Histamine receptors and neuropeptides in the cranial circulation

Abstract

The sensory neuropeptides substance P (SP) and calcitonin gene-related peptide (CGRP) are present in human cerebral, meningeal and temporal arteries, as are peptides associated with the sympathetic (neuropeptide Y, NPY) and parasympathetic (vasoactive intestinal peptide, VIP) nervous system. NPY is a vasoconstrictor in cerebral and meningeal arteries and potentiates noradrenaline (NA) as a vasoconstrictor in temporal arteries. SP, CGRP and VIP act as potent vasodilators in all three craniovascular regions. The middle meningeal artery is more sensitive to SP compared to the cerebral and temporal arteries. For CGRP, the cerebral artery is the most sensitive and the meningeal artery shows the least potent response. In the rat, SP can release histamine from both dural and peritoneal mast cells. CGRP releases histamine from rat dural mast cells but not from peritoneal mast cells. The NK1-receptor antagonist FK888 blocks the SP-evoked histamine release and the CGRP-antagonist CGRP8-37 blocks the CGRP-evoked histamine release. NPY and VIP release only small amounts of histamine. The guinea-pig basilar artery is equipped with contractile H1-receptors and no dilatory histamine-receptors. The H1-receptor activation is coupled to dihydropyridine-sensitive Ca2+ channels. Histamine H1- and H2-receptors are present in human cerebral, meningeal and temporal arteries. The existence of H1- and H2-receptors in smooth muscle in these human vessels is confirmed by demonstrating the presence of mRNA encoding the two receptor proteins. The response of partially precontracted human cerebral, meningeal and temporal arteries to histamine in vitro is relaxation. This relaxation is partially mediated via an endothelial H1-receptor coupled to the production of NO, partially via a H2-receptor associated with the smooth muscle cells. In addition, there is evidence for a contractile H1-receptor at the smooth muscle cells. There are indications for the presence of H3-receptors in temporal arteries, but not in cerebral or meningeal arteries.

Abstract (Swedish)

