Alterations in vasoconstrictor responses to the endothelium-derived contracting factor uridine adenosine tetraphosphate are region specific in DOCA-salt hypertensive rats

Uridine adenosine tetraphosphate (Up(4)A) has been recently identified as a novel and potent endothelium-derived contracting factor and contains both purine and pyrimidine moieties, which activate purinergic P2X and P2Y receptors. The present study was designed to compare contractile responses to Up(4)A and other nucleotides such as ATP (P2X/P2Y agonist), UTP (P2Y(2)/P2Y(4) agonist), UDP (P2Y(6) agonist), and alpha,beta-methylene ATP (P2X(1) agonist) in different vascular regions [thoracic aorta, basilar, small mesenteric, and femoral arteries] from deoxycorticosterone acetate-salt (DOCA-salt) and control rats. In DOCA-salt rats [vs. control uninephrectomized (Uni) rats]: (1) in thoracic aorta, Up(4)A-, ATP-, and UP-induced contractions were unchanged; (2) in basilar artery, Up(4)A-, ATP-, UTP- and UDP-induced contractions were increased, and expression for P2X(1), but not P2Y(2) or P2Y(6) was decreased; (3) in small mesenteric artery, Up(4)A-induced contraction was decreased and UDP-induced contraction was increased; expression of P2Y(2) and P2X(1) was decreased whereas P2Y(6) expression was increased; (4) in femoral artery, Up(4)A-. UTP-, and UDP-induced contractions were increased, but expression of P2Y(2), P2Y(6) and P2X(1) was unchanged. The alpha,beta-methylene ATP-induced contraction was bell-shaped and the maximal contraction was reached at a lower concentration in basilar and mesenteric arteries from Uni rats, compared to arteries from DOCA-salt rats. These results suggest that Up(4)A-induced contraction is heterogenously affected among various vascular beds in arterial hypertension. P2Y receptor activation may contribute to enhancement of Up(4)A-induced contraction in basilar and femoral arteries. These changes in vascular reactivity to Up(4)A may be adaptive to the vascular alterations produced by hypertension. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Involvement of the atrial natriuretic peptide in cardiovascular pathophysiology and its relationship with exercise

In this minireview we describe the involvement of the atrial natriuretic peptide (ANP) in cardiovascular pathophysiology and exercise. The ANP has a broad homeostatic role and exerts complex effects on the cardio-circulatory hemodynamics, it is produced by the left atrium and has a key role in regulating sodium and water balance in mammals and humans. The dominant stimulus for its release is atrial wall tension, commonly caused by exercise. The ANP is involved in the process of lipolysis through a cGMP signaling pathway and, as a consequence, reducing blood pressure by decreasing the sensitivity of vascular smooth muscle to the action of vasoconstrictors and regulate fluid balance. The increase of this hormone is associated with better survival in patients with chronic heart failure (CHF). This minireview provides new evidence based on recent studies related to the beneficial effects of exercise in patients with cardiovascular disease, focusing on the ANP.

Charakterisierung der Apolipoprotein J-Genregulation in Fibroblasten und glatten Gefäßmuskelzellen durch nekrotische Zellen und Toll-like Rezeptoren

