Chronic kidney disease (CKD) is a life-threating disease which arises as a frequent consequence of diabetes and hypertension. Since it is going on silently, CKD often progresses to the end-stage renal disease. It is therefore necessary to combat this disease especially due to the fact that the world population is growing old. The aim of this work was to determine the contribution of selected vasoactive systems contributing to the maintenance of high blood pressure in the developmental and established phase of CKD. Two models of CKD were used: 5/6 nephrectomy in Ren-2 transgenic rats (TGR) and stenosis of renal artery (2K1C) in Wistar rats. We demonstrated that renin-angiotensin system does not play so important role in blood pressure maintenance in both CKD models. By contrast, a more important role has sympathetic nervous system. During both the developmental and established phase of CKD, vasoconstrictor systems prevail above vasodilator NO-synthase effects. In fact, the role of NO-dependent vasodilation gradually decreased in nephrectomized TGR rats, while it was unchanged in Wistar rats with 2K1C hypertension.

Introduction: Two major product groups originate from the arachidonic acid metabolic pathway of cytochromes P450: epoxyeicosatrienoic acid (EETs) and 19 and 20-hydroxyeicosatetraenoic acid (19- and 20-HETE). These metabolites play an important role in the regulation of blood pressure, inflammatory responses, regulation of sodium excretion and other crucial physiological processes. Hypothesis: Our studies were based on the hypothesis that abnormalities in the production and function of these cytochrome P450 metabolites significantly contribute to the pathophysiology of hypertension development, in particular in the angiotensin II-dependent models. Objective: To investigate if the increased bioavailability of the above-mentioned metabolites in the kidney tissue will result in blood pressure reduction in the ANG II - dependent rat model of hypertension. Methods: The two methods to increase the concentration of EETs was chosen. In the first part of the study, we administered a soluble epoxide hydrolase inhibitor cAUCB [cis-4- [4- (3-adamantan-1-yl- ureido) cyclohexyloxy] benzoic acid, at a dose of 26 mg.l-1 administered in drinking water], an enzyme responsible for inactivation of biologically active forms of EETs. In the second series of the experiments we applied a synthetic EET analogue, called...

The juxtaglomerular niche occupied by renin cells (RCN) plays an important role in glomerular repair but the precise temporal and spatial interrelations remain unclear. This study proposes the hypothesis of a local intra-extraglomerular regenerative feedback system and establishes a new quantifiable system for RCN responses in individual glomeruli in vivo. A strictly intraglomerular twophoton laser-induced injury model was established. Labeled renin cells (RC) in transgenic renin reporter mice were fate-traced in healthy and injured glomeruli over several days by intravital microscopy and quantified via new three-dimensional image processing algorithms based on ray tracing. RC in healthy glomeruli demonstrated dynamic extraglomerular protrusions. Upon intraglomerular injury the corresponding RCN first increased in volume and then increased in area of dynamic migration up to threefold compared to their RCN. RC started migration reaching the site of injury within 3 hours and acquired a mesangial cell phenotype without losing physical RCN-contact. During intraglomerular repair only the corresponding RCN responded via stimulated neogenesis, a process of de novo differentiation of RC to replenish the RCN. Repeated continuous intravital microscopy provides a state-of-the-art tool to prove and further study the local intraglomerular RCN repair feedback system in individual glomeruli in vivo in a quantifiable manner.

