Advanced

Molecular Mechanisms in Vascular Endothelin B Receptor Up-Regulation

Uddman, Erik LU (2003)
Abstract (Swedish)
Popular Abstract in Swedish

Kardiovaskulära sjukdomar står för en stor del av västvärldens sjuklighet och dödlighet. Dessa sjukdomar kännetecknas av förändringar i det kardiovaskulära systemets funktion, vilket kan leda till ökat blodtryck och förträngning av blodkärlen. Flera olika peptiderga signalsubstanser är involverade i reglering av kärltonus och tillväxt. Av dessa spelar endothelinerna en mycket framträdande roll. Endothelin-1 (ET-1), är en kraftigt kärlsammandragande (kontraktil) signalsubstans, som bidrar till upprätthållandet av kärltonus och kan stimulera till tillväxt av glatta muskelceller. Förhöjda halter av ET-1 har påvisats vid stroke, hjärtsvikt, hypertoni och åderförkalkning. ET-1 förmedlar sina effekter... (More)
Popular Abstract in Swedish

Kardiovaskulära sjukdomar står för en stor del av västvärldens sjuklighet och dödlighet. Dessa sjukdomar kännetecknas av förändringar i det kardiovaskulära systemets funktion, vilket kan leda till ökat blodtryck och förträngning av blodkärlen. Flera olika peptiderga signalsubstanser är involverade i reglering av kärltonus och tillväxt. Av dessa spelar endothelinerna en mycket framträdande roll. Endothelin-1 (ET-1), är en kraftigt kärlsammandragande (kontraktil) signalsubstans, som bidrar till upprätthållandet av kärltonus och kan stimulera till tillväxt av glatta muskelceller. Förhöjda halter av ET-1 har påvisats vid stroke, hjärtsvikt, hypertoni och åderförkalkning. ET-1 förmedlar sina effekter via två receptorer, ETA och ETB. ETA-receptorn har kontraktila och tillväxtfrämjande effekter i hela kärlsystemet. ETB receptorn har såväl en endotelmedierad kärlvidgande effekt som en direkt kontraktil effekt på kroppens blodkärl. Vid vissa kardiovaskulära sjukdomar har man funnit ökad mängd av den kontraktila ETBreceptorn i blodkärl. Man har även upptäckt att i vissa experimentella system såsom organodling, experimentell stroke och experimentell hjärnblödning, så är de kontraktila ETB-receptorerna ökade i antal. Målsättningen med denna avhandling har varit att kartlägga denna ökning i receptorantal ifråga om tidsförlopp, utlösande faktorer och intracellulära mekanismer. Som modellsystem för uppregleringen har vi odlat blodkärl vilket har visat sig vara en effektiv metod för att orsaka ETBreceptorförändringar. Vi har kunnat visa att det finns ett ökat antal ETB-receptorer i kärlväggen efter odling av blodkärl i organbad. Våra resultat talar för att denna effekt är starkast i små blodkärl företrädesvis inom tarmcirkulationen. Dessa blodkärl är viktiga för blodtrycksregleringen. Likaså finner vi en markant uppreglering av ETB receptorer i vensystemet. Dessa kärl tillhör ett lågtryckssystem och styr till viss del blodvolymen i ett organ. Studier av tidsförloppet för uppregleringen visar att dessa receptorer uppkommer gradvis inom de första 48 timmarna av organodling och att processen är helt avslutad inom 5 dygn. Detta tyder på att endothelinreceptoruppregleringen i odlade blodkärl kan spegla de receptorförändringar som sker vid sjukliga tillstånd. Protein kinase C (PKC) systemet är intracellulära enzymer involverade i regleringen av celltillväxt och differentiering. Vi fann att PKC-hämmare effektivt förhindrade uppregleringen av ETB-receptorn medan hämmare av det närbesläktade protein kinase A inte hade någon effekt på receptorförändringarna. PKC är således involverat i ETB-receptor mRNA uppreglering i odlade blodkärl. PKC aktiverar i sin tur en serie signalvägar, sk MAP-kinaser. Efter 3 timmars odling fann vi en ökad mängd aktiverat MAP-kinas tillhörande ERK1/2-systemet. ERK1/2 är den MAP-kinasväg som anses aktiverad vid celldelning och celltillväxt. Det alternativa p38-systemet, som är aktiverat vid stress, var inte aktiverat. Hämning av ERK1/2- 35 systemet med specifika hämmare blockerade ETB-receptoruppregleringen. Ökningen av ETB-receptorerna sker således via PKC aktiverade MEK/ERK systemet vilket leder till nyproduktion av receptorer. Cytokiner är kraftfulla signalmolekyler som är involverade i inflammation, stressreaktioner och celldöd. Cytokinerna interleukin-1β (IL-1β) och tumor necrosis factor-α (TNF-α) förstärkte ETB-receptorns kärlsammandragande effekt efter odling. Denna effekt berodde dock ej på en ytterligare ökning av antalet receptorer utan istället tycks den glatta muskelcellens förmåga till kontraktion ha påverkats. Då effekten av ETA-receptorn var opåverkad antar vi att cytokinernas effekt är relativt specifik för ETB-receptorn. Cytokiner kan ytterligare förstärka kontraktionen. Dessa data stärker argumenten för ETB-receptorns roll vid kärlsjukdom. (Less)