Apolipoprotein J (ApoJ) ist ein sezerniertes heterodimeres 80kDa Glykoprotein mit zytoprotektiven und antiinflammatorischen Eigenschaften, das ein nahezu ubiquitäres Expressionsmuster aufweist. Eine stark erhöhte ApoJ-Expression ist mit neurodegenerativen Erkrankungen, Atherosklerose, myokardialem Infarkt sowie einer Vielzahl anderer pathophysiologischer Bedingungen assoziiert. Die potentielle Bedeutung von ApoJ umfasst eine Funktion als extrazelluläres Chaperon, Komplementinhibitor, NF-kB-Inhibitor sowie eine Beteiligung an der Endozytose von nekrotischen Zellfragmenten. Unter Bedingungen, die zu einer massiven Akkumulation von absterbenden Zellen führen, ist eine vermehrte Expression von ApoJ auf die überlebenden Nachbarzellen in den betroffenen Geweben beschränkt. Die molekularen Mechanismen, die dieser gesteigerten ApoJ-Genexpression zugrunde liegen, sind jedoch unbekannt. Untersuchungen unserer Arbeitsgruppe konnten zeigen, dass eine Inkubation mit nekrotischem Zellmaterial in vitro eine Akkumulation von ApoJ-mRNA in Fibroblasten der Zelllinie Rat1 induziert, was darauf hindeutet, dass unter pathophysiologischen Bedingungen von nekrotischen Zellen exponierte bzw. freigesetzte Faktoren zu einer gesteigerten ApoJ-Genexpression in umliegenden vitalen Zellen beitragen können. Die im Rahmen der vorliegenden Arbeit durchgeführten Untersuchungen zeigen eine Korrelation zwischen der Expression von Toll-like Rezeptoren (TLRs) in Fibroblasten (Rat1), glatten Gefäßmuskelzellen (CRL2018) sowie embryonalen Dottersackzellen (10A) und einer durch nekrotische Zellen induzierten ApoJ-mRNA-Expression in diesen Zelllinien. Es wird angenommen, dass TLRs neben pathogenassoziierten Strukturen (PAMPs) auch durch körpereigene Agonisten wie Hitzeschockproteine und Nukleinsäuren aktiviert werden. In weiterführenden Experimenten stellte sich unter anderem heraus, dass neben nekrotischen Zellen auch der TLR3-spezifische Agonist Poly(I:C), eine synthetische doppelsträngige RNA, ausschließlich in den beiden TLR3-exprimierenden Zelllinien CRL2018 und Rat1, nicht jedoch in TLR3-defizienten 10A-Zellen, die ApoJ-mRNA-Expression induziert. Darüber hinaus führt auch die Inkubation mit eukaryotischer RNA (Gesamt-RNA, t-RNA) zu einer Akkumulation von ApoJ-mRNA in CRL2018-Zellen. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen erstmals, dass die Expression von ApoJ-mRNA durch extrazelluläre Ribonukleinsäuren in TLR3-abhängiger Weise induziert wird, was darauf hindeutet, dass in verletzten Geweben aus post-apoptotischen oder nekrotischen Zellen freigesetzte Ribonukleinsäuren zu einer vermehrten ApoJ-Genexpression in vitalen Nachbarzellen beitragen.

Bedeutung und Regulation von Apolipoprotein J in atherosklerotischen Läsionen

Apolipoprotein J (ApoJ) ist ein heterodimeres sekretiertes Glycoprotein, welchem sowohl antiapoptotische als auch antiinflammatorische Eigenschaften zugeschrieben werden. Es wird unter vielen pathophysiologischen Zuständen verstärkt exprimiert. Dazu zählen viele Krankheiten wie z.B. Krebs, M. Alzheimer, Creuzfeldt Jakob und Atherosklerose. Die vorliegende Arbeit befasst sich zum Einen mit der Funktion von ApoJ bei Atherosklerose und zum Anderen mit der Regulation von ApoJ durch in atherosklerotischen Läsionen vorkommende Bestandteile. Für die Untersuchungen der Funktion von ApoJ bei der Atherosklerose wurde die „Mainzer Hypothese“ zugrunde gelegt, die davon ausgeht, dass enzymatisch verdautes LDL (high density lipoprotein) (E-LDL) ursächlich für die Entstehung von atherosklerotischen Läsionen ist. In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass ApoJ zwar an E-LDL bindet, nicht aber an natives LDL und dass durch diese Bindung die zytotoxische Wirkung von E-LDL auf glatte Muskelzellen der Ratte unterdrückt wird. Mittels Annexinfärbung und Caspase-Messung konnte gezeigt werden, dass ApoJ in diesem Fall eine antiapoptotische Funktion aufweist. Durch immunhistochemische Untersuchungen an humanen Gewebsschnitten aus frühen atherosklerotischen Läsionen konnte eine Kolokalisation von ApoJ und E-LDL nachgewiesen werden. Diese Ergebnisse unterstreichen die Mainzer Hypothese. Durch eine Behandlung von glatten Muskelzellen der Ratte mit den Lipoproteinen LDL/E-LDL und nekrotischen Zellen sollte die Regulation von ApoJ durch in atherosklerotischen Läsionen vorhandenen Stimuli untersucht werden. Frühere Arbeiten unserer Arbeitsgruppe konnten bereits zeigen, dass eine Behandlung mit nekrotischen Zellen zu einer vermehrten Expression der ApoJ-mRNA führt und dass diese Regulation in Korrelation mit der Expression von Toll-like Rezeptoren (TLR) der verschiedenen Zellen steht. In dieser Arbeit konnte RNA aus nekrotischen Zellen als ApoJ-induzierende Komponente identifiziert werden. Durch Inhibition der TLR3-Signalwege konnten erste Hinweise darüber gewonnen werden, über welche Signaltransduktionswege die ApoJ Regulation erfolgt. Eine Behandlung der Zellen mit E LDL und LDL hingegen führte zu einer Repression der ApoJ-Sekretion. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass in atherosklerotischen Läsionen sowohl ApoJ induzierende wie auch repremierende Stimuli vorhanden sind.