Der (Pro)Renin Rezeptor (PRR) ist ein hoch konservierter Transmembranrezeptor, der ursprünglich beschrieben wurde Renin und Prorenin zu binden. Durch Bindung an Renin und Prorenin beeinflusst der PRR das Renin-Angiotensin-Systems und induziert eine MAP-Kinase-Signaltransduktion. Teile des PRR sind assoziiert mit der vakuolären H+-ATPase (vATPase), welche wichtig für die Azidifizierung zellulärer Organellen ist. Kürzlich wurde eine neue Funktion des PRR für den WNT/β-catenin Signalweg beschrieben. Hier dient der PRR als Verbindungsglied zwischen den WNT Rezeptoren und der vATPase. Die Mechanismen der Funktionen des PRR sind noch nicht verstanden, aber es wird angenommen, dass der PRR in die Regulation verschiedenster zellulärer Mechanismen involviert ist. Es gibt bis jetzt keine biochemische und strukturelle Charakterisierung des PRR. In der vorliegenden Arbeit wurden strukturelle Studien mit verschiedenen Konstrukten des extrazellulären Teils des PRR durchgeführt. Alle PRR Konstrukte (hsPRR (170-303), hsPRR (101-257) und hsPRR (166-257)) zeigten eine alpha-helikale Faltung und konnten nicht an Renin oder Prorenin binden. Der hsPRR (101-257) liegt in einem Konzentrations- und pH-abhängigen Monomer-/Oligomerequilibrium vor, während der hsPRR (166-257) als Monomer/Dimerequilibrium vorkommt. Diese Daten bilden die Grundlage für weitere strukturelle und funktionelle Untersuchungen. Konditionelle KO Mäuse sind eine exzellente Methode, um die physiologische Rolle des PRR in vivo zu untersuchen. Eines der wichtigsten Proteine des Wnt/β-catenin Signaltransduktionsweges, β-catenin, ist fundamental für die T-Zell Entwicklung. Aus diesem Grund wurde untersucht, ob die Deletion des PRR in T-Zellen ebenfalls zu einem Verlust von T-Zellen und zu einer Entwicklungsstörung führt. Die Ergebnisse zeigen, dass der PRR wichtig für eine vollständige T-Zellentwicklung ist und unterstützen die Hypothese, dass der PRR eine Rolle für Wnt/β-catenin Singaltransduktion in T-Zellen spielt. / The (pro)renin receptor (PRR) is an evolutionary conserved transmembrane receptor that was first discovered to bind renin and prorenin. Upon binding, PRR was shown to influence the activity of the renin-angiotensin-system (RAS) and to induce MAP kinase signalling. It was previously shown that a truncated, transmembrane part of PRR was associated to vacuolar H+-ATPase (vATPase), a proton pump which is important for acidification. Recently, a new function of PRR in the WNT/β-catenin signalling pathway was described. Here, the PRR was shown to be an adaptor between WNT receptors and the vATPase. The precise mechanisms by which PRR functions, are still elucidative but the PRR is supposed to regulate various cellular processes. Currently, no biochemical characterization or structural analysis is available for PRR. In order to gain understanding of the function of the PRR, structural studies were performed with several truncated proteins of the extracellular part of the PRR. All PRR proteins (hsPRR170-303, hsPRR 101-257 or hsPRR 166-257) showed an overall alpha helical folding and did not bind renin or prorenin. The oligomeric assembly of the proteins was investigated. The hsPRR (101-257) was shown to be in a concentration and pH dependent monomer/oligomer equilibrium, whereas hsPRR (166-257) is only present in a monomer/dimer equililibrium. These data are the basics for further structural and functional studies. Additionally, conditional KO animals are an excellent tool to investigate the physiological role of the PRR in vivo. As the major mediator of the Wnt/β-catenin signaling pathway, β-catenin, is crucial for T cell maturation, a conditionel deletion of PRR in T cells was analyzed. PRR deletion resulted in a loss of mature T cells. Moreover, a defect in T cell maturation in the thymus was determined. Our data showed that PRR is critical for proper T cell development and support the hypothesis that PRR contributes to Wnt/β-catenin signaling in T cells.

