Kidney's hidden switches: How TRPM3 channels influence blood pressure

Abstract

Transient receptor potential melastatin 3 (TRPM3) is a calcium-permeable non-selective cation channel with broad sensory and metabolic functions, but its role in cardiovascular and renal physiology remains unclear. Given the kidney’s central role in long-term blood pressure regulation, this work investigated whether TRPM3 contributes to renal vascular control and systemic hemodynamics through tubular and sensory mechanisms. A custom ex vivo renal perfusion system was developed, optimized, and validated to study renal vascular responses under physiological conditions. The final servo-controlled peristaltic pump configuration provided stable pressure regulation, minimized variability, and allowed real-time assessment of renal flow and resistance. This system offered high sensitivity for detecting pharmacological and functional changes in renal vascular reactivity, representing a technical advancement for integrative renal physiology studies. Trpm3 knock out mice present a mild but consistent hypotensive phenotype. TRPM3 deficiency increased urinary sodium excretion and reduced circulating plasma volume without altering hematocrit, indicating that enhanced natriuresis accounts for the lower basal blood pressure. Circulating magnesium levels were also decreased, demonstrating that TRPM3 contributes to systemic Mg²¿ homeostasis. Under chronic angiotensin II infusion, wild-type mice developed hypertension, whereas Trpm3-KO animals were protected, maintaining stable arterial pressure. The hypotensive protection was not due to impaired AT1 receptor signalling, as losartan reduced blood pressure similarly in both genotypes. Moreover, renal Trpm3 expression was upregulated in hypertensive mice, correlating with systemic blood pressure, supporting a functional link between TRPM3 activity and increased blood pressure levels. Within the kidney, TRPM3 is predominantly expressed in distal tubular regions, including the macula densa cells, distal convoluted tubule and collecting duct, but not in proximal segments. Functional assays demonstrated that Trpm3-KO kidneys exhibit impaired tubuloglomerular feedback (TGF), reflected in a reduced afferent arteriolar constriction response to elevated tubular Na¿ delivery. This blunted TGF explains the observed increase in sodium excretion and the concomitant decrease in plasma volume in knockout animals. These findings indicate that TRPM3 operates as an osmoresponsive Ca²¿-permeable sensor in macula densa–associated cells, facilitating ATP and adenosine release necessary for TGF signalling. Thus, TRPM3 provides a key regulatory element coupling tubular Na¿ sensing to vascular tone adjustment within the juxtaglomerular apparatus. In the renal vasculature, activation of TRPM3 by pregnenolone sulfate (PS) induced marked vasodilation in pre-constricted vessels, mediated through calcitonin gene-related peptide (CGRP) and nitric oxide (NO) pathways. This effect was absent in Trpm3-KO kidneys and abolished by CGRP receptor or NOS inhibition, confirming a TRPM3-dependent neurogenic mechanism. Immunofluorescence analyses revealed TRPM3 colocalization with perivascular sensory nerve fibres but not with vascular smooth muscle cells, indicating that TRPM3 regulates renal vascular tone indirectly via sensory neurotransmission rather than direct smooth-muscle cells activation. Together, these findings define TRPM3 as an integrative component of renal and vascular regulation. The channel modulates blood pressure through two convergent mechanisms: (1) a juxtaglomerular pathway in which TRPM3 acts as a tubular sensor essential for effective TGF and pressure–natriuresis coupling, and (2) a perivascular sensory pathway mediating vasodilatory control through CGRP and NO. The absence of TRPM3 shifts the pressure–natriuresis relationship toward lower arterial pressure, demonstrating its dominant renal contribution to systemic blood pressure regulation over its vascular effects. No significant sex differences were observed in these mechanisms. In summary, TRPM3 emerges as a new regulator of renal hemodynamics and blood pressure homeostasis. Its coordinated actions on tubular sodium sensing and sensory neurovascular signalling place it at the intersection of renal, vascular, and endocrine control systems. Pharmacological modulation of TRPM3 activity could therefore represent a novel therapeutic strategy for hypertension and related disorders of volume and electrolyte balance.

