The impact of nebivolol, carvedilol and propranolol on pulmonary microhemodynamics in case of experimental pulmonary thromboembolism in rabbits

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

BACKGROUND: Beta-adrenoblockers nebivolol, carvedilol and propranolol are used in clinical cardiology for the treatment of patients with ischemic heart disease. Pulmonary thromboembolism can develop in such patients. However, its unknown, what will be the pulmonary microcirculatory changes in case of pulmonary thromboembolism after pretreatment with beta-blockers.

AIM: The comparative analysis of the pulmonary microhemodynamics changes following experimental pulmonary thromboembolism in rabbits after pretreatment with nebovolol, carvedilol and propranolol.

MATERIAL AND METHODS: In 35 isolated perfused rabbit lungs we investigated the changes of pulmonary microcirculation in case of experimental pulmonary thromboembolism after pretreatment with β1-blocker — nebivolol, combined blocker of α1- and β1, 2-adrenoceptors — carvedilol, and blocker of β1, 2-adrenoceptors propranolol.

RESULTS: After administration of β1, 2-adrenoceptors blocker — propranolol and β1-blocker — nebivolol the most of the pulmonary microcirculatory parameters increased. Combined α1-, β1, 2-blocker carvedilol caused mainly vasodilatory effects of the pulmonary arterial vessels, however, the pulmonary venous resistance increased. Pulmonary thromboembolism after pretreatment with beta-blockers caused pronounced increase of pulmonary artery pressure, precapillary and pulmonary vascular resistance. In that case after pretreatment with carvedilol capillary filtration coefficient was increased two times more than after propranolol administration; after pretreatment with nebivolol capillary filtration coefficient increased less, than after propranolol administration.

CONCLUSIONS: Acute pulmonary embolism caused less pronounced increasing of capillary filtration coefficient in case of nebivolol administration, than after pretreatment with carvedilol and propranolol.

About the authors

Vadim I. Evlakhov

Institute of Experimental Medicine; Pavlov First Saint Petersburg State Medical University

Author for correspondence.
Email: viespbru@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2521-8140
SPIN-code: 9072-4077
Scopus Author ID: 6603378175

MD, Dr. Sci. (Med.), Head of the Laboratory of the Physiology of Visceral Systems named after acad. K.M. Bykov

Russian Federation, Saint Petersburg; Saint Petersburg

Ilya Z. Poyassov

Institute of Experimental Medicine; Saint-Petersburg State University of Aerospace Instrumentation

Email: ilpoar@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-1700-7837
SPIN-code: 7285-0493

Doctor of Biological Sciences,  Senior Research Fellow of the Laboratory of the Physiology of Visceral Systems named  acad. K.M. Bykov; Professor of the Department of the Medical Electronics

Russian Federation, Saint Petersburg; Saint Petersburg

Tatiana P. Berezina

Institute of Experimental Medicine

Email: retaber@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0647-2458
SPIN-code: 6086-1663

Cand. Sci. (Biol.), Research Fellow of the Laboratory of the Physiology of Visceral Systems named after acad. K.M. Bykov

