Аннотация
Хроническая болезнь почек (ХБП) широко распространена и является фактором риска развития цереброваскулярных заболеваний и неврологических осложнений. К настоящему времени мало известно о процессах, посредством которых ХБП усиливает риск повреждения мозга. В нашем исследовании на модели ХБП у самцов крыс линии Вистар in vivo изучались NO- и H2S-опосредованные изменения клеточных и молекулярных механизмов регуляции тонуса церебральных артерий. ХБП моделировали посредством удаления 5/6 почечной ткани в возрасте 4 месяцев. Через 4 месяца удаляли часть теменной кости и твердой мозговой оболочки и под микроскопом измеряли диаметр артерий при действии блокаторов и ингибиторов сигнальных путей. У нефрэктомированных крыс реакции церебральных артерий на аппликацию ацетилхолина проявлялись преимущественно в виде констрикции, тогда как в контрольной группе преобладала вазодилатация. Нитропруссид натрия приводил к дилатации артерий, амплитуда которой у крыс с ХБП была значительно меньше по сравнению с контролем. Метиленовый синий и глибенкламид у крыс с ХБП приводили к незначительному ослаблению реакций на ацетилхолин, в то время как у контрольных крыс дилатация артерий значительно уменьшалась. Степень дилатации церебральных артерий на H2S у крыс с ХБП была значительно меньше по сравнению с контролем. Пропаргилглицин вызывал слабые изменения диаметра артерий у крыс с ХБП, в то время как в контроле реакции при применении пропаргилглицина были достоверно значимы. Делается заключение, что ХБП способствует ослаблению эндотелий-зависимых и эндотелий-независимых NO- и H2S-опосредованных дилататорных реакций в церебральных артериях.
Литература
Imtiaz S., Salman B., Qureshi R., Drohlia M., Saudi A. A review of the epidemiology of chronic kidney disease in Pakistan: A global and regional perspective. J. Kidney Dis. Transpl. 29(6):1441-1451. 2018.
Muntner P., He J., Hamm L., Loria C., Whelton P. Renal insufficiency and subsequent death resulting from cardiovascular disease in the United States. J. Am. Soc. Nephrol. 13(3):745–753. 2002.
Chillon J-M., Massy Z., Stengel B. Neurological complications in chronic kidney disease patients. Contrib. Nephrol.179:1-6. 2013.
Toyoda K. Cerebrorenal interaction and stroke. Cardiol. Res. Pract. 179: 1-6. 2013.
Lau W., Huisa B., Fisher M. The cerebrovascular-chronic kidney disease connection: perspectives and mechanisms. Transl. Stroke Res. 8(1): 67–76. 2017.
Hainsworth A., Oommen A., Bridges L. Endothelial cells and human cerebral small vessel disease. Brain Pathol. 25(1):44-50. 2015.
Faraci F. Role of endothelium-derived relaxing factor in cerebral circulation: large arteries vs. microcirculation. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 261: H1038–H1042. 1991.
Atochin D., Demchenko I., Astern J., Boso A., Piantadosi C., Huang P. Contributions of endothelial and neuronal nitric oxide synthases to cerebrovascular responses to hyperoxia. J. Cereb. Blood Flow Metab 23: 1219–1226. 2003.
You J., Johnson T., Marrelli S., Bryan R. Functional heterogeneity of endothelial P2 purinoceptors in the cerebrovascular tree of the rat. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 277: H893–H900. 1999.
Marrelli S. Altered endothelial Ca2+ regulation after ischemia/reperfusion produces potentiated endothelium-derived hyperpolarizing factor-mediated dilations. Stroke. 33: 2285–2291. 2002.
Tang G., Yang G., Jiang B., Ju Y., Wu L., Wang R. H₂S is an endothelium-derived hyperpolarizing factor. Antioxid. Redox Signal. 19(14):1634-1646. 2013.
Hill R., Tong L., Yuan P., Murikinati S., Gupta S., Grutzendler J. Regional blood flow in the normal and ischemic brain is controlled by arteriolar smooth muscle cell Contractility and not by capillary pericytes. Neuron. 87(1):95-110. 2015.
