Involvement of catecholaminergic medullary pathways in cardiovascular responses to acute changes in circulating volume

Water deprivation and hypernatremia are major challenges for water and sodium homeostasis. Cellular integrity requires maintenance of water and sodium concentration within narrow limits. This regulation is obtained through engagement of multiple mechanisms and neural pathways that regulate the volume and composition of the extracellular fluid. The purpose of this short review is to summarize the literature on central neural mechanisms underlying cardiovascular, hormonal and autonomic responses to circulating volume changes, and some of the findings obtained in the last 12 years by our laboratory. We review data on neural pathways that start with afferents in the carotid body that project to medullary relays in the nucleus tractus solitarii and caudal ventrolateral medulla, which in turn project to the median preoptic nucleus in the forebrain. We also review data suggesting that noradrenergic A1 cells in the caudal ventrolateral medulla represent an essential link in neural pathways controlling extracellular fluid volume and renal sodium excretion. Finally, recent data from our laboratory suggest that these structures may also be involved in the beneficial effects of intravenous infusion of hypertonic saline on recovery from hemorrhagic shock.

Influencia de las Endotelinas y el Factor Natriurético Auricular en la respuesta cardiovascular al NaCl hipertónico administrado en la región anteroventral del tercer ventrículo de la rata

La región anteroventral del tercer ventrículo (AV3V) es capaz de detectar la concentración sanguínea de NaCl y ajustar la función cardiovascular y renal en respuesta a la composición hidroelectrolítica del líquido extracelular. La microinyección de NaCl hipertónico en esta área cerebral induce un incremento de la actividad simpática que aumenta de la presión arterial; la frecuencia cardíaca y la función renal. Estos cambios pueden ser modulados por la administración central de antagonistas de receptores 5HT2 de serotonina y bloqueadores de los receptores AT1 de angiotensina o por la administración periférica de antagonistas alfa y beta de los receptores adrenérgicos. El papel de las endotelinas cerebrales y del factor natriurético auricular (FNA) en esta región cerebral no ha sido estudiado. Se evaluó la participación de los receptores para endotelinas cerebrales y del FNA en la respuesta cardiovascular al NaCl hipertónico 1,5 M (2myL) administrado en la región AV3V de ratas anestesiadas. La microinyección de NaCl 1,5 M en la región AV3V de ratas normotensas produjo un incremento de la presión arterial media en un máximo de 17,9 ± 2,2 mm de Hg (p<0,01). La microinyección previa de FNA a una dosis 5myg/2myL no alteró la presión arterial media (PAM) ni el efecto en la PAM inducidos por la microinyección de NaCl 1,5 M en AV3V. La administración previa del antagonista no selectivo de los receptores de endotelinas PD-142893 (3myg/2myL) no alteró la PAM basal pero redujo en 8,52 ± 1,20 mm de Hg (47,6%) el incremento de la presión arterial media inducido por el NaCl 1,5 M (p<0,01). Los resultados indican un papel modulador de las endotelinas en la respuesta cardiovascular al NaCl 1,5 M administrado en la región AV3V y ausencia de la participación del FNA en la respuesta cardiovascular simpática evocada por el NaCl.

Third ventricle anteroventral area (AV3V) is sensitive to changes in NaCl concentration and able to modify blood pressure and renal function in response to NaCl concentration. Hypertonic NaCl microinjections in AV3V induce a sympathetic cardiovascular response which increases blood pressure and heart rate; these changes can be modulated by central administration of 5HT2 and AT1 receptor blockers, and also by peripheral administration of alpha and beta adrenergic receptor antagonists. Influence of endothelin receptors (ETR) and atrial natriuretic factor (ANF) on sensitivity to NaCl has not been explored. Hypertonic 1,5 M NaCl (2 muL volume) microinjections in AV3V of normotensive anesthetized rats increased mean arterial blood pressure by 17,9 ± 2.2 mm Hg (p<0.01). ANF microinjections (5mug/2muL) in AV3V neither changed mean arterial blood pressure nor altered the hypertensive response to NaCl 1,5 M microinjection. Microinjection of PD 142893 into AV3V a non selective endothelin antagonist (3mug/2muL) did not modify basal blood pressure but reduced by 47,6% (p<0,01) the hypertensive response to 1,5 M NaCl injection. These results indicates a possible modulator effect of endothelin receptors in the NaCl centrally- evocated cardiovascular response to hypertonic NaCl injections in AV3V. Acute microinjection of ANF in this brain area seems not to be involved in the NaCl-evoked sympathetic cardiovascular response.