Russian Federation, Saint Petersburg

References

  1. Dézsi CA, Szentes V. The Real Role of β-Blockers in daily cardiovascular therapy. Am J Cardiovasc Drugs. 2017;17(5):361–373. doi: 10.1007/s40256-017-0221-8
  2. DiNicolantonio JJ, Lavie CJ, Fares H, et al. Meta-analysis of carvedilol versus beta 1 selective beta-blockers (Atenolol, Bisoprolol, Metoprolol, and Nebivolol). Am J Cardiol. 2013;111(5):765–769. DOI: 10.1016/ j.amjcard.2012.11.031
  3. Kamp O, Metra M, Bugatti S, et al. Nebivolol: haemodynamic effects and clinical significance of combined beta-blockade and nitric oxide release. Drugs. 2010;70(1):41–56. doi: 10.2165/11530710-000000000-00000
  4. Fujio H, Nakamura K, Matsubara H, et al. Carvedilol inhibits proliferation of cultured pulmonary artery smooth muscle cells of patients with idiopathic pulmonary arterial hypertension. J Cardiovasc Pharmacol. 2006;47(2):250–255. doi: 10.1097/01.fjc.0000201359.58174.c8
  5. Pankey EA, Edward JA, Swan KW, et al. Nebivolol has a beneficial effect in monocrotaline-induced pulmonary hypertension. Can J Physiol Pharmacol. 2016;94(7):758–768. doi: 10.1139/cjpp-2015-0431
  6. Al-Ogaili A, Ayoub A, Quintero LD, et al. Rate and impact of venous thromboembolism in patients with ST-segment elevation myocardial infarction: analysis of the nationwide inpatient sample database 2003–2013. Vasc Med. 2019;24(4):341–348. doi: 10.1177/1358863X19833451
  7. Chen HM, Duan YY, Li J, et al. A rabbit model with acute thrombo-embolic pulmonary hypertension created with echocardiography guidance. Ultrasound Med Biol. 2008;34(2):221–227. doi: 10.1016/j.ultrasmedbio.2007.06.011
  8. Dull RO, Cluff M, Kingston J, et al. Lung heparan sulfates modulate K(fc) during increased vascular pressure: evidence for glycocalyx-mediated mechanotransduction. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 2012;302(9):L816–L828. doi: 10.1152/ajplung.00080.2011
  9. Ketabchi F, Ghofrani HA, Schermuly RT, et al. Effects of hypercapnia and NO synthase inhibition in sustained hypoxic pulmonary vasoconstriction. Respir Res. 2012;13(1):7. doi: 10.1186/1465-9921-13-7
  10. Bravo-Reyna CC, Torres-Villalobos G, Aguilar-Blas N, et al. Comparative study of capillary filtration coefficient (Kfc) determination by a manual and automatic perfusion system. Step by step technique review. Physiol Res. 2019;68(6):901–908. doi: 10.33549/physiolres.933971
  11. Dvoretsky DP. A combined method for measuring transcapillary fluid exchange and regional hemodynamic parameters during constant pressure-flow conditions. Acta Physiol Hung. 1984;63(1):29–33.
  12. Evlakhov VI, Berezina TP, Poyassov IZ, Ovsyannikov VI. Pulmonary microcirculation during experimental pulmonary thromboembolism under conditions of activation and blockade of muscarinic acetylcholine receptors. Bull Exp Biol Med. 2021;171(2):198–201. doi: 10.1007/s10517-021-05194-4
  13. Chen LY, Cheng CW, Liang JY. Effect of esterification condensation on the Folin-Ciocalteu method for the quantitative measurement of total phenols. Food Chem. 2015;170:10–15. doi: 10.1016/j.foodchem.2014.08.038
  14. Wacker MJ, Best SR, Kosloski LM, et al. Thromboxane A2-induced arrhythmias in the anesthetized rabbit. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2006;290(4):H1353–H1361. doi: 10.1152/ajpheart.00930.2005
  15. Dal Negro R. Pulmonary effects of nebivolol. Ther Adv Cardiovasc Dis. 2009;3(4):329–334. doi: 10.1177/1753944709339968
  16. Katsuda SI, Fujikura Y, Horikoshi Y, et al. Different responses of arterial stiffness between the aorta and the iliofemoral artery during the administration of phentolamine and atenolol in rabbits. J Atheroscler Thromb. 2021;28(6):611–621. doi: 10.5551/jat.57364
