Отделянето на съдовете на дихателните пътища повишава кръвното налягане и артериосклерозата - Писма - 2020

субекти

абстрактно

Гладкомускулните клетки са основен източник на ROS във васкулатурата 4. За да определим дали степента на дихателно свързване в съдовата система е свързана със съдови заболявания, генерирахме мишки с индуцируема от доксициклин експресия на UCP1, която е ограничена до аортни гладки мускулни клетки. Трансгенни мишки, носещи обратния тетрациклинов транзактиватор (rtTA), задвижван от промотора -441 SM22α (SM22-rtTA мишки), бяха сдвоени с мишки, които бяха трансгенни за отговарящ на тетрациклин елемент (TRE) -UCP1 миниген (TRE) - Ucp1 мишки), даващи SM22-TRE бяха - Ucp1 мишки. Десет дни след третирането на тези мишки с доксициклин (2 mg ml -1) в питейна вода, съдържаща захароза, експресията на аортната Ucp1 пратена РНК се индуцира с фактор 12 в сравнение с мишки, които пият само вода, съдържаща захароза (1а) . Не е имало зависима от доксициклин индукция на експресия на гена Ucp1 в аортите на SM22 rtTA мишки (без TRE мишена) или TRE Ucp1 мишки (без антибиотик индуцируем транзактиватор; данните не са показани).

а ) SM22-TRE-Ucp1 мишките бяха третирани с доксициклин (Dox; 2 mg ml -1) само в захароза или захароза в продължение на 10 дни, последвано от определяне на нивата на Ucp1 иРНК (нормализирани до Gapd) в аортата. Резултатите са средни стойности ± Sem за четири мишки за състояние. Звездичката показва P 11. Аортната индукция на експресия на UCP1 няма ефект върху телесното тегло или серумната химия при мишки SM22-TRE-Ucp1 (допълнителна фигура 1).

Индукцията с доксициклин на аортна експресия на UCP1 повишава систоличното кръвно налягане на маншета на опашката с 46 mm Hg (P = 0,002) и диастолното налягане с 21 mm Hg (2a, P = 0,005, черни ленти). Повишаването на кръвното налягане по време на лечението с доксициклин се потвърждава с имплантирани телеметрични сензори (допълнителна фигура 2а) и инвазивно под анестезия (данните не са показани). Кръвното налягане се връща към изходното ниво при същите животни 10 дни след отстраняването на доксициклин от питейната вода (сиви ленти). Активността на плазмения ренин - критична детерминанта за боравенето с натрий в бъбреците и контрола на кръвното налягане - е почти утроена при мишки, лекувани с доксициклин, и се е върнала към първоначалните стойности след прекратяване на лечението с доксициклин (фиг. 2б) Екскрецията на натрий в урината намалява в присъствието на доксициклин (фиг. 2в), което е съвместимо с активирането на системата ренин-ангиотензин-алдостерон. Екскрецията на норепинефрин с урината, маркер на симпатиковата активация, не се променя чрез индукция на UCP1 (данните не са показани).

а - ° С, Данни от мишки SM22-TRE-Ucp1 с алели от аполипопротеин Е от див тип; д - е, Данни от SM22 - TRE - Ucp1 Apoe -/- мишки; G, З., Данни от TRE - Ucp1 Apoe -/- мишки; i, j, Данни от SM22 - rtTA Apoe -/- мишки. а ) Систолично кръвно налягане (SBP) и диастолично кръвно налягане (DBP) в началото на проучването (бели стълбове, n = 10), след 7 дни лечение с доксициклин (черни стълбове, n = 10) и 10 дни след прекратяване на лечението с доксициклин (сиви), n = 5 ). Звездичката показва P -/- мишки в началото на изследването (бели ленти, n = 20) и след 6 седмици на западна диета с (черни ленти, n = 10) или без доксициклин (сиви ленти, n = 10). Звездичката показва P -/- мишки в началото (бели ленти) и след 6 седмици на западна диета с доксициклин (черни ленти). З., Активност на плазмен ренин за мишки от G . i, Кръвно налягане за SM22 - rtTA Apoe -/- мишки в началото (бели ленти) и след 6 седмици на западна диета с доксициклин (черни ленти). j, Активност на плазмен ренин за мишки от i . Всички резултати са средни ± sem

След 6 седмици на западна диета, индуцирането на доксициклин на UCP1 в аортите на мишките SM22-TRE-Ucp1-Apoe (3а, попълнени символи) увеличава атеросклерозата в сравнение с новородените, които не са лекувани с доксициклин (3а, отворени символи). Индукцията на UCP1 при SM22-TRE-Ucp1-Apoe мишки, хранени с храна, не увеличава лезиите след 6 седмици (допълнителна фигура 3), а кръвното налягане (допълнителна фигура 2b).

