Role of Neurovascular System of the Mesenteric Arterial Wall in the Control of Peripheral Vascular Resistance

Authors

  • Direk Aekthammarat
  • Panot Tangsucharit
  • Patchareewan Pannangpetch

Keywords:

mesenteric artery, perivascular nerve, peripheral vascular resistance, หลอดเลือดแดงมีเซนเทอริก, ใยประสาทบนผนังหลอดเลือด, ความต้านทานรวมของหลอดเลือดส่วนปลาย

Abstract

Relaxation and constriction of resistance arteries are the important mechanisms for maintaining normal blood pressure. Functions of perivascular nerves that innervate vascular walls enable prompt alteration of total peripheral resistance. Rat mesenteric arteries have been used as a model for the study of the pathophysiological and pharmacological aspects of roles of nervous system in the function of resistance arteries. Mesenteric arteries are innervated by several types of nerve fibers including adrenergic, CGRPergic, nitrergic, and cholinergic nerves. The ability of each type of nerve in controlling vascular function depends on the type of neurotransmitter as well as nerve fiber density. Neurotransmitters may be released and act directly on vascular smooth muscle cells or indirectly by modulating presynaptic function on axons of the same or different types of nerve fibers. Dysfunction of certain types of nerve fibers may be related to abnormal blood pressure. Therefore, understanding the nature of these nerve fibers would be helpful in the development of antihypertensive medication which specifically acts on perivascular nerves of resistance arteries.

บทบาทของระบบประสาทบนผนังหลอดเลือดแดงมีเซนเทอริกในการควบคุมความต้านทานรวมของหลอดเลือดส่วนปลาย

ดิเรก เอกธรรมรัฐ, ปณต ตั้งสุจริต, พัชรีวัลย์ ปั้นเหน่งเพ็ชร

ภาควิชาเภสัชวิทยา คณะแพทยศาสตร์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น ขอนแก่น

การหดและคลายตัวของหลอดเลือดต้านทานเป็นกลไกสำคัญหนึ่งที่ร่างกายใช้ควบคุมความดันเลือดให้เป็นปกติ การทำงานของระบบประสาทบนผนังหลอดเลือดช่วยให้ร่างกายสามารถปรับเปลี่ยนความต้านทานรวมของหลอดเลือดส่วนปลายได้อย่างรวดเร็ว หลอดเลือดแดงขนาดเล็กมีเซนเทอริกของหนูแรทถูกใช้เป็นแบบจำลองเพื่อศึกษาบทบาทของระบบประสาทต่อการทำงานของหลอดเลือดต้านทานทั้งในเชิงพยาธิสรีรวิทยาและเภสัชวิทยา บนผนังหลอดเลือดชนิดนี้สามารถพบใยประสาทหลายชนิด ได้แก่ใยประสาทอะดรีเนอร์จิก ซีจีอาร์พีเออร์จิก ไนเตรอร์จิก และโคลิเนอร์จิก ศักยภาพในการควบคุมหลอดเลือดของใยประสาทแต่ละชนิดมีความแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับชนิดของสารสื่อประสาทและความหนาแน่นของใยประสาทชนิดนั้นๆ สารสื่อประสาทอาจถูกปล่อยและเข้าไปมีผลโดยตรงต่อกล้ามเนื้อเรียบหลอดเลือด หรืออาจมีผลโดยอ้อมด้วยการเข้าไปปรับเปลี่ยนการทำงานบริเวณก่อนซิแนปส์ของใยประสาทชนิดเดียวกันหรือต่างชนิดกันซึ่งอาจเป็นการกระตุ้นหรือยับยั้งการทำงานก็ได้ ความบกพร่องของใยประสาทบางชนิดสัมพันธ์กับความผิดปกติของความดันเลือด ดังนั้น ความเข้าใจเกี่ยวกับใยประสาทเหล่านี้น่าจะเป็นประโยชน์ต่อการพัฒนายาควบคุมความดันเลือดที่ออกฤทธิ์จำเพาะต่อระบบประสาทบนผนังหลอดเลือดต้านทาน

 

References

REFERENCES

Pinterova M, Kunes J, Zicha J. Altered neural and vascular mechanisms in hypertension. Physiol Res 2011; 60: 381-402.

Lee YH, Kim YG, Moon JY, Kim JS, Jeong KH, Lee TW, et al. Genetic variations of tyrosine hydroxylase in the pathogenesis of hypertension. Electrolyte Blood Press 2016; 14: 21-6.

Russell FA, King R, Smillie SJ, Kodji X, Brain SD. Calcitonin gene-related peptide: physiology and pathophysiology. Physiol Rev 2014; 94: 1099-142.

Storkebaum E, Carmeliet P. Paracrine control of vascular innervation in health and disease. Acta Physiol (Oxf) 2011; 203: 61-86.

Harvey A, Montezano AC, Touyz RM. Vascular biology of ageing-implications in hypertension. J Mol Cell Cardiol 2015; 83: 112-21.

Zicha J, Behuliak M, Pinterova M, Bencze M, Kunes J, Vaneckova I. The interaction of calcium entry and calcium sensitization in the control of vascular tone and blood pressure of normotensive and hypertensive rats. Physiol Res 2014; 63 (Suppl 1): S19-27.

McDonough K. Smooth muscle structure and function. In: Raff H, Levitzky M, editors. Medical Physiology A Systems Approach. First edition ed. New York: The McGraw-Hill; 2011: 99-104.