From Folke Medicine to Medicine Chemistry: Study, Using in Vitro and Cellular Assays, of Receptors Mechanism Involved in the Activities of Natural Compounds

My Doctorate Research has been focused on the evaluation of the pharmacological activity of a natural extract of chestnut wood (ENC) towards the cardiovascular and gastrointestinal system and on the identification of the active compounds. The ENC has been shown to contain more than 10% (w/w) of phenolic compounds, of which tannins as Vescalgin and Castalgin are the more representative. ENC cardiovascular effects have been investigated in guinea pig cardiac preparations; furthermore its activity has been evalueted in guinea pig aorta strips. ENC induced transient negative chronotropic effect in isolated spontaneously beating right atria and simultaneously positive inotropic effect in left atria driven at 1 Hz. Cardiac cholinergic receptors are not involved in the negative chronotropic effect and positive inotropic effects are not related to adrenergic receptors. In vascular smooth muscle, natural extract of chestnut did not significantly change the contraction induced by potassium (80 mM) or that induced by noradrenaline (1μM). In guinea pig ileum, ENC reduced the maximum response to carbachol in a concentrationdependent manner and behaved as a reversible non competitive antagonist. In guinea pig ileum, the antispasmodic activity of ENC showed a significant antispasmodic activity against a variety of different spasmogenic agents including histamine, KCl, BaCl2. In guinea pig proximal colon, stomach and jejunum, ENC reduced the maximum response to carbachol in a concentrationdependent manner and behaved as a reversible non competitive antagonist. ENC contracted gallbladder guinea pig in a reversible and concentration-dependent manner. This effect does not involve cholinergic and cholecystokinin receptors and it is reduced by nifedipine. ENC relaxed Oddi sphincter smooth muscle. The cholecystokinetic and Oddi sphincter relaxing activities occurred also in guinea pigs fed a lithogenic diet. The cholecystokinetic occurred also in human gallbladder. The Fractionation of the extract led to the identification of the active fraction.

Einfluss der AMPK-Aktivität auf Endothelfunktion, oxidativen Stress und vaskuläre Inflammation