Abstract
Cardiovascular diseases are characterized by changes in morphology and function of the blood vessels. Different signalling molecules are involved in these changes. Endothelin-1 (ET-1) is one of the most potent signalling molecules found in man. Its actions are mediated by two receptors, the ETA and the ETB receptors. The ETA receptor is located on the smooth muscle cells and mediates potent contractile effects throughout the vascular system. The ETB receptor, when located on the endothelial cell mediates vasodilatation. When located on the smooth muscle cell the ETB receptor mediates vasoconstriction. In cardiovascular diseases there are changes in the smooth muscle phenotype and the contractile ETB receptor is up-regulated. In this thesis... (More)
Cardiovascular diseases are characterized by changes in morphology and function of the blood vessels. Different signalling molecules are involved in these changes. Endothelin-1 (ET-1) is one of the most potent signalling molecules found in man. Its actions are mediated by two receptors, the ETA and the ETB receptors. The ETA receptor is located on the smooth muscle cells and mediates potent contractile effects throughout the vascular system. The ETB receptor, when located on the endothelial cell mediates vasodilatation. When located on the smooth muscle cell the ETB receptor mediates vasoconstriction. In cardiovascular diseases there are changes in the smooth muscle phenotype and the contractile ETB receptor is up-regulated. In this thesis an organ culture model was used to examine the variation, the time-course and the intracellular pathways responsible for the ETB receptor up-regulation. Following organ culture, the ETB receptor was up-regulated in rat mesenteric arteries, the femoral artery and in the distal part of the caudal artery, but not in the aorta or the proximal caudal artery. The up-regulation was stronger in smaller arteries, in the mesenteric system and in veins. The up-regulation process in the mesenteric artery was preceded by mRNA transcription. The maximum pharmacological efficacy was reached after 24 h and the up-regulation was complete after 48 h. In acute experiments, non-specific inhibitors of protein kinase C (PKC) decreased the ETB receptor mediated contraction, but a specific PKC inhibitor, Ro31-7549, was ineffective at blocking contraction. In long-term experiments, PKC inhibitors abolished ETB receptor upregulation after 24 h of organ culture. Thus, PKC has an important role in ETB receptor upregulation and contraction. The ERK1/2 MAP kinase was activated following 3 h of organ culture. After blocking the ERK1/2 pathway with inhibitors of raf and MEK1/2, the ETB receptor up-regulation was inhibited, showing that this pathway is crucial for the ETB receptor induction. Cytokines are important regulators of inflammation and acute phase responses. After organ culture with the cytokines IL-1β and TNF-α the ETB receptor mediated contractions were increased. There was no increase in potency and the ETB receptor mRNA was not increased beyond that of incubated control arteries. These findings suggest an effect of IL-1β and TNF-α on the contractile machinery per se. To summarize, organ culture can be used for the study of the ETB receptor upregulation. This up-regulation is pronounced in small arteries and veins. PKC and the ERK1/2 and MAP kinase system are important for the induction of this up-regulation. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
opponent
  • Pernow, John
organization
publishing date
type
Thesis
publication status
published
subject
keywords
Kardiovaskulära systemet, Cardiovascular system, reverse, in vitro pharmacology, organ culture, Endothelin receptors, up-regulation
pages
108 pages
publisher
Erik Uddman, BMC A13, 221 84, Lund,
defense location
January 24, Lund
defense date
2003-01-24 10:15
external identifiers
  • Other:ISRN:LUMEDW/MEMA-2004(1070)-SE
language
English
LU publication?
