Nitric oxide synthases are involved in the modulation of cardiovascular adaptation in hemorrhaged rats.

AIM: Nitric oxide has been implicated in the cardiovascular adaptation to hemorrhagic shock. Our aim was to study the potential role of nitric oxide synthases (NOS) in the cardiovascular response in hemorrhagic hypotension produced experimentally in anesthetized rats. METHODS: Groups of animals (n = 14, per group): (a) normotensive; (b) hypovolemic (20% blood loss); (c) normotensive and pretreatment with N(G)-nitro-L-arginine methyl ester (L-NAME); (d) hypovolemic and pretreatment with L-NAME. RESULTS: L-NAME restored the hypotension induced by hemorrhage. Blood loss decreased heart rate in the first stage increasing at 60 and 120 min. L-NAME blunted this effect. Right atria and left ventricle histochemical NOS activities increased at 60 and 120 min (atria 8% and 24%, respectively; ventricle 21% and 45%, respectively). This activity increased 17% in smooth muscle at 120 min. Heart endothelial NOS protein levels increased in heart at 60 min being attenuated at 120 min. Inducible NOS protein levels raised significantly in right atria, left ventricle and aorta at 120 min. CONCLUSION: Hemorrhagic shock induced a time-dependent and specific NOS activation modulating cardiovascular function. The inhibition of nitric oxide system appears to prevent the acceleration of heart rate during late phases after acute hypovolemic state induced by blood loss.

Contribution of caveolin-1 to ventricular nitric oxide in age-related adaptation to hypovolemic state.

Our previous results have shown that hypovolemic state induced by acute hemorrhage in young anesthetized rats triggers heterogeneous and dynamic nitric oxide synthase (NOS) activation, modulating the cardiovascular response. Involvement of the nitric oxide pathway is both isoform-specific and time-dependent. The aim of the present study was to investigate changes in activity and protein levels of the different NOS forms, changes in the abundance of caveolin-1 during hypovolemic state and caveolin-1/eNOS association using young and middle-aged rats. Therefore, we studied (i) changes in NOS activity and protein levels and (ii) caveolin-1 abundance, as well as its association with endothelial NOS (eNOS) in ventricles from young and middle-aged rats during hypovolemic state. We used 2-month (young) and 12-month (middle-aged) old male Sprague-Dawley rats. Animals were divided into two groups (n=14/group): (a) sham; (b) hemorrhaged animals (20% blood loss). With advancing age, we observed an increase in ventricle NOS activity accompanied by a decrease in eNOS and caveolin-1 protein levels, but increased inducible NOS (iNOS). We also observed that aging is associated with caveolin-1 dissociation from eNOS. Myocardia from young and middle-aged rats subjected to hemorrhage-induced hypovolemia exhibited an increase in NOS activity and protein levels with a reduction in caveolin-1 abundance, accompanied by a greater dissociation between eNOS and its regulatory protein. Further, an increase in iNOS protein levels after blood loss was observed only in middle-aged rats. Our evidence suggests that aging and acute hemorrhage contribute to the development of upregulation in NOS activity. Our findings demonstrate that specific expression patterns of ventricular NOS isoforms, alterations in the amount of caveolin-1 and caveolin-1/eNOS interaction are involved in aged-related adjustment to hypovolemic state.

Caveolinas cardíacas y modulación de la óxido nítrico sintetasa durante el estado hipovolémico según avanza la edad / Age-Related Changes of Cardiac Caveolins and Nitric Oxide Synthase Modulation during Hypovolemic State / Age-Related Changes of Cardiac Caveolins and Nitric Oxide Synthase Modulation during Hypovolemic State