Die AMPK ist ein ubiquitär exprimiertes, heterotrimeres Enzym, das bei Energiemangel das Überleben der Zelle sichert. Um diese Funktion ausüben zu können fungiert die AMPK als sogenannter „Energie-Sensor“, der durch steigende AMP Mengen aktiviert wird. In diesem Zustand werden ATP verbrauchende Reaktionen inhibiert und gleichzeitig ATP generierende Vorgänge induziert. Im vaskulären System konnte gezeigt werden, dass die endotheliale NOSynthase durch die AMPK aktiviert, die Angiogenese stimuliert, die Endothelzellapoptose und das Wachstum von Gefäßmuskelzellen inhibiert wird. All diese Prozesse sind fundamental in der Entwicklung von kardiovaskulären Krankheiten, was auf eine protektive Funktion der AMPK im vaskulären System hindeutet. In der vorliegenden Arbeit sollten die Effekte der in vivo Modulation der AMPK Aktivität auf Endothelfunktion, oxidativen Stress und Inflammation untersucht werden. Dazu wurden zwei unterschiedliche Mausmodelle genutzt: Einerseits wurde die AMPK Aktivität durch den pharmakologischen AMPK-Aktivator AICAR stimuliert und andererseits die vaskulär vorherrschende AMPK-Isoform durch knock out ausgeschaltet. Zur Induktion von oxidativem Stress wurde ein bereits charakterisiertes Angiotensin II-Modell angewandt. Zur Untersuchung gehörten neben den Superoxid-Messungen auch die Bestimmung der Stickstoffmonoxid-Mengen in Serum und Aortengewebe, die Relaxationsmessungen in isometrischen Tonusstudien sowie HPLC-basierte Assays. Es konnte gezeigt werden, dass durch die Aktivierung der AMPK mittels AICAR die Angiotensin II induzierte Endotheldysfunktion, der oxidative Stress und auch die vaskuläre Inflammation verbessert werden konnte. Weiterhin zeigte sich dass der knock out der vaskulären Isoform (α1) im Angiotensin II Modell eine signifikant verstärkte Endotheldysfunktion, oxidativen Stress und Inflammation nach sich zog. Anhand der erhobenen Daten konnte die NADPH-Oxidase als Hauptquelle des Angiotensin II induzierten oxidativen Stresses identifiziert werden, wobei sich diese Quelle als AMPK sensitiv erwies. Durch die Aktivierung konnte die Aktivität der NADPH-Oxidase verringert und durch die α1AMPK Defizienz signifikant erhöht werden. Auch die mitochondriale Superoxidproduktion konnte durch die Modulation der AMPK Aktivität beeinflusst werden. Die vaskuläre Inflammation, die anhand der Surrogaten VCAM-1, COX-2 und iNOS untersucht wurde, konnte durch Aktivierung der AMPK verringert werden, der knock out der α1AMPK führte so einer sehr starken Expressionssteigerung der induzierbaren NO-Synthase, was in einem starken Anstieg der NO-Produktion und somit der Peroxynitritbildung resultierte.Die dargestellten Daten deuten stark auf eine protektive Funktion der AMPK im vaskulären System hin und sollte als therapeutisches Ziel, nicht nur in Bezug auf diabetische Patienten, in Betracht gezogen werden.

Die Rolle der IFN-gamma Signalübertragung und von MyD88 in der Angiotensin-II-induzierten vaskulären Dysfunkion, Inflammation und arteriellen Hypertonie

Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Rolle von myelomonozytären Zellen, IFN-gamma (Interferon gamma), MyD88 (myeloid differentiation factor 88) und zugrundeliegenden Signalwege in der Angiotensin II (ATII)-induzierten vaskulären Inflammation, Dysfunktion und arteriellen Hypertonie untersucht. Wie bereits veröffentlichte Vordaten aus meiner Arbeitsgruppe zeigten, schützt die Depletion von Lysozym M (LysM)+ myelomonozytären Zellen (Diphteriatoxin-vermittelt in Mäusen, die transgen für den humanen Diphtheriatoxin-Rezeptor sind, LysMiDTR Mäuse) vor der ATII-induzierten vaskulären Dysfunktion und arterieller Hypertonie, und kann durch adoptiven Zelltransfer von Wildtyp Monozyten wiederhergestellt werden. In meiner Arbeit konnte ich zeigen, dass die Rekonstitution von Monozyten-depletierten LysMiDTR Mäusen mit Wildtyp Monozyten den Phänotyp der vaskulären Dysfunktion wiederherstellen kann, die Rekonstitution mit gp91phox-/y oder Agtr1-/- Monozyten jedoch nicht. Die Hypertonus-mediierenden Effekte dieser infiltrierenden Monozyten scheinen demnach von der intakten ATII und NADPH Oxidase Signalübertragung in diesen Zellen abhängig zu sein. Vermutlich ebenfalls für die Aktivierung der Monozyten funktionell wichtig sind IFN-gamma, produziert durch NK-Zellen, und der Transkriptionsfaktor T-bet (T-box expressed in T cells), exprimiert von NK-Zellen und Monozyten. IFN-gamma-/- Mäuse waren partiell geschützt vor der ATII-induzierten vaskulären Dysfunktion und charakterisiert durch reduzierte Level an Superoxid im Gefäß im Vergleich zu ATII-infundierten Wildtyp Mäusen. IFN-gamma-/- und T-bet defiziente Tbx21-/- Mäuse zeichneten sich ferner durch eine reduzierte ATII-mediierte Rekrutierung von NK1.1+ NK-Zellen, als ein Hautproduzent von IFN-gamma, sowie CD11b+GR-1low Interleukin-12 (IL-12) kompetenten Monozyten aus. Durch Depletions- und adoptive Transferexperimente konnte ich in dieser Arbeit NK-Zellen als essentielle Mitstreiter in der vaskulären Dysfunktion identifizieren und stellte fest, dass T-bet+LysM+ myelomonozytäre Zellen für die NK-Zellrekrutierung in die Gefäßwand und lokale IFN-gamma Produktion benötigt werden. Damit wurde erstmals NK-Zellen eine essentielle Rolle in der ATII-induzierten vaskulären Dysfunktion zugeschrieben. Außerdem wurde der T-bet-IFN-gamma Signalweg und die gegenseitige Monozyten-NK-Zellaktivierung als ein potentielles therapeutisches Ziel in kardiovaskulären Erkrankungen aufgedeckt. Des Weiteren identifizierte ich in meiner Arbeit MyD88 als ein zentrales Signalmolekül in der ATII-getriebenen Inflammation und vaskulären Gefäßschädigung. MyD88 Defizienz reduzierte den ATII-induzierten Anstieg des systolischen Blutdrucks und die endotheliale und glattmuskuläre vaskuläre Dysfunktion. Zusätzlich waren die vaskuläre Superoxid-Bildung sowie die Expressionslevel der NADPH Oxidase, der wichtigsten Quelle für oxidativem Stress im Gefäß, in ATII-infundierten MyD88-/- Mäusen im Vergleich zum Wildtyp reduziert. Mit Hilfe von durchflusszytometrischen Analysen deckte ich zudem auf, dass die ATII-induzierte Einwanderung von CD45+ Leukozyten, insbesondere CD11b+Ly6G-Ly6Chigh inflammatorischen Monozyten in MyD88-/- Mäusen signifikant abgeschwächt war. Diese Resultate wurden durch immunhistochemische Untersuchung von Aortengewebe auf CD68+, F4/80+ und Nox2+ Makrophagen/Phagozyten sowie Expressionsanalysen von Inflammationsmarkern untermauert. Analysen der mRNA Expression in Aortengewebe zeigten ferner eine in Wildtyp Mäusen nach ATII Infusion tendenziell gesteigerte Expression von inflammatorischen Monozytenmakern sowie eine abnehmende Expression von reparativen Monozytenmarken, während dieser Shift zu einem proinflammatorsichen Phänotyp in MyD88-/- blockiert zu sein schien. Dies zeigt eine Rolle von MyD88 in der terminalen Differenzierung von myelomonozytären Zellen an. Um dies weitergehend zu untersuchen und aufzudecken, ob die MyD88 Effekte abhängig sind von Zellen der hämatopoetischen Linie oder Gewebszellen, wurden Knochenmarktransferexperimente durchgeführt. MyD88 Defizienz in Knochenmark-abstammende Zellen reduzierte die ATII-induzierte vaskuläre Dysfunktion und Infiltration der Gefäßwand mit CD45+ Leukozyten und inflammatorischen myelomonozytären Zellen. Die protektiven Effekte der MyD88 Defizienz in der Angiotensin II-induzierten Inflammation konnten nicht auf Signalwege über die Toll-like Rezeptoren TLR2, -7 oder -9 zurückgeführt werden, wie die Untersuchung der vaskulären Reaktivität entsprechender Knockout Mäuse zeigte. Zusammenfassend konnte ich in meiner Arbeit zeigen, dass die Infiltration der Gefäßwand mit Nox2+AT1R+T-bet+MyD88+ myelomonozytären Zellen und die Wechselwirkung und gegenseitige Aktivierung dieser Zellen mit IFN-gamma produzierenden NK-Zellen eine zentrale Bedeutung in der Pathogenese der Angiotensin II (ATII)-induzierten vaskulären Dysfunktion, Inflammation und arteriellen Hypertonie einnehmen.

