A doença renal policística autossômica dominante (DRPAD) constitui-se na doença humana monogênica com risco de óbito mais frequente. A grande maior parte dos casos desta doença é causada por variantes patogênicas nos genes PKD1 (Polycystic Kidney Disease 1) ou PKD2. Embora a principal manifestação clínica da DRPAD seja o desenvolvimento progressivo de múltiplos cistos renais e perda gradual relativamente tardia de função renal, a enfermidade é sistêmica, incluindo também manifestações extrarrenais. Manifestações e complicações cardiovasculares respondem por morbidade e mortalidade consideráveis. O desenvolvimento de hipertensão arterial (HA) ocorre em 60% dos pacientes antes de uma perda significativa de função renal. Estudos prévios revelaram disfunção endotelial e redução da atividade de óxido nítrico sintase constitutiva em artérias de resistência subcutâneas de pacientes com DRPAD, normotensos e hipertensos. Esses estudos, no entanto, não foram capazes de identificar as bases genéticas e moleculares desse fenótipo vascular anormal, uma vez que o perfil de deficiência de PKD1 causador não pode ser discriminado no paciente, as contribuições potenciais dos fenótipos renal e vascular não podem ser avaliados isoladamente no paciente, e a análise em diferentes fases da vida não foi realizada. Resultados anteriores mostraram relaxamento-dependente do endotélio levemente prejudicado em artérias de condutância de camundongos Pkd1+/- apenas em resposta a concentrações muito baixas de acetilcolina (ACh) e na idade de 30 semanas (sem), além de contratilidade aumentada em resposta à fenilefrina em camundongos Pkd1+/- e Pkd2+/- de idade avançada. Recentemente, mostrou-se que mundongos knockout para Pkd1 específico para endotélio apresentaram menor relaxamento dependente do endotélio em artérias mesentéricas de resistência (AMR) e pressão arterial (PA) aumentada. Estes achados, no entanto, não são aplicáveis à DRPAD, uma vez que as células endoteliais de pacientes com DRPAD não exibem inativação completa de Pkd1 e este modelo não permite investigar o papel da deficiência de Pkd1 em células musculares lisas de AMRs nem manifesta o fenótipo cístico. Era crucial, portanto, conduzir esta investigação em cenários de deficiência de Pkd1 aplicáveis à DRPAD humana. Nesse contexto, analisamos o fenótipo vascular em AMRs do camundongo Pkd1+/- (HT), não cístico, normotenso e que reproduz o background genético celular dos pacientes com DRPAD1, e do camundongo Pkd1flox/flox:Nestincre (CI), um modelo cístico, hipertenso, que reproduz o fenótipo da doença e cujo padrão em mosaico de inativação de Pkd1 permite a avaliação potencial do mecanismo de dois eventos no nível vascular. A concentração sérica de ureia (Us) não diferiu entre camundongos HT e Pkd1+/+ (SV) na idade de 8-12 sem, mas apresentou uma leve elevação nos animais HT com 55-60 sem. Não observamos diferenças nas curvas concentração-resposta (CCR) à ACh, ao nitroprussiato de sódio (NPS) e à noradrenalina (NOR) entre AMRs de camundongos HT e SV em ambas idades. Também não observamos alterações no curso da PA sistólica de 15 a 55-60 sem entre animais HT e SV, assim como em parâmetros estruturais e mecânicos avaliados por miógrafo de pressão na idade de 55-60 sem. Análises ultrassonográficas não identificaram cistos renais em animais HT com 35 e 45 sem. Os animais CI de 8-12 sem apresentaram índice de massa de rim direito e Us maiores que seus controles não císticos (Pkd1flox/flox, NC). Camundongos CI apresentaram prejuízo de relaxamento em resposta à ACh na idade de 8-12 sem, mas não de 3-4 sem. Embora o relaxamento-dependente de endotélio tenha sido mais comprometido em camundongos CI que NC na idade de 8-12 sem, a CCR à ACh nestes animais NC também foi afetada. A CCR ao NPS não diferiu entre camundongos CI nas duas idades, assim como a CCR à NOR, avaliada apenas em 8-12 sem. Por fim, avaliamos o perfil de expressão de genes envolvidos em biologia vascular em AMRs de camundongos CI e NC em ambas as idades. Nossos achados revelaram maior expressão de Sod1, Sod2, Cat, Nos2, Nos3, Vegfa e Kdr em camundongos NC de 3-4 sem que de 8-12 sem, como também menor expressão de Sod1, Sod2 e Cat em animais CI comparados a NC na idade de 3-4 sem. Nossos dados revelaram que a inativação em mosaico de Pkd1 leva ao comprometimento do relaxamento dependente do endotélio em AMRs, um achado não identificado na haploinsuficiência de Pkd1. Esses resultados sugerem que um mecanismo genético de dois eventos seja provavelmente determinante para o desenvolvimento de tal fenótipo. Nossos achados também sugerem que o relaxamento dependente do endotélio prejudicado associado à DRPAD seja causado principalmente pela deficiência de PKD1 a longo prazo, embora a HA crônica também possa desempenhar um papel nessa disfunção. Por fim, nossos resultados sugerem que a defesa antioxidante local prejudicada nos vasos de resistência possa contribuir para o fenótipo vascular defeituoso na DRPAD, bem como para a HA.