  17. Rezania S, Puskarich MA, Petrusca DN, et al. Platelet hyperactivation, apoptosis and hypercoagulability in patients with acute pulmonary embolism. Thromb Res. 2017;155:106–115. doi: 10.1016/j.thromres.2017.05.009
  18. Wang Y, Yu D, Yu Y, et al. Potential role of sympathetic activity on the pathogenesis of massive pulmonary embolism with circulatory shock in rabbits. Respir Res. 2019;20(1):97. doi: 10.1186/s12931-019-1069-z
  19. Görnemann T, Villalón CM, Centurión D, Pertz HH. Phenylephrine contracts porcine pulmonary veins via alpha(1B)-, alpha(1D)-, and alpha(2)-adrenoceptors. Eur J Pharmacol. 2009;613(1–3):86–92. doi: 10.1016/j.ejphar.2009.04.011
  20. Leblais V, Delannoy E, Fresquet F, et al. Beta-adrenergic relaxation in pulmonary arteries: preservation of the endothelial nitric oxide-dependent beta2 component in pulmonary hypertension. Cardiovasc Res. 2008;77(1):202–210. DOI: 0.1093/cvr/cvm008
  21. Parker JC, Townsley MI. Physiological determinants of the pulmonary filtration coefficient. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 2008;295(2):L235–L237. doi: 10.1152/ajplung.00064.2008
  22. McGrath JC. Localization of alpha-adrenoceptors: JR Vane Medal Lecture. Br J Pharmacol. 2015;172(5):1179–1194. doi: 10.1111/bph.13008
  23. Pimentel AM, Costa CA, Carvalho LC, et al. The role of NO-cGMP pathway and potassium channels on the relaxation induced by clonidine in the rat mesenteric arterial bed. Vascul Pharmacol. 2007;46(5):353–359. doi: 10.1016/j.vph.2006.12.003
  24. Jantschak F, Pertz HH. Alpha2C-adrenoceptors play a prominent role in sympathetic constriction of porcine pulmonary arteries. Naunyn Schmiedebergs Arch Pharmacol. 2012;385(6):595–603. doi: 10.1007/s00210-012-0741-3
  25. Chen Q, Yi B, Ma J, et al. α2-adrenoreceptor modulated FAK pathway induced by dexmedetomidine attenuates pulmonary microvascular hyper-permeability following kidney injury. Oncotarget. 2016;7(35):55990–56001. doi: 10.18632/oncotarget.10809
  26. Ladage D, Brixius K, Hoyer H, et al. Mechanisms underlying nebivolol-induced endothelial nitric oxide synthase activation in human umbilical vein endothelial cells. Clin Exp Pharmacol Physiol. 2006;33(8):720–724. doi: 10.1111/j.1440-1681.2006.04424.x
  27. Bäck M, Walch L, Norel X, et al. Modulation of vascular tone and reactivity by nitric oxide in porcine pulmonary arteries and veins. Acta Physiol Scand. 2002;174(1):9–15. doi: 10.1046/j.1365-201x.2002.00928.x
  28. Durán WN, Beuve AV, Sánchez FA. Nitric oxide, S-nitrosation, and endothelial permeability. IUBMB Life. 2013;65(10):819–826. doi: 10.1002/iub.1204
  29. Spindler V, Waschke J. Beta-adrenergic stimulation contributes to maintenance of endothelial barrier functions under baseline conditions. Microcirculation. 2011;18(2):118–127. doi: 10.1111/j.1549-8719.2010.00072.x
  30. Yang J, Sun H, Zhang J, et al. Regulation of β-adrenergic receptor trafficking and lung microvascular endothelial cell permeability by Rab5 GTPase. Int J Biol Sci. 2015;11(8):868–878. doi: 10.7150/ijbs.12045

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Figure. Schematic representation of methods of the isolated lungs perfusion with twin pump. PA — pulmonary artery; LA — left atrial; ECR — extracorporeal reservoir. Some parts of the figure were taken from the article: Catravas J.D. Removal of adenosine from the rabbit pulmonary circulation in vivo and in vitro. Circ. Res. 1984;54(5):603–611. DOI: 10.1161/01.res.54.5.603

Download (322KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2022 Evlakhov V.I., Poyassov I.Z., Berezina T.P.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».