Estrogen receptor- but not - or GPER inhibits high glucose-induced human VSMC proliferation: potential role of ROS and ERK

The decreased incidence of cardiovascular disease in premenopausal women has been attributed, at least partially, to protective effects of estrogens. However, premenopausal women with diabetes mellitus are no longer selectively protected. High-glucose (HG) conditions have previously been shown to abolish the antimitogenic effects of 17β-estradiol (E(2)) in vascular smooth muscle cells (VSMCs).

The Emerging Role of TLR and Innate Immunity in Cardiovascular Disease

Cardiovascular disease is a complex disorder involving multiple pathophysiological processes, several of which involve activation of toll-like receptors (TLRs) of the innate immune system. As sentinels of innate immunity TLRs are nonclonally germline-encoded molecular pattern recognition receptors that recognize exogenous as well as tissue-derived molecular dangers signals promoting inflammation. In addition to their expression in immune cells, TLRs are found in other tissues and cell types including cardiomyocytes, endothelial and vascular smooth muscle cells. TLRs are differentially regulated in various cell types by several cardiovascular risk factors such as hypercholesterolemia, hyperlipidemia, and hyperglycemia and may represent a key mechanism linking chronic inflammation, cardiovascular disease progression, and activation of the immune system. Modulation of TLR signaling by specific TLR agonists or antagonists, alone or in combination, may be a useful therapeutic approach to treat various cardiovascular inflammatory conditions such as atherosclerosis, peripheral arterial disease, secondary microvascular complications of diabetes, autoimmune disease, and ischemia reperfusion injury. In this paper we discuss recent developments and current evidence for the role of TLR in cardiovascular disease as well as the therapeutic potential of various compounds on inhibition of TLR-mediated inflammatory responses.

[Calcium and blood pressure]

The regulation of blood pressure is complex with several organs being involved. Intracellular calcium plays a crucial role in the regulation of cardiovascular functions: An increased influx of calcium into the vascular smooth muscle cells leads to an augmental muscular tone and therefore to an increased vascular resistance and rise in blood pressure. Parathormone plays a permissive role since it regulates the calcium-influx into the cells and thus increases the vasoconstrictive effect. There is a positive correlation between parathormone and blood pressure, present in primary as well as secondary hyperparathyroidism. Moreover, patients with essential hypertension have high parathormone levels already before hypertension is diagnosed. A calcium-rich diet (> 1000 mg calcium daily) slightly decreases blood pressure. This positive effect is due to parathormone suppression with a subsequently decreased calcium content in the vascular smooth muscle cells. A calcium-rich diet inhibits lipogenesis in the fat tissue; thus additionally improving the cardiovascular risk profile.

Drug-eluting stent and coronary thrombosis: biological mechanisms and clinical implications