Wie sich in den letzten Jahren gezeigt hat, ist Fettgewebe nicht nur ein inerter Fettspeicher, sondern produziert auch eine Vielzahl endokrin wirksamer Substanzen, die unter anderem auch an der Blutdruckregulation beteiligt sind. Da Adipositas ein wichtiger Risikofaktor für die Entwicklung der Hypertonie ist, sollte im Rahmen dieser Dissertation ein System zur quantitativen Untersuchung der Genexpression in Primärkulturen humaner Adipocyten entwickelt werden und dessen Funktionalität am Beispiel der hormonellen Regulation der Gene des Renin-Angiotensin-Systems demonstriert werden. Dies beinhaltete die Etablierung der Adipocytenisolierung und -kultivierung, eines Stimulationsassays, die Entwicklung einer der besonderen Größe und dem hohen Fettgehalt der Zellen angepaßten Zellzahl- und Vitalitätsbestimmungsmethode, die Untersuchung vier verschiedener RNA-Extraktionsmethoden auf ihre Eignung für Adipocyten und die Etablierung eines besonders sensitiven RT-PCR Systems zur Untersuchung der Genexpression mittels einer fluoreszenzmarkierten Sonde. Exemplarisch konnte anhand der Renin-Angiotensin-System-Gene die Funktionalität der Methoden demonstriert werden, indem nicht nur die Genexpression aller Komponenten des Renin-Angiotensin-Systems in humanen Adipocyten nachgewiesen wurden, sondern auch gezeigt werden konnte, dass Hydrocortison sowohl die Genexpression als auch die Dichte des Angiotensin II Typ 1-Rezeptors in der Adipocytenmembran stimuliert. Dieser Aspekt könnte möglicherweise nicht nur bei der besonderen Adipositasform des Cushing-Syndroms, sondern auch für die Entstehung der zentralen Adipositas von Bedeutung sein. / Adipose tissue has functions above-and-beyond storing fat. It also produces a variety of different endocrine substances, some of which influence blood pressure regulation. Obesity is a well known risk factor for the development of hypertension Thus, the genes regulating expression of vasoactive molecules in adipose tissue, possibly contributing to an increase in blood pressure are of great interest. The aim of this work was to develope a system for quantitative gene expression analysis in primary cultured human adipocytes and to demonstrate its utility for studying the hormonal regulation of genes encoding the renin-angiotensin-system. We established procedures for the isolation and culture of human adipocytes, as well as a stimulatory assay. We also developed methods for the determination of cell number and vitality. Above this, four RNA extraction protocols were evaluated regarding their suitability for adipocytes, and a very sensitive RT-PCR system for gene expression analysis using fluorescent labeled probes was established. As an example for the functionality of these methods we showed that all genes of the renin-angiotensin-system are expressed in human adipocytes. We also demonstrated that hydrocortisone stimulates the gene expression as well as the density of the angiotensin II receptor type 1 on cultured human adipocytes. This finding may be of interest for the development of the obesity phenotype found in cushing syndrome, but could also contribute to the development of central obesity.

Diese kumulative Habilitation untersucht die Rolle des Renin-Angiotensin-Aldosteron-Systems (RAAS) bei chronischen und akuten Regelvorgänge im Salz-Wasser-Haushalt an wachen Hunden. Nach einer Einführung in die Methodik der Langzeitstudien werden zunächst die zirkardianen und ultradianen Veränderungen der Natriumausscheidung beschrieben, die wir bei den Hunden beobachten konnten. Es scheint, als sei das Natriumausscheidungsmuster bei Hunden das Resultat endogener Rhythmizität und exogen, reaktiver Prozesse. Beide Komponenten scheinen zur Aufrechterhaltung der Natriumhomöostase beizutragen. Bei der Infusion natriumretinierender Hormone wie Aldosteron und Angiotensin II verschob sich ein größerer Anteil der täglichen Natrium- und Wasserausscheidung in die Abend- und Nachtstunden. Wir haben dieses Phänomen als "Nachtverschiebung" bezeichnet. In Bilanzstudien über vier Tage wurde dann der Frage nachgegangen, ob das Ganz-Körper-(GK)-Natrium eine kontrollierte Variable ist. Wir konnten zeigen, dass zwei Faktoren bei der Kontrolle des GK-Natriums eine