yes
id
5fafadc8-a628-4b30-9ab3-4004dd95dc21 (old id 466552)
date added to LUP
2007-10-01 14:42:13
date last changed
2016-09-19 08:45:06
@misc{5fafadc8-a628-4b30-9ab3-4004dd95dc21,
  abstract     = {Cardiovascular diseases are characterized by changes in morphology and function of the blood vessels. Different signalling molecules are involved in these changes. Endothelin-1 (ET-1) is one of the most potent signalling molecules found in man. Its actions are mediated by two receptors, the ETA and the ETB receptors. The ETA receptor is located on the smooth muscle cells and mediates potent contractile effects throughout the vascular system. The ETB receptor, when located on the endothelial cell mediates vasodilatation. When located on the smooth muscle cell the ETB receptor mediates vasoconstriction. In cardiovascular diseases there are changes in the smooth muscle phenotype and the contractile ETB receptor is up-regulated. In this thesis an organ culture model was used to examine the variation, the time-course and the intracellular pathways responsible for the ETB receptor up-regulation. Following organ culture, the ETB receptor was up-regulated in rat mesenteric arteries, the femoral artery and in the distal part of the caudal artery, but not in the aorta or the proximal caudal artery. The up-regulation was stronger in smaller arteries, in the mesenteric system and in veins. The up-regulation process in the mesenteric artery was preceded by mRNA transcription. The maximum pharmacological efficacy was reached after 24 h and the up-regulation was complete after 48 h. In acute experiments, non-specific inhibitors of protein kinase C (PKC) decreased the ETB receptor mediated contraction, but a specific PKC inhibitor, Ro31-7549, was ineffective at blocking contraction. In long-term experiments, PKC inhibitors abolished ETB receptor upregulation after 24 h of organ culture. Thus, PKC has an important role in ETB receptor upregulation and contraction. The ERK1/2 MAP kinase was activated following 3 h of organ culture. After blocking the ERK1/2 pathway with inhibitors of raf and MEK1/2, the ETB receptor up-regulation was inhibited, showing that this pathway is crucial for the ETB receptor induction. Cytokines are important regulators of inflammation and acute phase responses. After organ culture with the cytokines IL-1β and TNF-α the ETB receptor mediated contractions were increased. There was no increase in potency and the ETB receptor mRNA was not increased beyond that of incubated control arteries. These findings suggest an effect of IL-1β and TNF-α on the contractile machinery per se. To summarize, organ culture can be used for the study of the ETB receptor upregulation. This up-regulation is pronounced in small arteries and veins. PKC and the ERK1/2 and MAP kinase system are important for the induction of this up-regulation.},
  author       = {Uddman, Erik},
  keyword      = {Kardiovaskulära systemet,Cardiovascular system,reverse,in vitro pharmacology,organ culture,Endothelin receptors,up-regulation},
  language     = {eng},
  pages        = {108},
  publisher    = {ARRAY(0x8604af8)},
  title        = {Molecular Mechanisms in Vascular Endothelin B Receptor Up-Regulation},
  year         = {2003},
}