CD8 T cells with constitutively active PI3Kγ induce hypertension in mice and increase myogenic tone of resistance arteries

Hypertension is a clinical condition characterized by elevated arterial pressure values associated with cardiac, renal and vascular damage. It can be defined etiologically as essential, whether the cause is not known, or secondary, whether the cause is well identifiable. The treatment consists in the lifestyle modification and in the antihypertensive therapy administration; despite this, some forms of drug-resistant hypertension can be found. Therefore, the research to understand the mechanisms underlying the pathology is important to identify new pharmacological targets. Numerous scientific articles showed a correlation between hypertension and immune system activation, but the mechanisms by which immunity acts to increase arterial pressure are unknown. This thesis aims to clarify how immune cells are involved in the onset of hypertensive phenotype. The involvement of phosphatidylinositol-3-kinase  (PI3K) in hypertension has been previously investigated showing that the murine model depleted of this enzyme (PI3KKO) is protected from angiotensin II-induced hypertension; furthermore, PI3K is expressed in lymphocytes regulating their maturation and migration. Based on these assumptions, trough FACS analysis, it is shown that PI3KKO ang II mice are featured by reduced renal immune infiltrate compared to PI3KWT angII mice. Subsequently, it is observed that the murine model with constitutive expression of PI3K (PI3KCX/CX) was characterized by spontaneous hypertension and histological analysis performed on kidneys of these mice highlighted the typical damages of the hypertensive phenotype, as fibrosis, increased dimensions of renal corpuscles and Bowman’s capsule. Based on these evidences, it is investigated whether immune mechanisms are involved in link between PI3K and high blood pressure. FACS analysis highlighted that PI3KCX/CX mice showed an increased renal immune infiltrate characterized by the presence of CD8+CD69+CD44+ cells. Using adoptive transfer experiments, it is demonstrated the ability of CD8+ splenic cells isolated from PI3KCX/CX mice to determine the increase in blood pressure in normotensive mice that was infused with these cells. Since the myogenic tone, ie the ability to perform a contractile response to counteract the increase in intravascular pressure independently of the neurormonal regulation, is enhanced in different animal models of hypertension, it is investigated whether the immune cells were determinants of this increased myogenic response. To this end, it is developed an innovative experimental system that allowed the co-culture of resistance vessels with CD8+ cells. Thanks to this system it was shown that CD8+ cells activated by hypertensive stimuli induced a significant increase in myogenic response in mesenteric arterioles isolated from normotensive mice. Altogether these data suggest that the signaling of PI3Kγ in CD8+ T cells is crucial in hypertension development, in the migration of these cells to the kidneys, where they contribute to organ damage, and in the modulation of myogenic tone which represents a key mechanism in regulation of arterial pressure.

L’ipertensione è una condizione clinica caratterizzata da elevati valori di pressione arteriosa ed associata a danno cardiaco, renale e vascolare. Eziologicamente è definita come essenziale, se la causa non è ben identificabile, o come secondaria, se l’incremento di pressione ha un’origine nota. Il trattamento consiste nella modificazione dello stile di vita e nella somministrazione di trattamenti antipertensivi; nonostante ciò sono riscontrabili alcune forme di ipertensione farmaco-resistente. Ricercare i meccanismi alla base della patologia risulta, quindi, importante al fine di individuare nuovi bersagli farmacologici. Numerosi articoli scientifici hanno evidenziato la correlazione tra ipertensione ed attivazione del sistema immune, ma i meccanismi attraverso cui l’immunità agisce incrementando la pressione arteriosa sono sconosciuti. Questa tesi si pone l’obiettivo di chiarire come le cellule immunitarie sono implicate nell’insorgenza del fenotipo ipertensivo. È stato precedentemente studiato il coinvolgimento della fosfatidilinositolo-3-chinasi  (PI3K) nell’ipertensione ed è stato evidenziato che il modello murino non esprimente questo enzima (PI3K) era protetto dall’incremento di pressione indotto dall’angiotensina II; inoltre, PI3Kè espressa nei linfociti regolandone la maturazione e la migrazione. Sulla base di queste premesse, mediante analisi FACS, è stato evidenziato che topi PI3KangIImostravano un ridotto infiltrato immunitario renale rispetto a topiWT angII Successivamente è stato osservato che il modello murino con espressione costitutiva di PI3K (PI3KCX/CX) era caratterizzato da ipertensione spontanea e l’analisi istologica effettuata sui reni di tali topi evidenziava i danni tipici del fenotipo ipertensivo, quali fibrosi, incremento delle dimensioni dei corpuscoli renali e della capsula di Bowman. In base a queste evidenze è stato valutato se i meccanismi immunitari sono coinvolti nel link tra PI3K ed elevata pressione arteriosa. Analisi FACS hanno evidenziato che topi PI3KCX/CX presentavano un incrementato infiltrato immune renale caratterizzato da cellule CD8+CD69+CD44+. Esperimenti di adoptive transfer hanno mostrato la capacità delle cellule CD8+ spleniche isolate da topi PI3KCX/CX nel determinare l’incremento dei valori pressori in topi normotesi infusi con queste cellule. Poiché il tono miogenico, ovvero la capacità di esplicare una risposta contrattile in funzione all’aumento della pressione intravascolare indipendentemente dalla regolazione neurormonale, risulta incrementato in diversi modelli animali di ipertensione, è stato studiato se le cellule CD8+ sono determinanti di questa incrementata risposta miogenica. A tal fine è stato sviluppato un innovativo sistema sperimentale che permette la co-coltura di vasi di resistenza e cellule CD8+. Grazie a ciò è stato dimostrato che cellule CD8+ attivate da stimoli ipertensivi inducevano un significativo aumento della risposta miogenica in arteriole mesenteriche isolate da topi normotesi. Complessivamente questi dati suggeriscono che la segnalazione di PI3KC nelle cellule CD8+ è cruciale nello sviluppo dell’ipertensione, nella migrazione di queste cellule verso i reni, dove contribuiscono al danno d’organo, e nella modulazione del tono miogenico che rappresenta un meccanismo chiave nella regolazione della pressione arteriosa.