Although rare, stent thrombosis remains a severe complication after stent implantation owing to its high morbidity and mortality. Since the introduction of drug-eluting stents (DES), most interventional centers have noted stent thrombosis up to 3 years after implantation, a complication rarely seen with bare-metal stents. Some data from large registries and meta-analyses of randomized trials indicate a higher risk for DES thrombosis, whereas others suggest an absence of such a risk. Several factors are associated with an increased risk of stent thrombosis, including the procedure itself (stent malapposition and/or underexpansion, number of implanted stents, stent length, persistent slow coronary blood flow, and dissections), patient and lesion characteristics, stent design, and premature cessation of antiplatelet drugs. Drugs released from DES exert distinct biological effects, such as activation of signal transduction pathways and inhibition of cell proliferation. As a result, although primarily aimed at preventing vascular smooth muscle cell proliferation and migration (ie, key factors in the development of restenosis), they also impair reendothelialization, which leads to delayed arterial healing, and induce tissue factor expression, which results in a prothrombogenic environment. In the same way, polymers used to load these drugs have been associated with DES thrombosis. Finally, DES impair endothelial function of the coronary artery distal to the stent, which potentially promotes the risk of ischemia and coronary occlusion. Although several reports raise the possibility of a substantially higher risk of stent thrombosis in DES, evidence remains inconclusive; as a consequence, both large-scale and long-term clinical trials, as well as further mechanistic studies, are needed. The present review focuses on the pathophysiological mechanisms and pathological findings of stent thrombosis in DES.

Impact of freezing/thawing procedures on the post-thaw viability of cryopreserved human saphenous vein conduits

BACKGROUND: Cryopreserved human blood vessels are important tools in reconstructive surgery. However, patency of frozen/thawed conduits depends largely on the freezing/thawing procedures employed. METHODS: Changes in tone were recorded on rings from human saphenous vein (SV) and used to quantify the degree of cryoinjury after different periods of exposure at room temperature to the cryomedium (Krebs-Henseleit solution containing 1.8M dimethyl sulfoxide and 0.1M sucrose) and after different cooling speeds and thawing rates following storage at -196 degrees C. RESULTS: Without freezing, exposure of SV to the cryomedium for up to 240 min did not modify contractile responses to noradrenaline (NA). Pre-freezing exposure to the cryomedium for 10-120 min attenuated significantly post-thaw maximal contractile responses to NA, endothelin-1 (ET-1) and potassium chloride (KCl) by 30-44%. Exposure for 240 min attenuated post-thaw contractile responses to all tested agents markedly by 62-67%. Optimal post-thaw contractile activity was obtained with SV frozen at about -1.2 degrees C/min and thawed slowly at about 15 degrees C/min. In these SV maximal contractile responses to NA, ET-1 and KCl amounted to 66%, 70% and 60% of that produced by unfrozen controls. Following cryostorage of veins for up to 10 years the responsiveness of vascular smooth muscle to NA was well maintained. CONCLUSION: Cryopreservation allows long-term banking of viable human SV with only minor loss in contractility.

Angiotensinergic neurons in sympathetic coeliac ganglia innervating rat and human mesenteric resistance blood vessels

In contrast to the current belief that angiotensin II (Ang II) interacts with the sympathetic nervous system only as a circulating hormone, we document here the existence of endogenous Ang II in the neurons of rat and human sympathetic coeliac ganglia and their angiotensinergic innervation with mesenteric resistance blood vessels. Angiotensinogen - and angiotensin converting enzyme-mRNA were detected by using quantitative real time polymerase chain reaction in total RNA extracts of rat coeliac ganglia, while renin mRNA was untraceable. Cathepsin D, a protease responsible for cleavage beneath other substrates also angiotensinogen to angiotensin I, was successfully detected in rat coeliac ganglia indicating the possibility of existence of alternative pathways. Angiotensinogen mRNA was also detected by in situ hybridization in the cytoplasm of neurons of rat coeliac ganglia. Immunoreactivity for Ang II was demonstrated in rat and human coeliac ganglia as well as with mesenteric resistance blood vessels. By using confocal laser scanning microscopy we were able to demonstrate the presence of angiotensinergic synapses en passant along side of vascular smooth muscle cells. Our findings indicate that Ang II is synthesized inside the neurons of sympathetic coeliac ganglia and may act as an endogenous neurotransmitter locally with the mesenteric resistance blood vessels.

Distinct roles of estrogen receptors alpha and beta mediating acute vasodilation of epicardial coronary arteries.