wesentliche Rolle spielen, die Aktivität des RAAS und der renale Perfusionsdruck. Ist nur eine dieser Komponenten gestört, kann sie durch die andere - was das Einstellen eines 24-Stunden Bilanzgleichgewichtes angeht - ausgeglichen werden, allerdings nur unter Inkaufnahme eines veränderten GK-Natriumbestands. Ebenfalls über vier Tage wurde die Bedeutung des NO (Stickoxid) für die langfristige Regelung des Natriumbestandes untersucht. Dabei wurde gefunden, dass die Plasma-Renin-Aktivität (PRA) während NO-Synthase-Inhibition durchweg niedriger als bei intaktem NO-System war. Der Aldosteron / PRA Quotient war unter NOS-Inhibition deutlich größer als in den jeweiligen Protokollen ohne NOS-Inhibition. In Kurzzeitstudien (3-4 Stunden) wurden wache Hunde während akuter Hypoxie, die akut mit einer Verminderung des Natrium- und Wasserbestandes einhergehen kann ("Höhendiurese"), sowie während kontrollierter maschineller Beatmung mit hohen positiv-end-exspiratorischen (PEEP) Drucken, die zur Natrium- und Wasserretention führen kann, untersucht. Unter Hypoxie zeigte sich, dass das in niedrigen Plasma-Konzentrationen als Adenosin-1-Rezeptorantagonist wirkende Theophyllin den Abfall der PRA und des Angiotensin II unter Hypoxie verhindern kann. Auf der anderen Seite fiel die Plasma-Aldosteron-Konzentration während Hypoxie unabhängig davon, ob Theophyllin infundiert wurde, wahrscheinlich wegen einer verminderten Aktivität der 18-Hydroxylase während Hypoxie. Die Untersuchungen unter PEEP-Beatmung ergaben u.a., dass bei bilateral denervierten, wachen Hunden, deren Natriumzufuhr normal ist, den Nierennerven keine wesentliche Rolle für die zu beobachtende Wasser- und Natriumretention während maschineller Beatmung zukommt. / This cumulative thesis investigates on conscious dogs the role of the renin-angiotensin-aldosterone system (RAAS) during chronic and acute challenges of salt and water homeostasis. After introducing the methods of long term studies in dogs, circadian and ultradian oscillations of sodium excretion are being described. We demonstrated, that the sodium excretion pattern in dogs is the result of endogenous rhythms and exogenous reactive processes. Both components seem to contribute to sodium homeostasis. When infusing sodium retaining hormones, such as aldosterone and angiotensin II, a greater share of the daily sodium and water excretion was shifted towards the evening and the night. This phenomenon was termed "night shift". In balance studies over four days it was investigated whether the total body sodium is a controlled variable. Two factors were identified to play a pivotal role in controlling total body sodium: the activity of the RAAS and renal perfusion pressure. If only one of these components is disturbed, the respective other component is able to equilibrate the 24 h sodium balance, but only on a different level of total body sodium. Also over a period of four days the significance of NO (nitric oxide) for the long-term regulation of sodium balance was investigated. Among others, it was found that compared to an intact NO system, the plasma-renin activity (PRA) was always lower during NO synthase (NOS) inhibition, and the aldosterone / PRA ratio was greater during NOS inhibition. In short-term studies (lasting 3-4 hours) awake dogs were studied during hypoxia - which is usually combined with a reduced total body sodium and water ("high altitude diuresis") - as well as during controlled mechanical ventilation with positive-end-expiratory pressure (PEEP) - which often leads to sodium and water retention. It was demonstrated that the decline in PRA and angiotensin II during hypoxia - which is a typical finding in conscious dogs - can be prevented by theophyllin, which acts as an adenosin-1-receptor antagonist in lower concentrations. On the other hand, plasma aldosterone concentration declined during hypoxia independent of whether theophyllin was infused or not, probably due to a reduced 18-hydroxylase activity during hypoxia. The PEEP studies demonstrated among others, that in bilaterally denervated conscious dogs - whose sodium intake was normal - the renal nerves play no substantial role for the water and sodium retention observed during PEEP ventilation.

