Advances in Clinical and Experimental Medicine

Title abbreviation: Adv Clin Exp Med
JCR Impact Factor (IF) – 1.736
5-Year Impact Factor – 2.135
Index Copernicus  – 168.52
MEiN – 70 pts

ISSN 1899–5276 (print)
ISSN 2451-2680 (online)
Periodicity – monthly

Download original text (EN)

Advances in Clinical and Experimental Medicine

2010, vol. 19, nr 5, September-October, p. 555–561

Publication type: original article

Language: English

Reactivity of the Mesenteric Vessels to Norepinephrine in Rats Treated with Co-protoporphyrin IX or Sn-protoporphyrin IX

Reaktywność naczyń trzewnych na norepinefrynę u szczurów otrzymujących Co-protoporfirynę IX lub Sn-protoporfirynę IX

Anna Skoczyńska1,, Helena Martynowicz1,, Anna Wojakowska1,, Rusłana Żurawska1,, Barbara Turczyn1,

1 Department of Internal Medicine and Hypertension, Wroclaw Medical University, Poland

Abstract

Background. Heme oxygenase (HO) catalyzes the conversion of heme to biliverdin with the release of iron and carbon monoxide. Various HO-1 modification factors are known, but blood vessel reactivity to them has not been established.
Objectives. To evaluate the impact of Co-protoporphyrin IX (a HO-1 inducer) and Sn-protoporphyrin IX (a HO-1 inhibitor) on the reactivity of rats’ isolated mesenteric blood vessels.
Material and Methods. Male Buffalo rats weighing 155 to 185 g were given Co-protoporphyrin IX (CoPPIX) or Sn-protoporphyrin IX (SnPPIX) intraperitoneally at a dosage of 1.5 mg/kg b.w. Control rats were given 0.9% NaCl solution. The rats were anesthetized with ketaminum (300 mg/kg intramuscularly) and the superior mesenteric artery was isolated, cannulated and removed with its small resistance vessels.
Results. The reactivity of mesenteric vessels to norepinephrine (NE) given in doses from 0.1 to 5.0 μg did not differ significantly in the rats treated with porphyrins and in the controls. However, the NE50 dose estimated for the SnPPIXand CoPPIX-treated rats was lower in comparison to the controls (p < 0.02 and p < 0.01, respectively). The mesenteric vessels from the SnPPIX-treated rats showed an increased response to NE50 in comparison to the controls (p < 0.001). Also, L-ω-NOARG (1.0 μg/ml/min) infused into the mesenteric arteries from the SnPPIX-treated rats induced higher perfusion pressure (p < 0.05). NE injected after L-ω-NOARG infusion caused similar changes in perfusion pressure in all preparations. The reactivity of the mesenteric bed to an injection of NE50 after infusions of acetylcholine (0.5 μg/ml/min) or propranolol (0.3 μg/ml/min) was also similar in all groups of rats.
Conclusion. The study showed an increased response of the mesenteric artery wall to the vasoconstrictor action of norepinephrine in rats treated with a heme oxygenase-1 inhibitor. Decreased production of carbon monoxide is at least partially responsible for this altered response.

Streszczenie

Wprowadzenie. Oksygenaza hemu (HO) katalizuje konwersję hemu do biliwerdyny z uwalnianiem żelaza i tlenku węgla. Znane są różne czynniki modyfikujące oksygenazę hemu, nie określono jednak dotychczas ich wpływu na reaktywność ściany naczyń krwionośnych.
Cel pracy. Określenie wpływu kobaltowej i cynowej protoporfiryny IX (aktywatora i inhibitora HO-1) na reaktywność izolowanego łożyska tętnicy krezkowej szczura.
Materiał i metody. Szczury Buffalo o masie ciała 155 do 185 g otrzymały Co-protoporfirynę IX (CoPPIX) lub Sn-protoporfirynę IX (SnPPIX) w dawce 1,5 mg/kg m.c. dootrzewnowo. Szczury z grupy kontrolnej otrzymały 0,9% roztwór NaCl. Zwierzęta znieczulano ketaminą (300 mg/kg domięśniowo), izolowano i kaniulowano tętnicę krezkową górną i usuwano ją z organizmu wraz z towarzyszącym łożyskiem małych naczyń oporowych.
Wyniki. Reaktywność naczyń trzewnych na NE stosowaną w dawkach 0,1–5,0 μg nie różniła się istotnie w naczyniach szczurów otrzymujących porfiryny i z grupy kontrolnej. Dawka NE50 wyznaczona dla szczurów otrzymuAnijących SnPPIX lub CoPPIX była jednak mniejsza niż w grupie kontrolnej (p < 0,02 i p < 0,01, odpowiednio). Wykazano zwiększoną, w porównaniu z grupą kontrolną (p < 0,001), odpowiedź naczyń szczurów otrzymujących SnPPIX na NE50. Także L-ω-NOARG (1,0 μg/ml/min.) stosowany w infuzji do tętnicy krezkowej szczurów SnPPIX indukował wyższe (p < 0,05) ciśnienie perfuzyjne. NE stosowana w iniekcji po infuzji L-ω-NOARG powodowała zmiany ciśnienia perfuzyjnego podobne we wszystkich preparatach. Reaktywność łożyska trzewnego na norepinefrynę podawaną w dawce NE50 po infuzji acetylocholiny (0,5 μg/ml/min.) lub propranololu (0,3 μg/ml/min) także była podobna we wszystkich grupach szczurów.
Wnioski. Badanie wykazało zwiększoną odpowiedź ściany naczyń łożyska trzewnego na naczyniokurczące działanie norepinefryny u szczurów otrzymujących inhibitor oksygenazy-1 hemu. Ta zmieniona odpowiedź jest spowodowana, przynajmniej częściowo, zmniejszonym wytwarzaniem tlenku węgla w naczyniach oporowych.

