Contribution of tachykinin and kinin receptors in central autonomic control of blood pressure and behavioural activity in hypertensive rats

Abstract

This work aims at studing the role of tachykinin NK-3 receptor (R) and kinin B1R in central autonomic regulation of blood pressure (BP) and to determine whether the B1R is overexpressed and functional in rat models of hypertension by measuring the effect of a B1R agonist on behavioural activity. Assumptions: (1) NK-3R located in the ventral tegmental area (VTA) modulates the mesolimbic dopaminergic system and has a tonic activity in hypertension; (2) B1R is overexpressed in the brain of hypertensive rats and has a tonic activity, which contributes to hypertension via a dopamine mechanism; (3) the inhibition of NK-3R and B1R with selective antagonists, reduces central dopaminergic hyperactivity and reverses hypertension. A model of genetic hypertension and a model of experimental hypertension were used: spontaneously hypertensive rats (SHR, 16 weeks) and Wistar-Kyoto (WKY) rats infused for 14 days with angiotensin II (Ang II) (200 ng / kg / min, subcutaneous (s.c.) with Alzet mini pump). The age-matched untreated WKY rats served as common controls. In the first study (article # 1), the cardiovascular response in SHR was evaluated following intracebroventricular (i.c.v.) and/or intra-VTA injection of an agonist (senktide) and antagonists (SB222200 and R-820) of NK-3R. These responses have also been characterized using selective dopamine antagonists DA-D1R (SCH23390), DA-D2R (raclopride) or non-selective dopamine DA-D2R (haloperidol). Also the VTA has been destroyed by ibotenic acid. The pressor response induced by senktide and the anti-hypertensive response induced by SB222200 or R-820 were more pronounced by intra-VTA. These responses were prevented by pre-treatment with raclopride and haloperidol. The lesion of the VTA has prevented the pressor response relayed by senktide (i.c.v.) and the anti-hypertensive effect of R-820 (i.c.v.). In addition, SB222200 (intra-VTA) prevented the pressor response of senktide (i.c.v.) and conversely, senktide (i.c.v.) prevented the antihypertensive effect of SB222200 (intra-VTA). The second study (article # 2) showed that the B1R antagonist (SSR240612) administered by gavage or i.c.v. reverses hypertension in both models. This anti-hypertensive effect was prevented by raclopride and haloperidol. In contrast, the two B1R antagonists (R-715 and R-954) injected s.c., which do not cross the blood-brain barrier reduced weakly blood pressure in hypertensive rats. In the third study (article # 3), the i.c.v. injection of a selective kinin B1R agonist Sar[DPhe8][des-Arg9]BK caused behavioural responses in SHR and Ang II-treated rats and had no effect in control WKY rats . The responses elicited by B1R agonist were blocked by an antagonist of NK-1 (RP67580), an antagonist of NMDA glutamate receptor (DL-AP5), an inhibitor of nitric oxide synthase (NOS) (L -NNA) as well as raclopride and SCH23390.The responses were modestly affected by the inhibitor of inducible NOS (iNOS). The B1R mRNA (measured by RT-PCR) was significantly increased in the hypothalamus, the VTA and the nucleus accumbens of hypertensive animals (SHR and treated with Ang II) compared with control rats. These neuropharmacological studies suggest that: (1) the NK-3R from the VTA is involved in the maintenance of hypertension in SHR by increasing DA transmission in the midbrain; (2) the B1R in SHR and Ang II-treated rats contributes to hypertension via a central mechanism involving DA-D2R; (3) the central B1R increases locomotor activity and nocifensive behaviours via the release of substance P (NK-1), DA and nitric oxide in both rat models of hypertension. Thus, the brain tachykinin NK-3R and kinin B1R represent potential therapeutic targets for the treatment of hypertension. The modulation of the mesolimbic/mesocortical dopaminergic pathway by these receptors suggests their involvement in other physiological functions (pleasure, motor activity, coordination of the response to stress) and pathophysiology (anxiety, depression).

