA- Antikörper die Koimmunpräzipitation von GC-A und TRPC3/C6 nachgewiesen werden. Schließlich wurden FRET-basierte Untersuchungen durchgeführt, um die lokale Nähe von GC-A und TRPC3 zu beweisen und eine mögliche ANP-induzierte Konformationsänderung zu untersuchen. Die Koexpression von GC-A-CFP und TRPC3-YFP in HEK293 Zellen führte zu einem FRET-Signal, welches durch ANP konzentrationsabhängig (1-100 nM) gesenkt wurde. Die Gabe des membranpermeablen cGMP-Analagons 8-Br-cGMP führte dagegen zu keiner Veränderung des FRET-Signals. Die Ergebnisse bestätigen das Vorhandensein eines stabilen Proteinkomplexes von GC-A und TRPC3, der für den neuen cGMP-unabhängigen Signalweg von GC-A ausschlaggebend ist. Der zweite Teil der vorliegenden Arbeit beschreibt die Rolle von ANP/GC-A für die Insulinausschüttung der pankreatischen β-Zellen. Es ist bereits bekannt, dass GC-A in den β-Zellen exprimiert wird und dass ANP an isolierten Langerhans’schen Inseln das β-Zell-Wachstum und die Insulinsekretion moduliert. Um langfristig die Bedeutung von ANP für die systemische Glukose-Homöostase zu ergründen, wurde ein Mausmodell mit einer β-Zell-spezifischen GC-A-Deletion generiert. Der Nachweis des konditionellen GC-A knock out (KO) erfolgte mittels genomischer PCR und Immunhistochemie. Eine Detektion von GC-A in den Langerhans’schen Inseln auf Proteinebene war leider nicht möglich. Aber es konnte gezeigt werden, dass der β-Zell-spezifische KO zu keiner Expressionsänderung von GC-A in anderen Geweben führte. Auch der Blutdruck und das Herzgewicht der KO Mäuse blieb unauffällig. Zur Untersuchung der Bedeutung von ANP für die Insulinausschüttung unter pathologischen Bedingungen wurden KO- und Kontrolltiere für 12 Wochen einer fettreichen Ernährung (60% Fett) ausgesetzt um einen Prädiabetes auszulösen. Zu verschiedenen Zeitpunkten der Studie wurden orale Glukose-Toleranz-Tests (oGTT), Blutdruckmessungen und Gewichtsbestimmungen durchgeführt. Bereits vor der Studie wurde beobachtet, dass der Nüchternglukosewert in den weiblichen KO-Mäusen leicht erhöht ist. Daher wurden die oGTT‘s in der Studie geschlechtsspezifisch ausgewertet. Am Ende der Studie zeigten alle Mäuse eine vergleichbare insuffiziente Blutzuckerregulierung. Der Blutdruck war sowohl in KO- als auch in Kontrolltieren um ca. 60% erhöht. Einigen Tieren wurde das Pankreas entnommen und für immunhistologische Zwecke präpariert. Die morphometrische Auswertung der Pankreas-Schnitte ergab eine signifikant vergrößerte durchschnittliche Inselfläche und eine erhöhte durchschnittliche β-Zellfläche der KO-Tiere im Vergleich zu den Kontrollen. Die β-Zellen der KO-Tieren waren im Vergleich zu den Kontrollen hypertroph. Die Studie zeigt also, dass die Deletion von GC-A in den β-Zellen unter pathologischen Bedingungen zu einer Hypertrophie der β-Zellen führt und zu einem geringeren Schutz gegen die Ausbildung eines Prädiabetes beiträgt. Eine mögliche verstärkte periphere Insulinresistenz in den KO-Tieren ist auch nicht auszuschließen. Weitere Studien an dem neuen Mausmodell könnten die Bedeutung des ANP/GC-A-Systems für die Insulinausschüttung näher ergründen und dadurch eventuell neue Therapieansätze für Diabetes mellitus Typ 2 bringen.
N2  - Atrial natriuretic peptide (ANP) modulates blood pressure and volume by its cGMP generating guanylyl cyclase-A (GC-A) receptor. ANP also stimulates cardiomyocyte growth and angiogenesis. This work concentrates on two separate mechanisms where ANP/GC-A system plays an important role. The first part of this work concerns the dynamic interaction of the transient receptor potential canonical type 3 or type 6 (TRPC3/C6) cation channels with GC-A receptor. Recently, it was indicated that ANP via GC-A stimulates the TRPC-mediated Ca2+ influx in cardiomyocytes in a cGMP-independent manner. To analyze the presumed direct interaction between TRPC3/C6 and GC-A the proteins TRPC3 or C6 and Flag-GC-A were coexpressed in HEK293 cells in presence or absence of ANP. After lysis GC-A was precipitated from the membrane fraction of the cells with anti-Flag-antibodies. TRPC3 and TRPC6 were detected in this fraction. The co-immunoprecipitation was also performed with a modified GC-A receptor lacking the cyclase domain as well as with cardiomyocytes from transgenic mice characterized by cardiomyocyte overexpression of HA-GC-A. In all cases TRPC3/C6 co-immunoprecipitated with GC-A. Finally, FRET-based approaches were used to examine the local distance between GC-A and TRPC3. Coexpression of GC-A-CFP and TRPC3-YFP in HEK293 cells led to a FRET signal which was decreased by ANP (1-100 nM) in a concentration dependent manner. Incubation of the membrane permeable cGMP analog 8-Br-cGMP did not alter the FRET signal. All results confirm the presence of a stable protein interaction between GC-A and TRPC3 or TRPC6. In the second part of this work the role of ANP/GC-A system for (patho)physiologic insulin release in pancreatic β-cells was investigated. It was recently shown that GC-A is expressed in β-cells and that ANP modulates β-cell growth and insulin secretion in isolated pancreatic islets. To analyze the relevance of ANP for the systemic glucose homeostasis a new mouse model was generated characterized by a β-cell-specific GC-A deletion. To prove the conditional GC-A knock out (KO) we used genomic PCR and immunohistochemistral approaches. The specific deletion did alter neither the GC-A expression in other tissues nor blood pressure and heart weight in KO mice. Fasting blood glucose levels were slightly elevated in female KO mice. Therefore all subsequent experiments were evaluated gender-related. Male and female controls and KO mice were fed a high fat diet (60 % fat) for 12 weeks to provoke a prediabetic state and insulin resistance. Oral glucose tolerance tests (oGTT), blood pressure measurements and weight analysis were performed to analyze if the KO affects insulin homeostasis under pathophysiological conditions. All mice developed an insufficient blood glucose regulation which was evident using the oGTT. Blood pressure was increased by 60% both in controls and KO mice. For immunohistochemical studies the pankreata from several animals were dissected and fixed in formalin. The cut organ slices were treated with glucagon and insulin antibodies. All islets were documented and analyzed morphometrically. The mean islet area and the mean β-cell area was significantly increased in KO animals. In summary, the β-cell-specific KO of GC-A led to hypertrophic β-cells under pathophysiological conditions. To uncover the entire role of ANP/GC-A system for the insulin release further studies have to be performed. The new mouse model provides the potential to find new therapeutic strategies for the treatment diabetes mellitus type 2.
KW  - Atriales natriuretisches Hormon
KW  - Insulin
KW  - Guanylyl Cyclase A
KW  - TRPC3
KW  - TRPC6
KW  - ANP
KW  - insulin
KW  - GC-A
KW  - TRPC3
KW  - TRPC6
Y1  - 2013
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-78650
ER  -