Einfluss von Substanz P auf die Produktion von Aktionspotentialen bei afferenten renalen Neuronen

Hintergründe und Ziele Bluthochdruck bleibt der häufigste Risikofaktor für Herz-Kreislauf-Erkrankungen (Al Ghorani et al. 2022). Unter anderem steht die autonome Innervation der Niere in Zusammenhang mit der Entstehung von arterieller Hypertonie (Veelken et al. 2008). Bei therapieresistenter Hypertonie besteht die Möglichkeit einer renalen Denervation (Bundesärztekammer et al. 2023), wobei sowohl efferente als auch afferente Nervenzellen betroffen sind (Osborn & Banek 2018). Durch die Afferenzen können Neuropeptide, u.a. Substanz P (SP) und Calcitonin-Gene-Related-Peptide (CGRP) sezerniert werden (Willis Jr. 1999). Der genaue Einfluss von SP auf die Innervation der Niere ist bislang noch nicht hinreichend geklärt. Es konnte gezeigt werden, dass ein SP abhängiger sympatho-inhibitorischer Mechanismus existiert (Ditting et al. 2012), der bei Vorliegen einer Nephritis bei Ratten abgeschwächt ist, während gleichzeitig die neuronal sezernierte SP die intrarenale Inflammation verstärkt (Rodionova et al. 2020). Zudem konnte gezeigt werden, dass die Aktionspotentialfrequenzen von renalen tonischen Neuronen, wenn diese mit inflammatorischem Zytokin CXCL1 versetzt wurden, signifikant reduziert waren (Ditting et al. 2016). Es stellt sich deshalb die Frage, ob SP, sezerniert von den Axonen der renalen Afferenzen, einen Einfluss auf eben diese Neurone, von denen sie sezerniert wird, hat. Folgende Hypothese lässt sich ableiten: Substanz P beeinträchtigt die Produktion von Aktionspotentialen und somit die Erregbarkeit der Neurone mit renaler Projektion. Ein Teil der Ergebnisse wurde bereits vorab publiziert (Kristina Rodionova, Karl F. Hilgers, Peter Linz, Johannes Schätzl, Giulia Raschke, Christian Ott, Roland E. Schmieder, Mario Schiffer, Kerstin Amann, Roland Veelken, Tilmann Ditting; Neurogenic substance P-influences on action potential production in afferent neurons of the kidney?; Pflügers Archiv – European Journal of Physiology, 2021; DOI:10.1007/s00424-021-02552-z). Methoden Als Versuchstiere wurden ca. 9-12 Wochen alte Sprague-Dawley-Ratten anästhesiert und die Nierenkapsel mit dem Farbstoff 1,1’-Dioleyl-3,3,3’,3’,- tetramethylindocarbocyaninmethansulfonat =∆9 -DiI (DiI) markiert. Nach Wanderung des Farbstoffes von der Nierenkapsel in die Hinterwurzelganglien konnten die gefärbten Neurone nach ca. 6-7 Tagen entnommen werden und nach Zellkultivierung für elektrophysiologische Versuche genutzt werden. Durch die Farbmarkierung konnten renale von nicht-renalen Nervenzellen unterschieden werden. Kultivierte Hinterwurzelganglien-Neurone wurden mit Patch-Clamp-Technik einerseits im Current-Clamp-Modus untersucht, um die Produktion von Aktionspotentialen sowohl während der TRPV1-Stimulation durch Protonen (pH 6) als auch bei Strominjektionen mit und ohne Exposition gegenüber SP (0,5 μmol/l) zu beurteilen. Neuronen wurden bei den Versuchen mit Strominjektionen als tonisch (anhaltende Produktion von Aktionspotentialen, ≥5 AP´s) oder phasisch (≤ 4 AP´s) klassifiziert. Andererseits wurden im Voltage-Clamp-Modus Experimente zur Untersuchung von TRPV1- vermittelten Einwärtsströmen durch Protonenstimulation durchgeführt. Ergebnisse und Beobachtungen Tonische renale Neurone zeigten nach Hinzugabe von SP in saurem Milieu (SP+pH 6) eine signifikante Zunahme der Frequenz der ausgelösten Aktionspotenziale im Vergleich zur Säurestimulation (pH 6) allein [9,6 ± 5 AP´s/10 s (pH 6) vs. 16,9 ± 6,1 AP´s/10 s (SP+pH 6), *p