Westcott EB, Segal SS. Perivascular innervation: A multiplicity of roles in vasomotor control and myoendothelial signaling. Microcirculation 2013; 20: 217-38.

Kawasaki H, Takatori S, Zamami Y, Koyama T, Goda M, Hirai K, et al. Paracrine control of mesenteric perivascular axo-axonal interaction. Acta Physiol (Oxf) 2011; 203: 3-11.

Koyama T, Hatanaka Y, Jin X, Yokomizo A, Fujiwara H, Goda M, et al. Altered function of nitrergic nerves inhibiting sympathetic neurotransmission in mesenteric vascular beds of renovascular hypertensive rats. Hypertens Res 2010; 33: 485-91.

Zamami Y, Takatori S, Hobara N, Yabumae N, Tangsucharit P, Jin X, et al. Hyperinsulinemia induces hypertension associated with neurogenic vascular dysfunction resulting from abnormal perivascular innervations in rat mesenteric resistance arteries. Hypertens Res 2011; 34: 1190-6.

Tangsucharit P, Takatori S, Sun P, Zamami Y, Goda M, Pakdeechote P, et al. Do cholinergic nerves innervating rat mesenteric arteries regulate vascular tone? Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 2012; 303: R1147-56.

Wu MM, Grabe M, Adams S, Tsien RY, Moore HP, Machen TE. Mechanisms of pH regulation in the regulated secretory pathway. J Biol Chem 2001; 276: 33027-35.

Bruno RM, Ghiadoni L, Seravalle G, Dell'Oro R, Taddei S, Grassi G. Sympathetic regulation of vascular function in health and disease. Front Physiol 2012; 3: 284.

Burnstock G. Purinergic mechanisms and pain. Adv Pharmacol. 2016;75:91-137.

Hodges GJ, Jackson DN, Mattar L, Johnson JM, Shoemaker JK. Neuropeptide Y and neurovascular control in skeletal muscle and skin. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 2009; 297: R546-55.

Sathanoori R, Bryl-Gorecka P, Muller CE, Erb L, Weisman GA, Olde B, et al. P2Y2 receptor modulates shear stress-induced cell alignment and actin stress fibers in human umbilical vein endothelial cells. Cell Mol Life Sci 2017; 74: 731-46.

Kawasaki H, Takasaki K, Saito A, Goto K. Calcitonin gene-related peptide acts as a novel vasodilator neurotransmitter in mesenteric resistance vessels of the rat. Nature 1988; 335: 164-7.

Gonzalez-Hernandez A, Marichal-Cancino BA, Lozano-Cuenca J, Lopez-Canales JS, Munoz-Islas E, Ramirez-Rosas MB, et al. Heteroreceptors modulating CGRP release at neurovascular junction: Potential therapeutic implications on some vascular-related diseases. Biomed Res Int 2016; 2016: 2056786.

Eguchi S, Tezuka S, Hobara N, Akiyama S, Kurosaki Y, Kawasaki H. Vanilloid receptors mediate adrenergic nerve- and CGRP-containing nerve-dependent vasodilation induced by nicotine in rat mesenteric resistance arteries. Br J Pharmacol 2004; 142: 1137-46.

Maiese K. Warming up to new possibilities with the capsaicin receptor TRPV1: mTOR, AMPK, and erythropoietin. Curr Neurovasc Res. 2017; 14: 184-9.

Takatori S, Hirai K, Ozaki S, Tangsucharit P, Fukushima-Miyashita S, Goda M, et al. Protons modulate perivascular axo-axonal neurotransmission in the rat mesenteric artery. Br J Pharmacol 2014; 171: 5743-56.

Earley S. TRPA1 channels in the vasculature. Br J Pharmacol 2012; 167: 13-22.

Toda N, Okamura T. Recent advances in research on nitrergic nerve-mediated vasodilatation. Pflugers Arch 2015; 467: 1165-78.

Hatanaka Y, Hobara N, Honghua J, Akiyama S, Nawa H, Kobayashi Y, et al. Neuronal nitric-oxide synthase inhibition facilitates adrenergic neurotransmission in rat mesenteric resistance arteries. J Pharmacol Exp Ther 2006; 316: 490-7.

Sousa JB, Vieira-Rocha MS, Arribas SM, Gonzalez MC, Fresco P, Diniz C. Endothelial and neuronal nitric oxide activate distinct pathways on sympathetic neurotransmission in rat tail and mesenteric arteries. PLoS One 2015; 10: e0129224.

Chistiakov DA, Ashwell KW, Orekhov AN, Bobryshev YV. Innervation of the arterial wall and its modification in atherosclerosis. Auton Neurosci 2015; 193: 7-11.

Tangsucharit P, Takatori S, Zamami Y, Goda M, Pakdeechote P, Kawasaki H, et al. Muscarinic acetylcholine receptor M1 and M3 subtypes mediate acetylcholine-induced endothelium-independent vasodilatation in rat mesenteric arteries. J Pharmacol Sci 2016; 130: 24-32.

Kawasaki H, Eguchi S, Miyashita S, Chan S, Hirai K, Hobara N, et al. Proton acts as a neurotransmitter for nicotine-induced adrenergic and calcitonin gene-related peptide-containing nerve-mediated vasodilation in the rat mesenteric artery. J Pharmacol Exp Ther 2009; 330: 745-55.

Downloads

Published

2018-03-31

Issue

Section

Review Article