Untersuchungen zu den Einflüssen des Renin-Angiotensin- und Kallikrein-Kinin- Systems auf die zerebrale Arteriogenese der Ratte | Investigations on the influences of renin-angiotensin and kallikrein-kinin system on cerebral arteriogenesis in rats

Ziele – Es war das Anliegen dieser Arbeit, den Einfluss der Angiotensin II- Rezeptoren vom Subtyp 1 und 2 (AT1R und AT2R) auf das zerebrale Kollateralwachstum der Ratte zu untersuchen, da beide eine hohe vaskuläre Aktivität besitzen. Zudem wurde das arteriogene Potenzial des Kallikrein- Kinin-Systems (KKS), insbesondere dessen Schnittstelle zum Renin- Angiotensin- System (RAS), das Angiotensin Converting Enzyme (ACE), untersucht. Methoden – Beim Drei-Gefäß-Verschluss (3-VO) erfolgt im Tiermodell ein Verschluss beider Arteriae vertebrales und der Arteria carotis communis sinistra, was eine Kollateralgefäßvergrößerung im Circulus arteriosus cerebri (Willisi) initiiert. Im ersten Teilversuch dieser Arbeit wurden 3-VO-operierte Ratten für 21 Tage mit einem AT1RAntagonisten oder einem AT2R-Agonisten behandelt. Im zweiten Teilversuch wurden die Tiere über sieben Tage mit einem ACE-Inhibitor behandelt. Eine weitere Gruppe wurde zusätzlich zur ACE-Hemmung mit Blockern der Bradykininrezeptoren Subtyp 1 und 2 (BRB) behandelt. Für die Auswertung wurden die Messung der zerebrovaskulären Reservekapazität (CVRC), die Latexangiographie sowie immunhistochemische Untersuchungen herangezogen. Ergebnisse – Die vorliegende Dissertation demonstriert erstmals die Auswirkungen einer Beeinflussung von RAS und KKS auf die zerebrale Arteriogenese im normotensiven Tier. Im ersten Teilversuch ergaben CVRC- Messung und Latexangiographie keinen signifikanten Unterschied zwischen AT1R- Antagonist-, AT2R-Agonist- und Kontrollbehandlung. Im zweiten Teilversuch führte die Hemmung von ACE (10 ± 9 %) ebenso wie die Gabe von ACE-Hemmern und BRB (11 ± 5 %) zu einer signifikant erhöhten CVRC gegenüber Kontrolltieren (2 ± 7 %). Zudem waren die Diameter der ipsilateralen A. cerebri posterior im Vergleich zu den Kontrollen (212 ± 10 μm) bei beiden Gruppen signifikant vergrößert (ACEHemmer: 244 ± 18 μm; ACE-Hemmer und BRB: 274 ± 20 μm). Immunhistochemisch konnten signifikant mehr Gefäßmuskelschichten dargestellt werden, wohingegen sich nach alleiniger ACE-Hemmung weniger Zellen im Proliferationsstatus befanden. Schlussfolgerung – Es konnte nachgewiesen werden, dass eine Modulation von AT1R und AT2R keinen Einfluss auf die zerebrale Arteriogenese hat. Dagegen wirkt die Inhibierung des ACE stimulierend, was sich jedoch durch eine Applikation von BRB nicht aufheben ließ. Dieser Effekt ist daher für die Entwicklung biologischer Bypässe weiterhin hochinteressant.

Aims – Based on the high vascular activity of angiotensin II receptor subtype 1 and 2 (AT1R und AT2R), this study pursued the objective to investigate the influence of both receptors on cerebral collateral growth in rats. Additionally, the arteriogenic potential of the kallikreinkinin system (KKS) was to be analyzed. In particular, its interface with the renin-angiotensin system (RAS), namely the angiotensin-converting-enzyme (ACE), had to be considered. Methods – Three vessel occlusion (3-VO) is an animal model inducing an enlargement of collateral arteries in the Circle of Willis through bilateral occlusion of the vertebral arteries and the left common carotid artery. During the first part of this study, rats that underwent 3-VO were treated with an AT1R antagonist or an AT2R agonist for three weeks. In the second part, animals were treated with an angiotensin-converting-enzyme (ACE) inhibitor for seven days. Another group was treated with ACE inhibitor as well as bradykinin receptor inhibitors (BRB). The resulting effects were analyzed by measurement of cerebrovascular reserve capacity (CVRC), latex angiography and immunohistochemical staining. Results – The present study is a first-time demonstration of the effects of a modulation of RAS and KKS on cerebral arteriogenesis in normotensive rats. In the first part, CVRC measurement and latex angiography did not reveal any significant differences between treatment with AT1R antagonist, AT2R agonist and control. In the second part, the application of ACE inhibitor (10 ± 9 %) as well as the application of ACE inhibitor and BRB (11 ± 5 %) led to a significant enhancement of the CVRC compared to control (2 ± 7 %). Furthermore, diameters of the ipsilateral posterior cerebral artery of both groups (ACE inhibitor: 244 ± 18 μm; ACE inhibitor and BR inhibitors: 274 ± 20 μm) were significantly increased compared to control (212 ± 10 μm). Accordingly, immunohistochemical staining revealed significantly more vascular smooth muscle layers, whereas single ACE inhibition led to fewer cells in a proliferative state. Conclusion – This study demonstrated that a modulation of AT1R and AT2R has no influence on cerebral arteriogenesis. In contrast, ACE inhibition is a stimulating factor which is not abolished by application of BRB though. Hence, this aspect is still deeply interesting for the development of biological bypasses.