Intrahepatic upregulation of RhoA and Rho-kinase signaling contributes to increased hepatic vascular resistance in rats with secondary biliary cirrhosis

Abstract

<u>Background:</u> Portal hypertension in cirrhosis is triggered by increased intrahepatic resistance. This is associated with increased sensitivity of the hepatic microvasculature to vasoconstrictors. Activation of the RhoA/Rho-kinase pathway is essential in contraction of vascular smooth muscle. Here, we investigated RhoA/Rho-kinase mediated regulation of intrahepatic vascular tone in cirrhotic rats. <br /><u>Methods:</u> Cirrhosis was induced by bile duct ligation (BDL). Intrahepatic RhoA and Rho-kinase expression and were studied by RT-PCR and Western-blot analysis. Hepatic Rho-kinase activity was assessed as phosphorylation of moesin. The effect of the Rho-kinase inhibitor, Y-27632, on hepatic perfusion pressure was measured in perfused livers. The effect of intravenous application of Y-27632 was studied by hemodynamic measurements. <br /><u>Results:</u> Hepatic expressions of RhoA and Rho-kinase were increased at mRNA and protein level in BDL rats. Y-27632 reduced the basal perfusion pressure of in situ perfused livers in BDL rats, but not in sham-operated rats. Y-27632 had larger effects on sensitivity to methoxamine in livers from sham-operated rats than from BDL rats. This reduced portal pressure after bolus injection of Y-27632 was intensified in BDL rats. Intrahepatic vascular resistance was decreased in response to bolus injection of Y-27632 in BDL rats, but not in sham-operated rats. <br /><u>Discussion:</u> An upregulation of RhoA and Rho-kinase contributes to increased intrahepatic resistance in cirrhotic rats and to the increased sensitivity of cirrhotic livers to vasoconstrictors.

<b>Die hepatische Überexpression von RhoA und Rho-kinase führt zum erhöhten intrahepatischen Ausflusswiderstand bei zirrhotischen Ratten</b><br /><u> Hintergrund:</u> Bei der Leberzirrhose trägt ein erhöhter intrahepatischer Gefäss-Widerstand zur portalen Hypertension bei. Der RhoA/Rho-Kinase Signalweg ist einer der Hauptmechanismen, der zur Kontraktion glatter Gefässmuskulatur führt. Wir untersuchten, ob dieser Signalweg eine Rolle für den erhöhten intrahepatischen Durchblutungswiderstand bei Ratten mit sekundär biliärer Leberzirrhose spielt. <br /><u>Methodik:</u> Bei Ratten mit sekundär biliärer Leberzirrhose durch Gallengangsligatur (bile-duct ligation, BDL) und sham-operierten Kontrolltieren wurde über quantitative RT-PCR und Western-Blot Analyse die hepatische RhoA- und Rho-Kinase-Expression untersucht. Die Rho-Kinase Aktivität wurde als Phosphorylierung ihres Substrates, Moesin, bestimmt (Western-Blot Analyse, Immunohistochemie). In in situ perfundierten Lebern wurde der Effekt des Rho-Kinase Inhibitors Y-27632 auf den basalen und Methoxamin-stimulierten (alpha1-Adrenozeptor Agonist) Perfusionswiderstand untersucht. In anästhesierten Ratten wurde der hämodynamische Effekt einer intravenösen Applikation von Y-27632 untersucht (invasive Druckmessungen, kolorierte Mikrosphären).<br /><u>Ergebnisse:</u> Sowohl die mRNA- als auch die Protein-Expression von RhoA und Rho-Kinase waren in Lebern von BDL Ratten im Vergleich zu Lebern sham-operierter Kontrolltiere erhöht. Die Moesin-Phosphorylierung (Thr-558) war in Lebern zirrhotischer Ratten und auch von Patienten mit Alkohol-induzierter Leberzirrhose im Vergleich zu den zugehörigen nicht-zirrhotischen Kontrollen erhöht. Der Perfusionsdruck in situ perfundierter Lebern war bei BDL Ratten erhöht, und wurde bei BDL Ratten, nicht aber sham-operierten Ratten, durch Y-27632 gesenkt. Der Effekt von Y-27632 auf die Methoxamin-Hypersensitivität in situ perfundierter Lebern von BDL Ratten war stärker ausgeprägt als der Effekt auf die intrahepatische Methoxamin-Sensitivität sham-operierter Ratten. In vivo führte Y-27632 bei BDL Ratten, nicht aber bei sham-operierten Ratten, über eine Verminderung des intrahepatischen Widerstandes zu einer Senkung des Pfortaderdruckes. <br /><u>Diskussion:</u> Eine erhöhte Expression und nachfolgende Überaktivierung des RhoA/Rho-Kinase Signalweges trägt bei BDL Ratten zur Erhöhung des intrahepatischen Widerstandes, und so zur portalen Hypertension bei.