In der vorliegenden Arbeit wurde die Expression von Angiotensinogen, Renin, Angiotensin-Converting-Enzym (ACE) und von den Agiotensin-Rezeptoren AT1 und AT2 in humaner Haut untersucht, um zu sehen, ob humane Haut ein lokales Gewebe Renin-Angiotensin-System (RAS) besitzt und fähig ist, Angiotensin II (Ang II) zu synthetisieren sowie welche physiologische Rolle Ang II in humaner Haut haben könnte. Außerdem wurde das Expressionsmuster von Angiotensinogen, Renin und ACE in gesunder humaner Haut mit dem in Psoriasis, Basaliom und Spinaliom (SCC) verglichen, um einen Einblick in pathophysiologische Funktionen des RAS zu gewinnen. Mit Hilfe von RT-PCR konnten alle Komponenten des RAS in vitro auf mRNA Ebene in kultivierten primären Keratinozyten, Melanozyten, dermalen Fibroblasten und dermalen mikrovaskulären Endothelzellen (MVEC´s) nachgewiesen werden, mit einer Ausnahme: Melanozyten scheinen keine AT2-Rezeptoren zu exprimieren. Immunhistochemische Untersuchungen zeigten die Expression aller Komponenten auf Proteinebene in Epidermis und dermalen Gefäßwänden in Gewebeschnitten humaner Haut. Zusätzlich erfolgte der Nachweis von Ang II in kultivierten Keratinozyten mittels enzymatischen immunometrischen Assays. Während Angiotensinogen, Renin und ACE bei immunhistochemischen Untersuchungen an Gewebeschnitten gesunder menschlicher Haut in allen Epidermalschichten gleichmäßig verteilt waren, zeigte sich bei der Psoriasis eine deutliche Betonung der unteren Epidermalschichten. Immunhistochemische Untersuchungen von Basaliomen erbrachten eine verminderte Expression von Angiotensinogen und Renin innerhalb der Tumornester. ACE wurde in den Tumorzellen noch weniger exprimiert. In immunhistochemischen Untersuchungen von Spinaliomen färbten sich die Tumorzellen deutlich homogen an. Die Experimente haben gezeigt, dass alle Komponenten des RAS in enger Lokalisation in menschlicher Haut vorkommen und dass folglich ein lokales Gewebe RAS in humaner Haut existiert sowie dass humane Haut fähig ist, Ang II ohne Zufuhr weiterer Komponenten und ohne regulatorische Einflüsse aus der Zirkulation zu synthetisieren. Eine mögliche physiologische Rolle von Ang II könnte die Regulation von Keratinozyten-Proliferation und –Differenzierung über seine Rezeptoren sein. Bezüglich der pathophysiologischen Rolle haben die Untersuchungen eine Fehlregulation des kutanen RAS in Epidermis psoriatisch veränderter Haut gezeigt, welches ein Hinweis auf eine pathogenetische Rolle des RAS bei der gestörten Keratinozyten-Proliferation und –Differenzierung sein könnte. Das Expressionsmuster in den untersuchten Tumoren war uneinheitlich, weshalb eine Interpretation der Rolle des RAS in kutanen Tumoren ohne weitere Untersuchungen kaum möglich erscheint. 1 / The present study was designed to elucidate whether a local tissue renin-angiotensin system (RAS) is expressed in human skin, whether cutaneous cells are able to autonomously synthesise angiotensin II (Ang II), and to get a first insight into a putative physiological role of Ang II in this location. For this purpose, the expression of angiotensinogen, renin, angiotensin-converting enzyme (ACE) and of the angiotensin receptors AT1 and AT2 was examined in human skin samples and in diverse cutaneous cells in primary culture on mRNA- and protein-level. Furthermore, the study compared the expression pattern of angiotensinogen, renin and ACE in healthy human skin with that in psoriasis, basal cell carcinoma (BCC) and squamous cell carcinoma (SCC) to look for possible differences between healthy and diseased skin. Using mRNA derived from cultured primary keratinocytes, melanocytes, dermal fibroblasts and dermal microvascular endothelial cells (MVECs), all components of the RAS could be demonstrated by RT-PCR except for AT2 receptors in melanocytes. Immunohistochemical stainings of cryostat sections of human skin revealed the expression of all components at protein level within the epidermis and in dermal vessel walls. In addition, the presence of Ang II in cultured keratinocytes and their supernatants could be proven by enzyme immunometric assay giving strong evidence for the ability of keratinocytes to autonomously synthesise Ang II. Regarding the comparison of RAS expression in healthy versus diseased skin, expression of angiotensinogen, renin and ACE was altered in all dermatoses examined. While in normal skin, RAS components were distributed equally and homogenously throughout all