Alesutan I. Augmentation of phosphate-induced osteo-/chondrogenic transformation of vascular smooth muscle cells by homoarginine. Cardiovasc. Res 110(3):408–418. 2016.
Смирнов А. В., Добронравов В. А., Неворотин А. И., Хохлов С. Е., Сиповский В. Г., Барабанова В. В., Чефу С. Г., Жлоба А. А., Блашко Э. Л. Гипергомоцистеимия усугубляет повреждения нефрона при экспериментальной хронической почечной недостаточности. Нефрология. 9(4): 67-74. 2005. [Smirnov A.V., Dobronravov V. A., Nevorotin A. I., Khokhlov S. E., Sipovsky V. G., Barabanova V. V., Chefu S. G., Zhloba A. A., Blashko E. L. Hyperhomocyst Greedyemia aggravates nephron damage in experimental chronic renal failure. Nephrology. 9(4): 67-74. 2005. (In Russ)].
Bonev A., Nelson M. ATP-sensitive potassium channels in smooth muscle cells from guinea pig urinary bladder. Am. J .Physiol. 264(5 Pt 1): 1190-1200. 1993.
Segal S. Communication among endothelial and smooth muscle cells coordinates blood flow control during exercise. News Physiol. Sci. 7: 152–156. 1992.
Horiuchi T., Dietrich H., Hongo K., Dacey R. Mechanism of extracellular K+-induced local and conducted responses in cerebral penetrating arterioles. Stroke. 33: 2692–2699. 2002.
Iadecola C. Neurovascular regulation in the normal brain and in Alzheimer's disease. Nat. Rev. Neurosci. 5: 347–360. 2004.
Avolio A., Kim M., Adji A., Gangoda S., Avadhanam B., Tan I., Butlin M. Crebral haemodynamics: effects of systemic arterial pulsatile function and hypertension. Curr. Hypertens. Rep. 20(3):20-25. 2018.
Han J., Chen Z., He G. Acetylcholine- and sodium hydrosulfide-induced endothelium-dependent relaxation and hyperpolarization in cerebral vessels of global cerebral ischemia-reperfusion rat. J. Pharmacol. Sci. 121(4):318-326. 2013.
Afshinnia F., Zeng L., Byun J., Wernisch S., Deo R., Chen J., Hamm L., Miller E., Rhee E., Fischer M., Sharma K., Feldman H., Michailidis G., Pennathur S. Elevated lipoxygenase and cytochrome P450 products predict progression of chronic kidney disease. Nephrol. Dial Transplant. 35(2):303-312. 2020.
Yada T., Shimokawa H., Tachibana H. Endothelium-dependent hyperpolarization-mediated vasodilatation compensates nitric oxide-mediated endothelial dysfunction during ischemia in diabetes-induced canine coronary collateral microcirculation in vivo. Microcirculation. 25(5):e12456. 2018.
Mokhtar S., Vanhoutte P., Leung S., Yusof M., Wan Sulaiman W., Mat Saad A., Suppian R., Rasool A. Endothelium dependent hyperpolarization-type relaxation compensates for attenuated nitric oxide-mediated responses in subcutaneous arteries of diabetic patients. Nitric Oxide. 53:35-44. 2016.
Bohlen H. Nitric oxide and the cardiovascular system. Compar. Physiol. 5(2):808-823. 2015.
Giles T., Sander G., Nossaman B., Kadowitz P. Impaired vasodilation in the pathogenesis of hypertension: focus on nitric oxide, endothelial-derived hyperpolarizing factors, and prostaglandins. J. Clin. Hypertens. (Greenwich). 14(4):198-205. 2012.
Kalliovalkama J., Jolma P., Tolvanen J., Kдhцnen M., Hutri-Kдhцnen N., Saha H., Tuorila S., Moilanen E., Pцrsti I. Potassium channel-mediated vasorelaxation is impaired in experimental renal failure. Am. J. Physiol. 277(4): H1622-H1629. 1999.
