New actors in blood pressure regulation - The extracellular microenvironment, immune cells and lymphatics in skin

Vi undersøker en ny mekanisme for blodtrykksregulering, nemlig at mikromiljøet i huden og lymfekar som drenerer væske fra dette rommet, er viktige for kontroll av blodtrykk. Sentralt i denne hypotesen er at mikromiljøet i vevet avviker fra plasma. Vi har ved hjelp av en ny metode funnet at dyr som står på en saltrik diett og dermed får økt blodtrykk har en økt osmolalitet i vevet. Resultatene tyder på at saltrik diett kan gi en økt innstrømming av immunceller og en økt mengde av lymfekar. Vi har undersøkt ved bruk av ulike teknikker om interstitiell væske i hud også er hyperton, og funnet at dette ikke er tilfelle. Vi fortsetter arbeidet med å studere om immunceller har en homeostatisk og blodtrykksregulerende rolle ved å regulere lymfedrenasje. Vi har funnet at vevet er hyperosmotisk etter en saltrik diett, men at den interstitielle væsken og lymfe er isosmotisk med plasma. Dette kan tyde på at saltet er 'inaktivert' i vevet. Arbeidet med å studere om det er gradienter av salter i huden som vil kunne forklare hvordan huden kan lagre salt er ikke avsluttet. Vi har brukt optisk imaging og positron-emisjonstomografi kombinert med computer tomografi (PET-CT) og funnet at forandringene pga. høyt saltinnhold fører til økt lymfedrenasje fra hud, og videre ved blokkering av makrofager ved bruk av klodronat at makrofagene spiller en avgjørende rolle for lymfetransport slik som har blitt foreslått. I tillegg fortsetter vi arbeidet med å se på effekten av lymfekar i hud ved å bruke mus som ved endring av gener har hyperplastiske eller hypoplastiske lymfekar, og har funnet at dette ikke er tilfelle. Dette arbeidet nærmer seg avslutning og publisering. Siden det nylig er vist at en får saltlagring i muskel under salt-sensitiv hypertensjon, og lymfesystemet kan spille en mulig rolle i slik akkumulering, har vi utviklet en ny metode basert på PET-CT for å måle lymfestrøm i muskel og vist at det faktisk er tilfelle at saltlagring gir økt lymfestrøm også i muskel. Vi har arbeidet videre med å studere om immunceller blir aktivert av høyt saltinnhold i vevet og funnet at det er økt migrering av celler fra hud til lymfeknuter. Dette tyder på at huden har en enda sterkere rolle i regulering av saltbalansen, og dermed blodtrykket, enn tidligere antatt. Forsøkene med PET-CT som tydet på at muskel var involvert i saltlagring har ledet til eksperimenter der vi har sett at salt også lagres i betydelig grad i muskel som vi nå undersøker de funksjonelle konsekvensene av. Disse forsøkene førte videre til studier av rollen av vekstfaktoren VEGF-B i saltlagring, en faktor som er uttrykt i muskelvev. Dette arbeidet er avsluttet og et manuskript er snart klar til innsendelse. Som ledd i dette arbeidet kom spørsmålet om nyrefunksjon opp, og vi har arbeidet med å lage en metode for måling av glomerulær filtrasjon med PET. Vi håper med disse studiene på å få en bedre innsikt i de bakenforliggende funksjonelle og molekylære mekanismene for rollen av hud i regulering av væskebalanse og blodtrykk.

Den potensielle nyttevirkningen for pasientbehandling og/eller sykdomsforebygging for dette forskningsprosjektet er økt kunnskap om mekanismene bak salt-sensitiv hypertensjon, som gjør at vi vil bli bedre på å informere pasientene om sykdomsforebygging og dermed gi evidensbasert pasientsentrerte helsetjenester i tråd med institusjonelle strategier. Resultater fra prosjektet knytter sammen NaCl-akkumulering, hypertensjon og lymfekar, og våre funn som viser at høy salt-diett fører til økt lymfetransport knytter lymfe-vekstfaktoren VEGF-C til hjerte-og karsykdommer. Denne faktoren kan derfor være en biomarkør for NaCl-akkumulering i vev. Siden det er mulig å måle VEGF-C i serum, kan denne kunnskapen oversettes direkte til klinikken. Vi har fått introdusert utstyr for Na-MRI i Bergen. Dette kan brukes til å måle salt i vevet hos pasienter, og dokumenterer rask overføring av grunnleggende forskningsresultater til klinisk applikasjon på en måte som kan påvirke behandlingen.

In this project we focus the skin microenvironment in hypertension, highlighting it to play a previously unknown extrarenal role in blood pressure regulation. We will explore the paradigm-shifting hypothesis that the skin interstitium forms a 'new' space that in addition to kidney and blood vessels participates in regulating the internal milieu of the body. This will be done by addressing central questions related to ion composition of the interstitial fluid and its surrogate lymph relative to plasma. Supporting our hypothesis are preliminary data showing that we can access the skin microenvironment through lymph isolation, that a high salt diet results in increased skin osmolality, enhanced lymph flow and migration of immune cells. Investigations of the relation between activation of macrophages and associated immune cells and local interstitial fluid composition is a new research direction, but as part of a high risk/high return proposal, the approach is feasible because of our unique proven excellence in analysis of interstitial fluid composition and lymphatic function. In our experiments we will use rats and mouse models engineered to have enhanced or limited capacity for lymph vessel formation that represent a novel tool in hypertension research. We will explore the mechanisms involved in macrophage-dependent Na+-storage in the skin, and the role of lymphatic vessels and tissue drainage by lymphatics in blood pressure regulation. State-of-the art methods will be used to assess skin interstitial fluid osmolality and novel molecular imaging and PET-CT methods to quantify lymph flow. We aim to show that interstitial fluid, immune cells and lymphangiogenesis are interconnected when involved in electrolyte homeostasis and blood pressure control. The project will not only provide new knowledge on basic mechanisms of hypertension and targets for blood pressure control, but also show a hitherto unknown role of lymphatics thereby initiating new research direction.