Key words

heme oxygenase, protoporphyrins, norepinephrine, mesenteric vessels

Słowa kluczowe

oksygenaza hemu, protoporfiryny, norepinefryna, naczynia krezkowe

References (23)

  1. Barosz G: Druga twarz tlenu. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2003 2nd ed., 310.
  2. Martynowicz H, Skoczyńska A, Silber M, Andrzejak R: Rola stresu oksydacyjnego w patogenezie nadciśnienia tętniczego. Nadcisn Tętn 2004, 8, 431–438.
  3. Jelic S, Le Jemtel TH: Inflammation, oxidative stress, and the vascular endothelium in obstructive sleep apnea. Trends Cardiovasc Med 2008, 18, 253–260.
  4. Mazza F, Goodman A, Lombardo G, Vanella A, Abraham NG: Heme oxygenase-1 gene expression attenuates angiotensin II-mediated DNA damage in endothelial cells. Exp Biol Med (Maywood) 2003, 228, 576–583.
  5. Deshane J, Wright M, Agarwal A: Heme oxygenase-1 expression in disease states. Acta Biochim Pol 2005, 52, 273–284.
  6. Kravets A, Hu Z, Miralem T, Torno MD, Maines MD: Biliverdin Reductase, a Novel Regulator for Induction of Activating Transcription Factor-2 and Heme Oxygenase-1. J Biol Chem 2004, 279, 19916–19923.
  7. Lee CY, Yen MH: Nitric oxide and carbon monoxide, collaborative and competitive regulators of hypertension. Chang Gung Med J 2009, 32, 12–21.
  8. Hill-Kapturczak N, Agarwal A: Haem oxygenase-1 – a culprit in vascular and renal damage? Nephrol Dial Transplant 2007, 22, 1495–1499.
  9. Akamatsu Y, Haga M, Tyagi S, Yamashita K, Graça-Souza AV, Ollinger R, Czismadia E, May GA, Ifedigbo E, Otterbein LE, Bach FH, Soares MP: Heme oxygenase-1-derived carbon monoxide protects hearts from transplant associated ischemia reperfusion injury. FASEB J 2004, 18, 771–772.
  10. Kapturczak MH, Chen S, Agarwal A: Adeno-associated virus vector-mediated gene delivery to the vasculature and kidney. Acta Biochim Pol 2005, 52, 293–299.
  11. Tang YL, Tang Y, Zhang YC, Qian K, Shen L, Phillips MI: Protection from ischemic heart injury by a vigilant heme oxygenase-1 plasmid system. Hypertension 2004, 43, 746–751.
  12. Ishikawa K, Sugawara D, Goto J, Watanabe Y, Kawamura K, Shiomi M, Itabe H, Maruyama Y: Heme Oxygenase-1 inhibits atherogenesis in Watanabe heritable hyperlipidemic rabbits. Circulation 2001, 104, 1831– –1836.
  13. Gueler F, Park JK, Rong S, Kirsch T, Lindschau C, Zheng W, Elger M, Fiebeler A, Fliser D, Luft FC, Haller H: Statins induce heme oxygenase-1 (HO-1) in several cell types, such as vascular smooth muscle cells, endothelial cells, and macrophages. Am J Pathol 2007, 170, 1192–1199.
  14. Park SK, Hu H, Wright RO, Schwartz J, Cheng Y, Sparrow D, Vokonas PS, Weisskopf MG: Iron metabolism genes, low level lead exposure, and QT interval. Environ Health Perspect 2009, 117, 80–85.
  15. Kato H, Amersi F, Melinek J, Coito AJ, Ke B, Busuttil RW, Kupiec-Weglinski JW: Heme oxygenase-1 overexpression protects rat livers from ischemia/reperfusion injury with extended cold preservation. Am J Transplant 2001, 1, 121–128.
  16. Skoczynska A, Martynowicz H: The impact of subchronic cadmium poisoning on the vascular effect of nitric oxide in rats. Human Exp Toxicol 2005, 24, 7, 353–361.
  17. Johnson FK, Johnson RA, Durante W, Jackson KE, Stevenson BK, Peyton KJ: Metabolic syndrome increases endogenous carbon monoxide production to promote hypertension and endothelial dysfunction in obese Zucker rats. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 2006, 290, 601–608.
  18. Govindaraju V, Teoh H, Hamid Q, Cernacek P, Ward ME: Interaction between endothelial heme oxygenase-2 and endothelin-1 in altered aortic reactivity after hypoxia in rats. Am J Physiol Heart Circ Physiol 2005, 288, 962–970.
  19. Khelifi AF, Prise VE, Tozer GM: Effect of tin protoporphyrin IX on blond flow in a rat tumor model. Exp Biol Med (Maywood) 2003, 228, 481–485.
  20. Vigne P, Feolde E, Ladoux A, Duval D, Frelin C: Contributions of NO synthase and heme oxygenase to cGMP formation by cytokine and hemin treated brain capillary endothelial cells. Biochem Biophys Res Commun 1995, 214, 1–5.
  21. Hartsfield CL: Cross talk between carbon monoxide and nitric oxide. Antioxid Redox Signal 2002, 4, 301–307.
  22. Reade MC, Millo JL, Young JD, Boyd CA: Nitric oxide synthase is downregulated, while haem oxygenase is increased, in patients with septic shock. Br J Anaesth 2005, 94, 468–473.
  23. Kozłowska H, Baranowska M, Gromowicz A, Malinowska B: Endothelium-derived hyperpolarizing factor (EDHF): Potential involvement in the physiology and pathology of blond vessels. Postepy Hig Med Dosw (online), 2007, 61, 555–564.
© Wroclaw Medical University