Черток В. М., Коцюба А. Е. Эндотелиальный (интимный) механизм регуляции мозговой гемодинамики: трансформация взглядов. Тихоокеанский мед. журн. 2: 17-26. 2012. [Chertok V. M., Kotsyuba A. E. Endothelial (intimal) mechanism of cerebral hemodynamics regulation: changing views. Pacific Med. J. 2: 17-26. 2012. (In Russ)].
Kanagy N., Szabo C., Papapetropoulos A. Vascular biology of hydrogen sulfide. Am. J. Physiol. Cell Physiol. 312(5):C537-C549. 2017.
Sun H., Wu Z., Nie X., Bian J. Role of endothelial dysfunction in cardiovascular diseases: the link between inflammation and hydrogen sulfide. Front. Pharmacol. 10:1568. 2020.
Perna A., Lanza D., Sepe I., Di Nunzio A., Conzo G., Satta E., Capasso G., Ingrosso D. Vasodilatation caused by endogenous hydrogen sulfide in chronic renal failure. J. Ital. Nefrol. 30(2): 18-25. 2013.
Perna A., Luciano M., Ingrosso D., Raiola I., Pulzella P., Sepe I., Lanza D., Violetti E., Capasso R., Lombardi C., De Santo N. Hydrogen sulfide, the third gaseous signaling molecule with cardiovascular properties, is decreased in hemodialysis patients. J. Ren. Nutr. 20(5):S11-S14. 2010.
Pushpakumar S., Kundu S., Sen U. Hydrogen sulfide protects hyperhomocysteinemia-induced renal damage by modulation of caveolin and eNOS interaction. Sci. Rep. 9(1):2223. 2019.
Wang R. The gasotransmitter role of hydrogen sulfide. Antioxidants & Redox Signal. 5(4):493–501. 2003.
Testai L., D'Antongiovanni V., Piano I., Martelli A., Citi V., Duranti E., Virdis A., Blandizzi C., Gargini C., Breschi M., Calderone V. Different patterns of H2S/NO activity and cross-talk in the control of the coronary vascular bed under normotensive or hypertensive conditions. Nitric Oxide. 47:25-33. 2015.
Predmore B., Julian D., Cardounel A. Hydrogen sulfide increases nitric oxide production from endothelial cells by an Akt-dependent mechanism. Front. Physiol. 2:104-108. 2011.
Wu D., Hu Q., Zhu D. An Update on Hydrogen Sulfide and Nitric Oxide Interactions in the Cardiovascular System. Oxid Med. Cell Longev. 2018:4579140. 2018.
https://doi.org/10.1155/2018/4579140
Tang G., Yang G., Jiang B., Ju Y., Wu L., Wang R. H2S is an endothelium-derived hyperpolarizing factor. Antioxidants & Redox Signal. 19(14):1634–1646. 2013.
Ali M., Ping C., MokY., Ling L., Whiteman M., Bhatia M., Moore1P. Regulation of vascular nitric oxide in vitro and in vivo; a new role for endogenous hydrogen sulphide? Br. J. Pharmacol. 149(6): 625–634. 2006.
Xiao L., Dong J., Teng X., Jin S., Xue H., Liu S., Guo Q., Shen W., Ni X., Wu Y. Hydrogen sulfide improves endothelial dysfunction in hypertension by activating peroxisome proliferator-activated receptor delta/endothelial nitric oxide synthase signaling. J. Hypertens. 36(3):651-665. 2018.
Szijбrtу I., Markу L., Filipovic M., Miljkovic J., Tabeling C., Tsvetkov D., Wang N., Rabelo L., Witzenrath M., Diedrich A., Tank J., Akahoshi N., Kamata S., Ishii I., Gollasch M. Cystathionine γ-Lyase-Produced Hydrogen Sulfide Controls Endothelial NO Bioavailability and Blood Pressure. Hypertension. 71(6):1210-1217. 2018.
Wang M., Hu Y., Fan Y., Guo Y., Chen F., Chen S., Li Q., Chen Z. Involvement of hydrogen sulfide in endothelium-derived relaxing factor-mediated responses in rat serebral arteries. J. Vasc. Res. 53(3-4):172-185. 2016.