layers of the epidermis, in psoriatic skin their expression was more intense in the basal epidermal layers and less intense in the upper layers. In BCC sections, expression of angiotensinogen and renin was down-regulated, and tumour cells stained negatively for ACE. In SCC cryostat sections, tumour cells stained positively for all RAS components with an intensity comparable to normal skin. Taken together, the experiments revealed that a local tissue RAS exists in human skin, and that human skin is able to autonomously synthesise Ang II without any supply of components from the circulation. The physiological role of Ang II in normal skin may comprise the regulation of keratinocyte proliferation and differentiation. Concerning a putative pathophysiological role of Ang II in skin, this study provides evidence for a deregulation of the RAS in psoriatic skin and in BCC pointing to an involvement of the RAS in the pathomechanisms of these dermatoses. 1

Thesis (MScMedSc (Biomedical Sciences. Molecular Biology and Human Genetics))--University of Stellenbosch, 2009. / Hypertrophic cardiomyopathy (HCM), an inherited primary cardiac disorder mostly caused by defective sarcomeric proteins, is considered a model for studying left ventricular hypertrophy (LVH) in the absence of increased external loading conditions. The disease manifests extreme variability in the degree and pattern of LVH, even in HCM patients with the same causal mutation. The clinical phenotype of HCM can therefore be viewed as a product of the effect of sarcomere dysfunction and of additional genetic modifiers. Components of the renin-angiotensin-aldosterone system (RAAS) are plausible candidate modifiers because of their effect on blood pressure and their direct hypertrophic effect on cardiomyocytes. The present study investigated genes encoding components of the RAAS for association with cardiac hypertrophy traits, in 353 individuals comprised of genetically and echocardiographically affected and unaffected family members, belonging to 22 HCM families with HCM founder mutations by employing a multi-SNP approach with TaqMan allelic discrimination technology. Gene-gene interaction analysis was also performed to investigate the effect of epistasis on hypertrophy. Candidate genes for analysis included the angiotensin II type 2 receptor (AT2 receptor), renin, renin-binding protein (RnBP), the (pro)renin receptor, the mineralocorticoid receptor as well as genes encoding subunits of the epithelial sodium channels (ENaC) and Na+/K+-ATPase that showed evidence for cardiac expression. The present study demonstrates for the first time that variations in the renin and RnBP genes play a role in modulating hypertrophy in HCM, independent of blood pressure and confirms the involvement of the AT2 receptor in hypertrophy in HCM. Additionally we report an association between Na+/K+-ATPase α1- and β1-subunits as well as the ENaC α- and β-subunits and hypertrophy. Significant evidence for epistasis was found between renin and downstream RAAS effectors, suggesting a complex interplay between these RAAS variants and the hypertrophic phenotype in HCM. The identification of such modifiers for HCM may offer novel targets for hypertrophy research and ultimately antihypertrophic therapy.

In the course of this study, several endogenous compounds and model substances were used to mimic the conditions in patients suffering from hypertension. As endogenous compounds, angiotensin II and aldosterone were chosen. As model substances, 4-nitroquinoline-1-oxide (NQO), hydrogen peroxide and phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA) were selected. Benfotiamine as well as α-tocopherol proved in the course of the experiments to be able to prevent angiotensin II-induced formation of oxidative DNA strand breaks and micronuclei. This could be due to a prior inhibition of the release of reactive oxygen species and is in contrast to results which were achieved using thiamine. Furthermore, experiments in which cells were pre-incubated with benfotiamine followed by incubation with NQO showed that benfotiamine was not able to prevent the induction of oxidative stress. The hypothesis that benfotiamine has, like α-tocopherol, direct antioxidative capacity was fortified by measurements in cell free systems. In brief, a new working mechanism for benfotiamine in addition to the ones already known could be provided. In the second part of the study, angiotensin II