а - е, SM22 - TRE - Ucp1 Apoe -/- Мишки ( а, д ) в присъствието или отсъствието на доксициклин са тествани с контролни мишки TRE - Ucp1 Apoe -/- ( б, д ) и SM22 - rtTA Apoe -/сравнено. - ( ° С, е ). Звездичките показват P = 0,02 (арка), P = 0,008 (гръдна аорта; гръден кош) и P = 0,02 (корем; корем) в един (Тест Mann-Whitney U) на; P = 0,03 (гръдна аорта) и P = 0,002 (корем) в б; P = 0,003 инча ° С; и P = 0,001 и P = 0,037 in д, е (непарен двустранен t-тест). Лентите за грешки показват, че д Сем., Изготвен в показва липопротеини на гладно в SM22 - TRE - Ucp1 Apoe -/- мишки. Оста x за слота показва дробното число. HDL, липопротеин с висока плътност; LDL, липопротеин с ниска плътност; VLDL, много плътен липопротеин.

Атеросклеротичните лезии при третирани с доксициклин SM22 - TRE - Ucp1 Apoe -/- мишки бяха хистологично подобни на тези при животни, които не са лекувани с доксициклин. Повечето клетки са макрофаги, както е определено чрез оцветяване със специфичен за макрофаги маркер (данните без атеросклероза са умерено, но не значително намалени в сравнение с контролните аорти (лечение с доксициклин: 0,25 ± 0,05 µg ATP на mg Протеин; без доксициклин: 0,31 ±) 0,09 µg ATP на mg протеин (P = 0,51). Съотношенията ADP/ATP също не се влияят от доксициклин. Консумацията на аортен кислород е по-ниска при мишки, които реагират на лекувани по същия начин, увеличени леко, но не значително (лечение с доксициклин: 6,1 ± 1,2 nmol min -1 mg -1; без доксициклин: 4,4 ± 1,8 nmol min -1 mg -1; P = 0,43).

Атеросклерозата обикновено се разглежда като хронично възпалително заболяване, което е резултат от съдово увреждане. Въпреки това, един от най-ранните признаци на атеросклероза е развитието на анормални митохондрии в гладкомускулните клетки 20, което предполага, че митохондриалната дисфункция причинява заболяване в тези клетки, преобладаващият тип клетки в съдовете, податливи на атеросклероза. Нашите данни предоставят пряко доказателство, че насърчаването на неефективен метаболизъм на митохондриите в гладкомускулните клетки води до хипертония и ускорена атеросклероза. Повишеното кръвно налягане през 6-седмичния период на тези експерименти не обяснява нарастването на атеросклерозата, тъй като мишките, лекувани с доксициклин, са имали повишено кръвно налягане с храна (допълнителна фигура 2б), без да засягат лезиите (допълнителна фигура 3). . Хипертонията не модулира последователно атеросклерозата при мишки 21, 22 .

Предишни данни подкрепят идеята, че общият процес на отделяне на дихателните пътища може да бъде включен в атерогенезата. Артериите имат пределно количество кислород 23. Хипоксията намалява съотношението на дихателния контрол 24; т.е. съотношението на фосфорилиращото (състояние 3) към нефосфорилиращото (състояние 4) дишане. Несвързаното дишане предшества атеросклерозата в предразположени към лезии аортни места при белите гълъби Carneau, но не и на същите места при шоу състезатели (щам, устойчив на атеросклероза) и не на аортни места, които не развиват лезии в нито един от щамовете Безболезнените аорти имат обилни концентрации на линолеат от есенциални мастни киселини, но мастните ивици имат недостиг на есенциални мастни киселини 25, 26. Дефицитът на основни мастни киселини насърчава отделянето на дихателните пътища 27, 28 и атеросклерозата 29 .

Оксидативният стрес може да се определи като повишено образуване на ROS и намалена бионаличност на NO, и двете от които се наблюдават при експресията на UCP1 в гладката мускулатура. Тези резултати бяха неочаквани. Смята се, че високата двигателна сила на протона, която се появява, когато както консумацията на АТФ, така и наличността на АДФ са ниски, определя производството на ROS. Чрез интензивно обучение обаче се увеличава и производството на ROS в скелетните мускули 30, което означава, че въпреки високата консумация на АТФ и наличието на ADP, се дава приоритет на увеличеното производство на ROS.