Introducción El óxido nítrico (NO) es uno de los factores que se estimulan durante el estado hipovolémico. Las caveolinas afectarían la producción de NO en el corazón según avanza la edad. Objetivo Investigar la interacción entre la caveolina-1 (cav-1) y la óxido nítrico sintetasa endotelial (eNOS) en ventrículos de ratas jóvenes y adultas sometidas a hemorragia aguda. Material y métodos Se utilizaron ratas Sprague-Dawley machos jóvenes (2 meses de edad) y adultas (12 meses de edad). Se conformaron dos grupos experimentales de cada grupo etario (jóvenes y adultas): Control y Hemo (sangrado: 20% de la volemia). Los animales se sacrificaron para la extracción del ventrículo izquierdo. Resultados Luego del sangrado, la actividad de la NOS aumentó el 21% y el 45% en ratas jóvenes y el 32% y el 56% en adultas. El Western blot reveló que los niveles de eNOS fueron menores (31%) en ratas adultas. La hemorragia ocasionó un aumento del 147% de la eNOS a los 60 min en animales jóvenes y del 66% en adultos, atenuándose a los 120 min. La colocalización mostró un patrón difuso de localización de la eNOS asociado con cav-1 en animales del grupo Control jóvenes. En el grupo Hemo, a los 60 min se observó un patrón de disociación, el cual fue parcialmente restablecido a los 120 min. En los animales adultos del grupo Control se observó un patrón de localización de la eNOS y cav-1 con una disociación mayor que en las ratas jóvenes. Esta característica se observó también luego de los 60 y los 120 min. Conclusión El aumento de la producción de NO ante un estado hipovolémico se ve condicionado por la presencia de cav-1, la cual cumple un papel preponderante en el proceso del envejecimiento.

Background Nitric Oxide (NO) is one of the factors activated by hypovolemic state. Caveolins might affect the production of NO with increasing age. Objective To investigate the interaction between caveolin-1 (cav-1) and endothelial nitric oxide synthase (eNOS) in the ventricles of young and adult rats subjected to acute bleeding. Material and Methods We used young (2 months old) and adult (12 months old) male Sprague-Dawley rats. The animals from each age group (young and adult) were divided into two experimental groups: Control: control group, and Hem: bleeding group (20% of blood volume). The animals were sacrificed and the left ventricle was resected. Results After bleeding, NOS activity increased by 21% and 45% in young rats and by 32% and 56% in adult rats. Western blot analysis revealed that NOS levels were lower (31%) in adult rats. Sixty minutes after bleeding, eNOS activity increased by 147% in young animals and by 66% in adults, with lower increase at 120 minutes. Colocalization showed a diffuse pattern of eNOS location associated with cav-1 in group Control of young animals. A dissociation pattern was observed in group Hem at 60 min which was partially restored at 120 min. The dissociation pattern of eNOS and cav-1 in group Control adult animals was greater compared to that of young rats. This characteristic was also seen after 60 min and 120 min. Conclusion The increased production of NO during hypovolemic state depends on the presence of cav-1 which plays a key role in the aging process.

Shock hemorrágico: óxido nítrico en ratas anestesiadas y no anestesiadas / Hemorrhagic Shock: Nitric Oxide in Anesthetized and Non Anesthetized Rats

Antecedentes En un trabajo previo mostramos que el estado hipovolémico inducido por una pérdida aguda de sangre se acompaña de una activación dinámica, heterogénea y dependiente del tiempo de la óxido nítrico sintetasa (NOS) cardíaca. Este sistema estaría involucrado en las alteraciones hemodinámicas que se observan luego de la depleción de volumen sanguíneo. Objetivo El objetivo del presente trabajo fue evaluar la participación del sistema del óxido nítrico (NO) mitocondrial en la respuesta adaptativa del sistema cardiovascular ante un shock hipovolémico en ratas anestesiadas y no anestesiadas. Material y métodos El estudio se llevó a cabo con cuatro grupos de animales (n = 7 por grupo): grupo A, ratas control anestesiadas; grupo C, ratas control no anestesiadas; grupo AH, ratas anestesiadas sometidas a una hemorragia (20% de la volemia) y grupo CH, ratas no anestesiadas sometidas a una hemorragia. Se evaluaron el consumo de oxígeno, la actividad funcional de la NOS mitocondrial (mtNOS) y la producción mitocondrial de NO. Resultados No se observaron diferencias significativas entre los valores de control respiratorio en los distintos grupos estudiados. La actividad funcional de la mtNOS fue menor en el grupo AH respecto del grupo A (12 ± 2 y 19 ± 1, respectivamente). Este efecto fue de menor magnitud cuando la hemorragia se provocó en animales no anestesiados (17 ± 1 y 20 ± 1, respectivamente). La producción mitocondrial de NO disminuyó en los grupos sometidos a una pérdida aguda de sangre, tanto no anestesiados como anestesiados, respecto de los animales controles. Conclusiones El sistema del NO mitocondrial estaría involucrado en la respuesta de adaptación del sistema cardiovascular frente a la depleción aguda de volumen. Esta participación dependería del grado de anestesia del animal.

