Role of Splenic Sympathetic Nervous System / Placental Growth Factor (PlGF) axis in obesity-induced arterial hypertension.

Obesity has gained even more attention as a relevant and increasing public health burden, that has rapidly reached epidemic proportion. Obesity, is a condition associated with several cardiovascular comorbidities, as hypertension affecting a large proportion of world population with critical increased incidence also in children and adolescents. Although the molecular mechanisms related to obesity-induced hypertension are not well understood, the sympathetic nervous system (SNS) overactivation typically accompanying obesity has been ascribed as one of the main culprits. Thus far, mechanistic studies focused on the effects of sympathetic overdrive on peripheral resistances. The recent evidences that SNS activation also governs immune responses involved in hypertension, prompted us to hypothesize whether obesity induced by high fat diet (HFD) could recruit splenic SNS. Thus, we subjected WT mice to HFD, as compared to low fat diet (LFD), and monitored body weight gain along with the hypertensive response. HFD induced increase in body weight and blood pressure (BP) started to rise after two months, and hypertensive disease became clearly manifest within 4 months. To gain mechanistic insights responsible for BP increase, we assessed peripheral SNS activation at a time point preceding overt hypertension (i.e. 2 months after HFD). We recorded splenic sympathetic nerve activity in both LFD- and HFD-fed WT mice, observing a specific pattern of activated splenic sympathetic overdrive. Indeed, firing frequency as well as amplitude gain of the spikes were significantly increased in HFD mice. To deeply investigate the relevance of splenic SNS in obesity-induced hypertension, WT mice were subjected to surgical removal of the left celiac ganglion (CGX) where the splenic nerve originate, before receiving HFD. As a result, HFD-fed mice were protected from hypertension, despite developing obesity the same. The fact that splenectomized mice showed a complete overlapping response to HFD, supported the conclusion that the sympathetic-immune axis is crucial for HFD-induced hypertension but not for weight regulation. Inflammatory process is a central feature not only in hypertension but also in metabolic diseases despite, for the latter, its origin has not yet been fully understood. To look for molecular determinants, we analyzed the expression of Placental Growth Factor (PlGF), previously identified as a neuroimmune mediator of other hypertensive challenges. Firstly, we explored if HFD promoted a differential expression of PlGF and, effectively, PlGF was significantly overexpressed in the splenic marginal zone upon HFD. In the end, PlGF KO mice subjected to HFD, although becoming obese as much as WT mice did, were protected from hypertension. Overall, the most important evidence that emerge from our results is the existence of a splenic sympathetic nervous system / PlGF axis that is indispensable in mediating obesity-induced hypertension, although having no effect in body weight increase in response to HFD.

L’obesità rappresenta uno dei principali problemi di salute pubblica a livello globale, associata a numerose comorbidità a livello cardiovascolare come l’ipertensione, con prevalenza in continua crescita anche tra gli adolescenti. Nonostante i meccanismi molecolari che sottendono l’ipertensione indotta da obesità non siano completamente noti, l’over-attivazione del sistema nervoso simpatico (SNS), che accompagna tipicamente la condizione di obesità, rappresenta una delle principali cause. Importanti studi meccanicistici si sono focalizzati sugli effetti dell’aumentata attivazione del SNS. La dimostrazione che l’attivazione del SNS governa anche le risposte immuni coinvolte nello sviluppo dell’ipertensione, ci ha spinto ad investigare su come l’attività del SNS splenico possa essere coinvolta nello sviluppo di obesità indotta da dieta ricca di grassi (HFD). Abbiamo somministrato a topi WT una dieta HFD e a topi controllo una dieta con contenuto di grasso standard (LFD), monitorandone il peso corporeo e la risposta ipertensiva. La dieta HFD ha indotto un significativo aumento di peso corporeo ed inoltre un aumento della pressione sanguigna dal secondo mese di somministrazione della dieta. L’ipertensione risultava conclamata al quarto mese di dieta. Per studiare il meccanismo responsabile dell’aumento di pressione, è stata valutata l’attivazione del SNS a livello periferico ad un tempo precoce di insorgenza di ipertensione, a due mesi dall’inizio della dieta HFD. La registrazione mediante microneurografia dell’attività nervosa splenica ha mostrato un significativo aumento del pattern specifico di attivazione della segnalazione nervosa attraverso l’analisi della frequenza e della ampiezza media degli spikes in topi HFD. Per investigare più approfonditamente il ruolo svolto dal SNS nella patologia ipertensiva indotta da obesità, in topi WT è stata rimosso chirurgicamente il ganglio celiaco sinistro (CGX), sede in cui origina il nervo splenico, e successivamente è stata somministrata la dieta HFD o LFD. I topi WT HFD erano protetti dall’insorgenza di ipertensione, nonostante avessero sviluppato un pari livello di obesità. Lo studio di topi WT che hanno subito l’asportazione chirurgica della milza e successivamente somministrata la dieta LFD o HFD, ha mostrato una risposta sovrapponibile rispetto ai topi CGX. Questi dati dimostrano che l’asse immune-SNS riveste una importanza cruciale nello sviluppo dell’ipertensione indotta da obesità ma non nella regolazione dell’accumulo di peso. Il processo infiammatorio è una caratteristica centrale nella patologia ipertensiva ma anche nelle malattie metaboliche nonostante per quest’ultime l’origine non è ancora stata riconosciuta. Al fine di investigare determinanti molecolari, abbiamo studiato l’espressione del fattore di crescita placentare (PlGF), precedentemente identificato come mediatore neuro-immune in risposta a diversi stimoli ipertensivi. Abbiamo valutato se la dieta HFD promuovesse l’espressione di PlGF, ed effettivamente, PlGF era espresso in quantità significativamente maggiore nella zona marginale della milza dei topi HFD. Nonostante avessero raggiunto livelli di obesità uguali ai WT, la mancanza del PlGF conferiva protezione dall’ipertensione. In conclusione, ciò che emerge da questi risultati è l’esistenza di un asse SNS/PlGF a livello splenico indispensabile nel mediare l’ipertensione indotta da obesità, nonostante non abbia effetto sull’aumento di peso corporeo, in risposta alla HFD.