was shown to be dose-dependently genotoxic. This effect is mediated via the angiotensin II type 1 receptor (AT1R) which. Further experiments were extended from in vitro settings to the isolated perfused kidney. Here it could be shown that angiotensin II caused vasoconstriction and DNA strand breaks. Co-perfusion of kidneys with angiotensin II and candesartan prevented vasoconstriction and formation of strand breaks. DNA strand break formation due to mechanical stress or hypoxia could be ruled out after additional experiments with the thromboxane mimetic U 46619. Detailed investigation of the DNA damage in vitro revealed that angiotensin II induces single strand breaks, double strand breaks and 8-hydroxydeoxyguanosine (8-oxodG)-adducts as well as abasic sites. Investigations of the effects of aldosterone-treatment in kidney cells showed an increase of oxidative stress, DNA strand breaks and micronuclei which could be prevented by the steroidal mineralocorticoid receptor antagonist eplerenone. Additional experiments with the non-steroidal mineralocorticoid receptor antagonist (S)-BR-4628 revealed that this substance was also able to prevent oxidative stress and genomic damage and proved to be more potent than eplerenone. In vivo, hyperaldosteronism was imitated in rats by aid of the deoxycorticosteroneacetate (DOCA) salt model. After this treatment, levels of DNA strand breaks and chromosomal aberrations in the kidney could be observed. Furthermore, an increase in the release of ROS could be measured. Treatment of these animals with spironolactone , BR-4628 and enalaprile revealed that all antagonists were effective BR-4628 was the most potent drug. Finally, rosuvastatin was investigated. In HL-60 cells phorbol 12-myristate 13-acetate caused oxidative stress. Rosuvastatin was able to prevent the release of ROS and subsequent oxidative DNA damage when co-incubated with PMA. Furthermore, not only an inhibition of PMA-induced oxidative stress but also inhibition of the unspecific release of ROS induced by hydrogen peroxide was observable. Addition of farnesyl pyrophosphate (FPP), geranylgeranyl pyrophosphate (GGPP), and mevalonate, intermediates of the cholesterol pathway, caused only a marginal increase of oxidative stress in cells treated simultaneously with PMA and rosuvastatin, thus indicating the effect of rosuvastatin to be HMG-CoA-reductase-independent. Investigation of the gene expression of subunits of NAD(P)H oxidase revealed a down-regulation of p67phox following rosuvastatin-treatment. Furthermore, it could be shown that rosuvastatin treatment alone or in combination with PMA increased total glutathione levels probably due to an induction of the gene expression and enzyme activity of γ-glutamylcysteine synthetase (γ-GCS). / Im Zuge dieser Studie wurden sowohl endogene Substanzen als auch Modellsubstanzen eingesetzt, um die pathologischen Verhältnisse in Patienten, die an Bluthochdruck leiden, zu imitieren. Als endogene Substanzen wurden Angiotensin II und Aldosteron ausgewählt. Als Modellsubstanzen wurden 4-Nitrochinolin-1-oxid (NQO), Wasserstoffperoxid und Phorbol-12-myristat-13-gewählt. Der erste Teil dieser Arbeit beschäftigt sich mit zwei Vitaminen, nämlich Benfotiamin und α-Tocopherol. Sowohl Benfotiamin als auch α-Tocopherol zeigten im Laufe der Experimente, dass sie in der Lage sind, durch Angiotensin II verursachte DNA-Strangbrüche und chromosomale Aberrationen zu verhindern. Dies ist möglicherweise auf eine ebenfalls beobachtbare vorausgegangene Inhibition der Freisetzung reaktiver Sauerstoffspezies zurückzuführen. Zusammenfassend konnte ein neuer Wirkmechanismus für Benfotiamin vorgestellt werden. Im zweiten Teil dieser Studie konnte nachgewiesen werden, dass Angiotensin II eine dosisabhängige Gentoxizität verursacht. Dieser Effekt wird durch den Angiotensin II-Rezeptor Typ 1 vermittelt. Im weiteren Verlauf der Studie wurden die in vitro Experimente auf das Modell der isolierten perfundierten Mäuseniere ausgeweitet. Hier konnte gezeigt werden, dass Angiotensin II Vasokonstriktion und DNA-Strangbrüche verursacht. Co-Perfusion der Nieren mit Angiotensin II und Candesartan verhinderte hingegen die Vasokonstriktion und die Bildung von DNA-Strangbrüchen. Die Verursachung von Strangbrüchen durch mechanischen Stress oder Hypoxie konnte ausgeschlossen werden. Die Untersuchung der ex vivo beobachteten DNA-Schäden in vitro ließ erkennen, dass Angiotensin II