Popular Abstract in Swedish

Tre av huvudets blodkärlsregioner - hjärnans, den h rda hjärnhinnans och tinningens puls dror, har undersökts med avseende p förekomst av nerver inneh llande signalsubstanser som kallas neuropeptider. Tv av dessa är substans P (SP) och kalcitonin gen-relaterad peptid (CGRP) vilka finns i nerver som förmedlar känselupplevelser, till exempel smärta. Andra är neuropeptid Y (NPY) som finns i det s k sympatiska nervsystemet och vasoaktiv intestinal polypeptid (VIP) som finns i det s k parasympatiska nervsystemet. Dessa peptider p visades i de tre undersökta puls drorna hos människa med hjälp av immunhistokemiska metoder. Vidare undersöktes vilka effekter dessa substanser har p blodkärlen. NPY fungerade kärlsammandragande p hjärnans och h rda hjärnhinnans puls dror och förstärkte effekten av noradrenalin (den mest kända signalsubstansen i det sympatiska nervsystemet) i tinningpuls dern. SP, CGRP och VIP verkade avslappande (relaxerande) p alla tre puls derregionerna. Puls dern i h rda hjärnhinnan var mer känslig för SP jämfört med hjärn- och tinningpuls dern. Omvänt var hjärnpuls dern mer känslig för CGRP än puls drorna i h rda hjärnhinnan och tinningen. S väl hos människor som djur finns en typ av celler som kallas mast celler. De inneh ller en stor mängd substanser som kan frisättas av olika stimuli och därvid bidra till uppkomsten av inflammation. Den mest kända av dessa substanser är histamin. Hos r tta p visades att SP frisätter histamin fr n mastceller i h rda hjärnhinnan och fr n mastceller uttagna fr n bukh lan. CGRP frisatte ocks histamin fr n h rda hjärnhinnans mastceller, men inte fr n bukh lans mastceller. Vid försök med specifika antagonister (substanser som blockerar specifika s k receptorer p vilka signalsubstanser verkar) blockerades effekten av SP och CGRP, vilket kan tala för att de utövar sin histaminfrisättande effekt p mastceller via specifika receptorer. NPY och VIP frisatte endast obetydliga mängder histamin fr n h rda hjärnhinnans mastceller. Hos marsvin undersöktes den basala hjärnpuls dern i s k kärlbad, med avseende p receptorer för histamin. Här p visades endast kärlsammandragande receptorer av typen H1. Aktiveringen av H1 receptorerna är kopplad till en speciell typ av kalciumkanaler i cellväggen, vilka är känsliga för läkemedlet dihydropyridin. Hos människa p visades s väl H1 som H2 receptorer i hjärnans, h rda hjärnhinnans och tinningens puls dror. Existensen av dessa receptorer i kärlen konfirmerades genom p visandet av mRNA, som kan sägas vara budbäraren fr n en cells aktiva arvsmassa (DNA) till syntesen av receptorn. Vidare finns indikationer p att en H3 receptor kan finnas i tinningpuls dern, men inte tillräckligt starka indikationer för att säkerställa dess förekomst i hjärnans eller h rda hjärnhinnans puls dror. Effekten av histamin hos uttagna puls dror fr n människa undersöktes ocks i kärlbad, dels när kärlen var avslappade, dels när de hade givits en viss grundtonus genom tillsats av ett kärlsammandragande ämne. I avslappade kärl s gs ingen eller ibland en svag kärlsammandragande effekt vid höga histaminkoncentrationer, medan samtliga puls dror med grundtonus relaxerade vid histamintillförsel. Med hjälp av olika antagonister visades att relaxationen delvis skedde via H1 receptorer i kärlens innerhinna (endotelet), delvis via H2 receptorer i det underliggande muskelskiktet. Den relaxerande H1 receptorns effekt var kopplad till kväveoxid (NO). Vidare p visades en kärlsammandragande H1 receptor i blodkärlens glatta muskulatur. Data avseende H3 receptorn i tinningpuls dern talar för att den verkar relaxerande och kan vara lokaliserad till kärlens glatta muskulatur. Histaminets roll i regleringen av blodkärls tonus är fortfarande oklar. Trots den utbredda förekomsten av histaminreceptorer i huvudets blodkärl, är betydelsen av dessa receptorer under normala och sjukliga förh llanden inte klarlagd. Det föreliggande arbetet har fokuserats p att karakterisera histaminreceptorer i huvudets olika kärlomr den. Histaminets roll vid s k vaskulär (kärlassocierad) huvudvärk har vidare kopplats till de nerver som förmedlar känsel i huvudet, s k nervmedierad inflammation och frisättning av histamin fr n mastceller.

• author: Ottosson, Anders
• supervisor: [unknown] [unknown]
• opponent: Docent. Tfelt-Hansen, Per, Bispebjerg hospital, Copenhagen, Denmark
• organization: Forensic Medicine (research group)
• publishing date: 1996
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Health Care Service and Management, Health Policy and Services and Health Economy
• keywords: neurophysiology, neuropsychology, Neurology, Human - arteries - CGRP - SP - mast cells, Neurologi, neuropsykologi, neurofysiologi
• pages: 142 pages
• defense location: Department of Pathology, Sölvegatan 25, Lund
• defense date: 1996-09-13 10:15:00
• external identifiers: other:ISRN LUMEDW/MEFO-1002-SE
• ISBN: 91-628-2169-5
• language: English
• LU publication?: yes
• additional info: The information about affiliations in this record was updated in December 2015. The record was previously connected to the following departments: Division of Health Economics and Forensic Medicine (Closed 2012) (013040050), Forensic medicine (013240050)
• id: 9b8896de-2191-405f-852a-15555d9a9531 (old id 28620)
• date added to LUP: 2016-04-04 10:36:02
• date last changed: 2018-11-21 20:59:42