Dokument: Endothelial eNOS and red blood cell eNOS independently regulate blood pressure and nitric oxide metabolites

Titel:	Endothelial eNOS and red blood cell eNOS independently regulate blood pressure and nitric oxide metabolites
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=58796
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20220218-111836-3
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Leo, Francesca [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 109,04 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 09.02.2022 / geändert 09.02.2022
Beitragende:	Prof. Dr. Dr. rer. nat. Cortese-Krott, Miriam [Gutachter] Prof. Dr. Fischer, Jens [Gutachter]
Stichwörter:	blood circulation; blood pressure; hypertension; models, animal; nitric oxide synthase.
Dewey Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibungen:	Hintergrund und Hypothese: Es ist bekannt, dass Stickstoffmonoxid (NO), welches in der Gefäßwand durch die endotheliale Stickstoffmonoxid-Synthase (eNOS) produziert wird, den Gefäßtonus und den Blutdruck reguliert. Neben ihrer Rolle als Sauerstofftransporter, sind Erythrozyten (RBCs) als Scavenger der NO-Bioaktivität bekannt. Es wurde jedoch gezeigt, dass Erythrozyten, ähnlich wie Endothelzellen (EC), eine aktive und funktionelle eNOS tragen. Die physiologische Rolle und der Einfluss der erythrozytären eNOS auf den NO Metabolismus, die Regulation des Gefäßtonus, sowie den Blutdruck ist unbekannt. Die Hypothese dieser Arbeit war, dass die erythrozytäre eNOS zur Regulation des NO Metabolismus, dem Gefäßtonus und dem Blutdruck beiträgt. Ziele: Hauptziel dieser Studie war es, die funktionelle Bedeutung und spezifische Rolle der Ertythozyten- eNOS, im Vergleich zur endothelialen eNOS, bei der Kontrolle der vaskulären Hämodynamik und des systemischen NO-Stoffwechsels zu klären. Die Zielsetzungen dieser Studie waren die folgenden: (1) Die Entwicklung und Charakterisierung von gewebespezifischen knock-out (KO) und knock-in (KI) Mausmodellen durch die Verwendung von gewebespezifischer Cre-induzierter Gen-Inaktivierung bzw. – Reaktivierung; (2) die Analyse der systemischen Hämodynamik der Mauslinen des Interesses; (3) Die Untersuchung der Verteilung der NO-Metaboliten zu Beginn und nach der Gabe von Nitrat. Methoden: Durch gewebespezifische Cre-induzierte Gen-Inaktivierung oder – Reaktivierung wurden gewebespezifische “loss” und “gain-of-function”-Modelle für eNOS generiert. Im Rahmen der Charakterisierung dieser Mäuse erfolgte die Untersuchung auf Cre-induzierte DNS-Rekombination durch Polymerase-Kettenreaktion (PCR), auf eNOS-Expression durch quantitative Echtzeit-PCR und Immunoblotting und der vaskulären Endothelfunktion ex vivo und in vivo durch Bestimmung der ACh- induzierten Reaktion in einem Organbad, sowie der Fluss-vermittelten Dilatation (FMD) durch Ultraschall. Blutdruck und peripherer Widerstand wurden mittels Millar-Katheter und Echokardiographie analysiert. Die Erstellung des Blutbilds erfolgte mit einem Coulter-Zähler. Ergebnisse. KO und KI Modelle für eNOS in Endothelzellen und Erythrozyten wurde erfolgreich generiert und zeigte gewebespezifische DNS-Rekombination bzw. das Fehlen oder Vorhanden sein von eNOS- Expression in den Zielgeweben. EC eNOS KO Mäuse zeigten einen Verlust der Endothelfunktion, verminderte NO-Metaboliten und erhöhten Blutdruck, ohne Auswirkungen auf kardiale Parameter. Umgekehrt bewahrte die Reaktivierung von eNOS im Endothelium die globalen KO Mäuse vor Bluthochdruck. Interessanterweise waren RBC eNOS-KO Mäuse hypertensiv mit verminderten zirkulierenden NO-Metaboliten, jedoch einer vollständig erhaltenen Endothelfunktion. Bemerkenswert ist, dass eine Reaktivität von eNOS ausschließlich in den Erythrozyten die Mäuse vor Hypertonie schützt und es zu einer Erhöhung von NO-Häm in den Erythrozyten kommt. Die Gabe von Nitrat bewirkt einen Anstieg der zirkulierenden Nitritspiegel und eine Senkung des Blutdrucks in EC eNOS KO- und Kontrollmäusen, aber keine Veränderung im Blutdruck der RBC eNOS-KO Mäuse. Zusammenfassung und Schlussfolgerung: Diese Daten zeigen, dass die erythrozytäre eNOS eine wichtige Rolle bei der Regulation des Blutdruckes und der systemischen Hämodynamik spielt, welche unabhängig von der Rolle der vaskulären eNOS ist. Background and hypothesis. It is well known that nitric oxide (NO) produced in the vessel wall by an endothelial nitric oxide synthase (eNOS) regulates vascular tone and blood pressure (BP). Besides their role as oxygen transporters, red blood cells (RBCs) are known as scavengers of NO bioactivity. However, it has been shown that RBCs, similar to endothelial cells (ECs), carry an active and functional eNOS. The physiological role and involvement of red cell eNOS in NO metabolism and regulation of vascular tone and BP are not known. The hypothesis of this study was that red cell eNOS contributes to the regulation of NO metabolites, vascular tone, and BP. Aim and Goals. This study aimed to elucidate the functional significance and specific role of red cell eNOS as compared to endothelial eNOS in controlling vascular hemodynamics and systemic NO metabolism. The goals of this study were the following: (1) The creation and characterization of tissue-specific eNOS knock-out (KO) and knock-in (KI) mice by using tissue-specific Cre-induced gene inactivation or reactivation; (2) the analysis of systemic hemodynamics of the generated mice; (3) the evaluation of NO metabolites distribution at baseline and after administration of nitrate. Methods. Tissue-specific “loss” and “gain-of-function” models for eNOS were generated using tissue- specific Cre-induced gene inactivation or reactivation. These mice were characterized for Cre-induced DNA recombination by polymerase chain reaction (PCR), for eNOS expression by real-time quantitative PCR and immunoblotting, for ex vivo and in vivo vascular endothelial function by determining ACh- induced responses in an organ bath and flow-mediated dilation (FMD) by ultrasound. BP and peripheral resistance were assessed by Millar catheter and echocardiography. Blood count was determined by a coulter counter. Results. KO and KI models for eNOS in the ECs and RBCs were successfully generated and showed tissue- specific DNA recombination and lack or presence of eNOS expression in the targeted tissues. EC eNOS KO mice showed a loss in endothelial function, decreased NO metabolites, and increased BP, with no effects in cardiac parameters. Vice versa, reactivation of eNOS in the endothelium fully rescued the global eNOS KO from hypertension. Interestingly, RBC eNOS KO mice were hypertensive with decreased circulating NO metabolites but a fully preserved endothelial function. Notably, reactivation of eNOS specifically in the RBCs rescued the mice from hypertension and increased NO-heme levels in RBCs. Nitrate administration determines an increase in circulating nitrite levels and a BP decrease in EC eNOS KO and control mice but no changes in the BP of RBC eNOS KO mice. Summary and conclusion. These data demonstrate that red cell eNOS plays an important role in the modulation of BP and systemic hemodynamics, which is independent of the role played by vascular eNOS.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät
Dokument erstellt am:	18.02.2022
Dateien geändert am:	18.02.2022
Promotionsantrag am:	05.08.2021
Datum der Promotion:	19.01.2022