Einzelstrangbrüche, Doppelstrangbrüche, die Bildung des DNA-Addukts 8-OxodG und abasische Stellen induziert. Ein Reparatur-Comet Assay, parallel durchgeführt mit der Messung des phosphorylierten Histons 2AX (γ-H2AX) über 24 h, zeigte eine vollständige Reparatur der Einzelstrangbrüche, wohingegen die Zahl der Doppelstrangbrüche in diesem Zeitraum sogar zunahm. Untersuchungen der Effekte, die eine Aldosteron-Behandlung auf Nierenzellen hat, zeigten einen Anstieg des oxidativen Stress, der DNA Strangbrüche und der Mikrokerne. Diese Effekte konnten durch Eplerenon verhindert werden. Weitere Experimente mit dem nicht-steroidalen Mineralocorticoid Rezeptor-Antagonisten (S)-BR-4628 zeigten, dass auch diese Substanz oxidativen Stress und DNA Schäden verhindern konnte, im Gegensatz hierzu hatte das (R)-Isomer, das keine Aktivität am Mineralocorticoid Rezeptor zeigt, keine präventiven Effekte. In vivo wurde der Hyperaldosteronismus mit Hilfe des Deoxycorticosteronacetat- (DOCA) Salzmodells nachgeahmt. Unter dieser Behandlung konnten Level an DNA-Strangbrüchen und chromosomalen Aberrationen beobachtet werden. Des Weiteren konnten in den DOCA-Tieren erhöhte Level an oxidativem Stress gemessen werden. Wurden die Versuchstiere zusätzlich zur DOCA-Behandlung mit Spironolacton, BR-4628 und dem Enalapril behandelt, konnte gezeigt werden, dass BR-4628 potenter war als Spironolacton Enalapril. Zuletzt wurde mit Rosuvastatin eine Substanz untersucht, die die antioxidative Abwehr der Zellen aktivieren kann. In der humanen Leukämie-Zelllinie HL-60 verursachte Phorbol-12-myristat-13-acetat (PMA) oxidativen Stress. Rosuvastatin war in der Lage, die Freisetzung von ROS und daraus resultierende DNA-Strangbrüche bei Co-Inkubation mit PMA zu verhindern. Außerdem konnte gezeigt werden, dass Rosuvastatin nicht nur PMA-induzierten oxidativen Stress, sondern auch die unspezifische Wasserstoffperoxid-induzierte Freisetzung von ROS verhinderte. Die Untersuchung der Genexpression von Untereinheiten der NAD(P)H Oxidase ergab, dass p67phox nach Rosuvastatin-Behandlung herabreguliert wurde. Behandlung mit Rosuvastatin allein oder zusammen mit PMA konnte außerdem die Glutathion-Spiegel erhöhen. Dies ist vermutlich auf die Induktion der Genexpression und der Enzymaktivität der γ-Glutamylcystein-Synthetase (γ-GCS), des Schrittmacherenzyms des Glutathionsystems, zurückzuführen.

A hiperatividade do Sistema Renina Angiotensina (SRA) está intimamente relacionada a hipertensão. Avaliamos os efeitos sequênciais do treinamento aeróbio e sedentarismo sobre a pressão arterial média (PAM), frequência cardíaca (FC) e o SRA vascular em ratos SHR e WKY. Ao início dos protocolos SHR vs WKY apresentaram elevada PAM e FC. Ang II era superior em SHR vs WKY nas artérias renais, femorais e carótidas. O conteúdo de Ang (1-7) em SHR vs WKY era inferior nas renais, superior nas femorais e nas carótidas. O treinamento promoveu já na primeira semana redução de Ang II nas renais e aorta de SHR e WKY, femorais e carótidas de SHR; redução de Ang (1-7) nas renais, carótidas e aorta de SHR e WKY, e femoral de SHR. Redução da PAM foi observada apenas nos SHR a partir da 8ª semana de treinamento, por outro lado SHR e WKY apresentaram bradicardia de repouso na 2ª e 8ª semanas respectivamente. Em linhas gerais o treinamento promoveu imediata, progressiva e mantida redução da Ang II e Ang (1-7) vascular, favorecendo a redução da PAM nos SHR e da FC em ambos os grupos. / Hyperactivity of the Renin Angiotensin System (RAS) is closely related to hypertension. We evaluated the effects of aerobic training and sedentarism on blood pressure (MBP), heart rate (HR) and vascular RAS in SHR and WKY. At the beginning of protocols SHR vs. WKY showed high MAP and HR. Ang II was higher in SHR vs. WKY renal, femoral and carotid arteries. The contents of Ang (1-7) in SHR vs. WKY was lower in renal than in the femoral and carotid arteries. The training caused a reduction in the first week of Ang II in renal artery and aorta of SHR and WKY, femoral and carotid arteries SHR. And reduction of Ang (1-7) in renal artery, carotid and aorta of SHR and WKY, with reduction only in SHR femoral artery. Reduction of MAP was observed only in SHR from 8 weeks of training, on the other hand SHR and WKY had resting bradycardia at 2 and 8 weeks respectively. In general the training caused immediate, sustained and progressive reduction of Ang II and Ang (1-7) vascular, favoring the reduction in MAP in SHR.