Background We have previously demonstrated that hypovolemia induced by acute bleeding is accompanied by a dynamic, heterogenous and time-dependent activation of the cardiac nitric oxide synthase (NOS). This system might be involved in the hemodynamic anomalies observed after blood volume depletion. Objective To assess the role of the mitochondrial nitric oxide (NO) system in the adaptive response of the cardiovascular system in anesthetized and non anesthetized rats under hypovolemic shock. Material and Methods Animals were divided in four groups (n=7 animals per group): Group A, anesthetized control rats; group C, non anesthetized control rats; group AB, anesthetized rats subjected to bleeding (20% of blood volume), and group CB, non anesthetized rats subjected to bleeding. Oxygen consumption, functional activity of mitochondrial NOS (mtNOS) and mitochondrial production of NO were assessed. Results There were no significant differences in the values of respiratory parameters among the different study groups. Group AB had less functional activity of mtNOS compared to group A (12±2 and 19±1, respectively). This effect was even lower in non anesthetized animals subjected to bleeding (17±1 and 20±1, respectively). Mitochondrial production of NO decreased in anesthetized and non anesthetized animals with acute bleeding compared to controls. Conclusions Mitochondrial NO system might be involved in the adaptive response of the cardiovascular system under acute volume depletion, depending on the animal's degree of anesthesia.

El estado hipovolémico modula la actividad y la expresión de la óxido nítrico sintetasa en el sistema cardiovascular / Hypovolemic state modulates nitric oxide synthase activity and expression in the cardiovascular system

Previamente mostramos que el pretratamiento con el inhibidor de la óxido nítrico sintetasa, NG-nitro-L-arginina metil éster (L-NAME), revierte la hipotensión y anula los cambios en la frecuencia cardíaca inducidos por la hemorragia. Objetivo: Evaluar la actividad histoquímica (técnica NADPH-diaforasa) y la expresión (Western blot) de la óxido nítrico sintetasa en la aurícula derecha y en el ventrículo izquierdo de animales sometidos a una hemorragia del 20 por ciento de la volemia. Material y métodos: Se conformaron cuatro grupos de animales (n = 14, por grupo): S ( sham ), H (hemorragia), SL-NAME ( sham + L-NAME) (0,5 mg/kg/h IV = 100 µl/h) y HL-NAME (hemorragia + LNAME). El sacrificio de los animales se realizó por decapitación a los 60 y a los 120 min posteriores al sangrado y se extrajo el corazón para su estudio. Resultados: La pérdida de sangre aumentó la actividad de la NOS en la aurícula y en el ventrículo a los 60 y 120 min (aurícula: 8 por ciento y 21 por ciento respectivamente; ventrículo: 21 por ciento y 45 por ciento, respectivamente) del sangrado. El análisis de Western blot con empleo de un anticuerpo antióxido nítrico sintetasa inducible reveló la presencia de dicha proteína en la aurícula y en el ventrículo a los 120 min del sangrado (654 ± 13 y 465 ± 9 unidades arbitrarias, respectivamente). La expresión de la óxido nítrico sintetasa endotelial aumentó en la aurícula y en el ventrículo a los 60 min (18 por ciento y 147 por ciento respectivamente) en comparación con S, normalizándose a los 120 min de la hemorragia. Conclusiones: El estado hipovolémico inducido por una hemorragia del 20 por ciento de la volemia está asociado con un patrón heterogéneo y dinámico de regulación de la actividad y de la expresión de la óxido nítrico sintetasa en el tejido cardíaco.