Autosomal dominant polycystic kidney disease (ADPKD) is the most common monogenic life-threatening human disease. The vast majority of ADPKD cases is caused by pathogenic variants in the PKD1 (Polycystic Kidney Disease 1) or PKD2 genes. Although the main clinical manifestation of ADPKD is the progressive development of multiple kidney cysts and relatively late gradual loss of renal function, the disease is systemic, including extrarenal manifestations. Cardiovascular manifestations and complications account for considerable morbidity and mortality. The development of arterial hypertension (AH) occurs in 60% of patients before significant decline in renal function. Previous studies revealed endothelial dysfunction and reduced activity of constitutive nitric oxide synthase in subcutaneous resistance arteries of normotensive and hypertensive ADPKD patients. These studies, however, were not able to identify the genetic and molecular basis of this abnormal vascular phenotype, since the causative PKD1 deficiency profile cannot be discriminated in the patient, the potential contributions of the kidney and vascular phenotypes cannot be evaluated separately in the patient, and analysis at different stages of life. Previous results have shown mildly impaired endothelium-dependent relaxation in conductance arteries of Pkd1+/- mice only in response to very low concentrations of acetylcholine (ACh) and at 30 weeks (wk), as well as increased contractility in response to phenylephrine in Pkd1+/- and Pkd2+/- mice at an advanced age. Recently, it was shown that endothelium-specific Pkd1 knockout mice showed lower endothelium-dependent relaxation in mesenteric resistance arteries (MRA) and increased blood pressure (BP). These findings, however, are not applicable to ADPKD, since endothelial cells from patients with ADPKD do not exhibit complete Pkd1 inactivation and this model does not allow investigating the role of Pkd1 deficiency in smooth muscle cells of AMRs nor does it manifest the cystic phenotype. It was crucial, therefore, to conduct this investigation in scenarios of Pkd1 deficiency applicable to human ADPKD. In this context, we analyzed the vascular phenotype of AMRs in the Pkd1+/- (HT) mouse, a noncystic, normotensive model, which reproduces the cellular genetic background of patients with ADPKD1, and of the Pkd1flox/flox:Nestincre (CY) mouse, a cystic, hypertensive model, which reproduces the phenotype of the disease and whose mosaic pattern of Pkd1 inactivation allows the potential evaluation of the two-hit mechanism at the vascular level. Serum urea nitrogen (SUN) did not differ between HT and WT mice at the age of 8-12 wk but showed a slight increase in HT animals at 55-60 wk. We did not observe differences in the concentration-response curves (CRC) to ACh, sodium nitroprusside (NPS) and noradrenaline (NOR) between MRAs of HT and Pkd1+/+ (WT) mice at both ages. We also did not observe alterations in the course of systolic BP from 15 to 55-60 wk between HT and WT animals, as well as in structural and mechanical parameters evaluated by pressure myograph at the age of 55-60 wk. Ultrasonographic analyses did not identify renal cysts in HT animals with 35 and 45 wk. The 8-12-wk CY animals had higher right kidney mass index and SUN than their noncystic controls (Pkd1flox/flox, NC). CY mice showed impaired relaxation in response to ACh at 8-12 wk, but not at 3-4 wk. Although endothelium-dependent relaxation was more impaired in CY than NC mice at the age of 8-12 wk, the CRC to ACh was also altered in these NC animals. The CRC to NPS did not differ between CY mice at both ages, nor the CRC to NOR, evaluated only at 8-12 wk. To conclude, we evaluated the expression profile of genes involved in vascular biology in MRAs of CY and NC mice at both ages. Our data revealed higher expression of Sod1, Sod2, Cat, Nos2, Nos3, Vegfa and Kdr in NC MRAs of 3-4-wk than 8-12-wk-old mice, as well as lower expression of Sod1, Sod2 and Cat in CY mice compared to NC animals at 3-4 wk. Our data revealed that mosaic inactivation of Pkd1 leads to impairment of endothelium-dependent relaxation in MRAs, a finding not identified in Pkd1 haploinsufficiency. These results suggest that a two-hit genetic mechanism is likely determinant for the development of this phenotype. Our findings also suggest that the impaired endothelium-dependent relaxation associated with ADPKD is mainly caused by long-term PKD1 deficiency, although chronic AH may also play a role in this dysfunction. Finally, our results suggest that impaired local antioxidant defense in resistance vessels may contribute to the defective vascular phenotype in ADPKD, as well as to AH