Ce travail vise à étudier le rôle du récepteur NK-3 des tachykinines (NK-3R) et du récepteur B1 des kinines (B1R) dans la régulation autonomique centrale de la pression artérielle et de déterminer si le B1R est surexprimé et fonctionnel chez le rat hypertendu en mesurant l’effet d’antagoniste B1R sur l’activité comportementale. Hypothèses: (1) le NK-3R localisé dans l’aire tegmentale ventrale (VTA) module l’activité dopaminergique du système mésolimbique et possède une activité tonique dans l’hypertension; (2) le B1R est surexprimé dans le cerveau du rat hypertendu et possède une activité tonique qui contribue à l’hypertension via un mécanisme dopaminergique; (3) l’inhibition des NK-3R et B1R avec des antagonistes sélectifs réduit l’hyperactivité dopaminergique centrale et renverse l’hypertension. Un modèle d’hypertension génétique et un modèle d’hypertension expérimentale ont été utilisés: le rat spontanément hypertendu (SHR, 16 sem) et le rat Wistar Kyoto (WKY) infusé pendant 14 jours avec l’angiotensine II (Ang II) (200 ng/kg/min, s.c. avec mini pompe Alzet). Le rat WKY non traité du même âge a servi de témoin commun. Dans la première étude (article # 1), la réponse cardiovasculaire des SHR a été évaluée à la suite de l’injection i.c.v. et/ou intra-VTA d’un agoniste (senktide) et d’antagonistes (SB222200 et R-820) du NK-3R. Ces réponses ont aussi été caractérisées en utilisant des antagonistes sélectifs des récepteurs DA-D1R (SCH23390), DA-D2R (raclopride) ou non-sélectif DA-D2R (halopéridol). Aussi le VTA a été détruit par l’acide iboténique. La réponse pressive induite par senktide et la réponse anti-hypertensive induite par SB222200 ou R-820 étaient plus marquées par la voie intra-VTA. Ces réponses ont été prévenues par un pré-traitement avec le raclopride et l’halopéridol. La lésion du VTA a prévenu la réponse pressive relayée par le senktide (i.c.v.) ainsi que l’effet anti-hypertenseur du R-820 (i.c.v.). De plus, le SB222200 (intra-VTA) a prévenu la réponse pressive du senktide (i.c.v.) et inversement, le senktide (i.c.v.) a prévenu l’effet anti-hypertenseur du SB222200 (intra-VTA). La deuxième étude (article # 2) a montré que l’antagoniste du B1R (SSR240612) administré par gavage ou i.c.v. renverse l’hypertension artérielle dans les deux modèles. Cet effet dépresseur a été prévenu par le raclopride ainsi que l’halopéridol. Par contre, le traitement avec deux antagonistes du B1R (R-715 et R-954) qui ne traversent pas la barrière hémo-encéphalique a réduit faiblement la pression artérielle chez les rats hypertendus. Dans la troisième étude (article # 3), l’injection i.c.v. d’un agoniste sélectif du B1R, le Sar[DPhe8][des-Arg9]BK a causé des réponses comportementales typiques chez le SHR et le rat traité à l’Ang II mais il n’a pas eu d’effet chez le rat témoin WKY. Les réponses induites par l’agoniste B1R ont été bloquées par un antagoniste du récepteur NK-1(RP67580), un antagoniste du récepteur NMDA du glutamate (DL-AP5), un inhibiteur des synthétases du monoxyde d’azote (NOS) (L-NNA) ainsi qu’avec le raclopride et le SCH23390. Les réponses ont été modestement influencées par l’inhibiteur de la NOS inductible (iNOS). L’ARNm du B1R (mesuré par RT-PCR) était significativement augmenté dans l’hypothalamus, le VTA et le noyau accumbens des animaux hypertendus (SHR et traités à l’Ang II) comparativement aux rats témoins.

Ces études neuropharmacologiques suggèrent : (1) que le NK-3R du VTA est impliqué dans le maintien de l’hypertension chez le SHR en augmentant la transmission DA au niveau du mésenséphale. (2) Le B1R chez le SHR et les rats traités à l’Ang II contribue à l’hypertension artérielle via un mécanisme central impliquant le DA-D2R. (3) le B1R central augmente l’activité locomotrice et les comportements défensifs, via la relâche de substance P (NK-1), de DA et de NO dans un modèle d’hypertension génétique et expérimental chez le rat.

Ainsi, les récepteurs cérébraux NK-3 des tachykinines et B1 des kinines représentent des cibles thérapeutiques potentielles pour le traitement de l’hypertension artérielle. La modulation de la voie dopaminergique mésolimbique/mésocorticale par ces récepteurs suggère une participation dans d’autres fonctions physiologiques (plaisir, activité motrice, coordination de la réponse au stress) et en pathophysiologie (anxiété, dépression).