This study investigated the contribution of estrogen receptors (ERs) alpha and beta for epicardial coronary artery function, vascular NO bioactivity, and superoxide (O(2)(-)) formation. Porcine coronary rings were suspended in organ chambers and precontracted with prostaglandin F(2alpha) to determine direct effects of the selective ER agonists 4,4',4''-(4-propyl-[(1)H]pyrazole-1,3,5-triyl)tris-phenol (PPT) or 2,3-bis(4-hydroxyphenyl)-propionitrile (DPN) or the nonselective ER agonist 17beta-estradiol. Indirect effects on contractility to U46619 and relaxation to bradykinin were assessed and effects on NO, nitrite, and O(2)(-) formation were measured in cultured cells. Within 5 minutes, selective ERalpha activation by PPT, but not 17beta-estradiol or the ERbeta agonist DPN, caused rapid, NO-dependent, and endothelium-dependent relaxation (49+/-5%; P<0.001 versus ethanol). PPT also caused sustained endothelium- and NO-independent vasodilation similar to 17beta-estradiol after 60 minutes (72+/-3%; P<0.001 versus ethanol). DPN induced endothelium-dependent NO-independent relaxation via endothelium-dependent hyperpolarization (40+/-4%; P<0.01 versus ethanol). 17beta-Estradiol and PPT, but not DPN, attenuated the responses to U46619 and bradykinin. All of the ER agonists increased NO and nitrite formation in vascular endothelial but not smooth muscle cells and attenuated vascular smooth muscle cell O(2)(-) formation (P<0.001). ERalpha activation had the most potent effects on both nitrite formation and inhibiting O(2)(-) (P<0.05). These data demonstrate novel and differential mechanisms by which ERalpha and ERbeta activation control coronary artery vasoreactivity in males and females and regulate vascular NO and O(2)(-) formation. The findings indicate that coronary vascular effects of sex hormones differ with regard to affinity to ERalpha and ERbeta, which will contribute to beneficial and adverse effects of hormone replacement therapy.

Natriuretic peptides and nitric oxide stimulate cGMP synthesis in different cellular compartments.

Cyclic nucleotide-gated (CNG) channels are a family of ion channels activated by the binding of cyclic nucleotides. Endogenous channels have been used to measure cyclic nucleotide signals in photoreceptor outer segments and olfactory cilia for decades. Here we have investigated the subcellular localization of cGMP signals by monitoring CNG channel activity in response to agonists that activate either particulate or soluble guanylyl cyclase. CNG channels were heterologously expressed in either human embryonic kidney (HEK)-293 cells that stably overexpress a particulate guanylyl cyclase (HEK-NPRA cells), or cultured vascular smooth muscle cells (VSMCs). Atrial natriuretic peptide (ANP) was used to activate the particulate guanylyl cyclase and the nitric oxide donor S-nitroso-n-acetylpenicillamine (SNAP) was used to activate the soluble guanylyl cyclase. CNG channel activity was monitored by measuring Ca2+ or Mn2+ influx through the channels using the fluorescent dye, fura-2. We found that in HEK-NPRA cells, ANP-induced increases in cGMP levels activated CNG channels in a dose-dependent manner (0.05-10 nM), whereas SNAP (0.01-100 microM) induced increases in cGMP levels triggered little or no activation of CNG channels (P < 0.01). After pretreatment with 100 microM 3-isobutyl-1-methylxanthine (IBMX), a nonspecific phosphodiesterase inhibitor, ANP-induced Mn2+ influx through CNG channels was significantly enhanced, while SNAP-induced Mn2+ influx remained small. In contrast, we found that in the presence of IBMX, both 1 nM ANP and 100 microM SNAP triggered similar increases in total cGMP levels. We next sought to determine if cGMP signals are compartmentalized in VSMCs, which endogenously express particulate and soluble guanylyl cyclase. We found that 10 nM ANP induced activation of CNG channels more readily than 100 muM SNAP; whereas 100 microM SNAP triggered higher levels of total cellular cGMP accumulation. These results suggest that cGMP signals are spatially segregated within cells, and that the functional compartmentalization of cGMP signals may underlie the unique actions of ANP and nitric oxide.