По този начин лекото отделяне на дихателните пътища - форма на митохондриална дисфункция - в кръвоносните съдове на мишки увеличава оксидативния стрес, кръвното налягане и атеросклерозата в храната. Тези данни подкрепят предположението, че локалните метаболитни нарушения в артериалната стена причиняват съдови заболявания. Фармакологичните или хранителни стратегии за повишаване на ефективния метаболизъм в съдовата система могат да представляват нови подходи за лечение на атеросклероза.

Методи

Животни

Кръвно налягане

Неинвазивни определяния бяха извършени при съзнателни мишки с маншет на опашката (вж. Допълнителна информация и препратки към нея). Определянията на телеметрията бяха направени с помощта на система от Data Science International. Съдови реакции на инхибирането на азотния оксид синтаза са регистрирани инвазивно (PowerLab/8SP, AD Instruments) след интравенозна инфузия на 5 mg kg -1 L-NAME.

Атеросклероза

На възраст от 8 седмици животните в апо-нулевия фон са започнали на западна диета с 0,15% холестерол, която осигурява 42% калории като мазнини (TD 88137); Диетата продължи 6 седмици. Някои 8-седмични мишки са получавали 4% мазнини и не са добавяли холестерол в продължение на 6 седмици. Количествата са количествено определени с помощта на техниката на лицето (вж. Допълнителна информация и препратки към нея).

Анализи на супероксид и аконитаза

Анализ на протеоми

Хранени с Chow SM22 - TRE - Ucp1 Apoe -/- мишки бяха третирани със или без доксициклин в продължение на 8 дни. Аортите се перфузират с буфериран с фосфат физиологичен разтвор, дисектират се, изплакват се и адвентицията се отстранява. Събраните аорти се смесват в хомогенизатор на Potter-Elvehjem с 1,0 ml лизисен буфер (30 mM Tris-HCl, pH 7,8, 7 M урея, 2 M тиокарбамид, 4% CHAPS, 1 mM NaF, 1 mM Na 3; VO 4 пълен протеазен инхибиторен коктейл) върху лед за около 1 мин. Пробите бяха анализирани чрез флуоресцентна двумерна диференциална гел електрофореза и масспектрометрия, както е описано (виж допълнителната информация и препратките към тях). Вижте Допълнителни методи за допълнителна информация.

Денят на благодарността

Това проучване беше подкрепено от безвъзмездни средства от Националните здравни институти, Отдел за клинични изследвания в областта на храненето, Център за изследване и диабет, финансиран от ментори постдокторант от Американската асоциация по диабет и институционални ресурси от Вашингтонския университет и Центъра за рак на Siteman Център за протеомика поддържа университета във Вашингтон.

Още информация

Допълнителна фигура S1

Телесно тегло и серумна химия при третирани с Dox SM22-TRE UCP1 мишки. (EPS 335 kb)

Допълнителна фигура S2

Кръвното налягане се определя чрез телеметрия при SM22-TRE UCP1 мишки (панел а) и SM22-TRE UCP1-apoE -/- мишки (панел b). (EPS 300 kb)

Допълнителна фигура S3

Ефекти от индуцирането на UCP1 върху атеросклерозата и серумния холестерол при мишки, хранени с чау. (EPS 587 kb)

Допълнителна фигура S4

Метаболитна характеристика и глюкозен толеранс при SM22-TRE UCP1 apoE -/- мишки със западно хранене. (EPS 360 kb)

Допълнителна фигура S5

Експресия на UCP1 в екстра-аортни артерии. (EPS 307 kb)

Допълнителна фигура S6

Влияние на Tempol върху кръвното налягане в маншета на опашката при третирани с Dox SM22-TRE UCP1 апоЕ -/- мишки. (EPS 303 kb)

Допълнителни легенди за фигурата S1-S6

Този файл съдържа легенди за допълнителните фигури 1-6. (DOC 11 kb)

Допълнителна методология

Този файл съдържа допълнителна методология. (DOC 8 kb)

Допълнителни бележки

Този файл съдържа допълнителни препратки. (DOC 12 kb)

Забележки

Изпращайки коментар, вие се съгласявате с нашите условия за използване и насоки на общността. Ако откриете нещо обидно или което не отговаря на нашите условия или насоки, моля, маркирайте го като неподходящо.