El canal TRPM3 (canal de potenciales transitorios melastatina 3) es un canal catiónico inespecífico con funciones sensoriales y metabólicas cuyo papel en la fisiología cardiovascular y renal no ha sido todavía aclarado. Dado el papel central del riñón en la regulación de la presión arterial, este trabajo analizó si TRPM3 contribuye al control vascular renal y a la hemodinámica sistémica mediante mecanismos tubulares y nerviosos. Se desarrolló un sistema de perfusión renal ex vivo para estudiar las respuestas vasculares renales en condiciones fisiológicas que proporciona una regulación de presión estable, reduce la variabilidad y permite evaluar en tiempo real el flujo y la resistencia renal. Este sistema muestra alta sensibilidad para detectar cambios farmacológicos y funcionales en la reactividad vascular, representando un avance técnico para los estudios de fisiología renal integrativa. Los ratones Trpm3-KO presentan fenotipo hipotenso leve pero consistente. La deficiencia de TRPM3 incrementa la excreción de sodio y reduce el volumen plasmático circulante, indicando que la natriuresis aumentada explica la menor presión arterial. Bajo infusión crónica de angiotensina II, los ratones-WT desarrollan hipertensión, mientras que los Trpm3-KO son resistentes. Esta protección no se debe a una alteración en la señalización de AT1r, ya que el tratamiento con losartán reduce la presión arterial de forma similar en ambos genotipos. La expresión renal de Trpm3 aumenta en ratones hipertensos, sugiriendo un vínculo funcional entre la actividad de TRPM3 y el incremento de presión arterial. En el riñón, TRPM3 se expresa principalmente en las regiones tubulares distales, mácula densa, túbulo contorneado distal y túbulo colector. Los ensayos funcionales mostraron que los riñones Trpm3-KO presentan un “feedback” túbulo-glomerular (TGF) atenuado, reflejado en una menor vasoconstricción de la arteriola aferente ante el aumento del sodio tubular. Este TGF reducido explica la mayor excreción de sodio y la menor volemia en los animales knock-out. Los resultados indican que TRPM3 actúa como un sensor osmótico en las células de la mácula densa implicado en el TGF. Así, TRPM3 constituye un elemento regulador que acopla la detección tubular de Na¿ con el ajuste del tono vascular dentro del aparato yuxtaglomerular. En la vasculatura renal, la activación de TRPM3 por sulfato de pregnenolona (PS) induce una marcada vasodilatación en vasos precontraídos, mediada por la vía de CGRP y NO. Este efecto está ausente en Trpm3-KO y se bloquea mediante la inhibición del receptor de CGRP o de la NOS, confirmando un mecanismo neurogénico dependiente de TRPM3. Los análisis de inmunofluorescencia muestran TRPM3 en fibras nerviosas sensoriales perivasculares, pero no en células de músculo liso vascular, lo que indica que regula el tono vascular de forma indirecta a través de la neurotransmisión sensorial. En conjunto, estos hallazgos definen a TRPM3 como un componente integrador de la regulación renal y vascular. El canal modula la presión arterial mediante dos mecanismos convergentes: (1) vía yuxtaglomerular, donde TRPM3 actúa como sensor tubular esencial para un TGF eficaz y el acoplamiento presión–natriuresis, y (2) vía sensorial perivascular que media el control vasodilatador a través de CGRP y NO. La ausencia de TRPM3 desplaza la relación presión–natriuresis hacia valores más bajos, demostrando su contribución renal en la regulación de la presión sistémica. No se observaron diferencias significativas entre sexos en estos mecanismos. TRPM3 emerge como nuevo regulador de la hemodinámica renal y de la presión arterial. Sus acciones coordinadas sobre la detección tubular de sodio y la señalización neurovascular lo sitúan en la intersección de los sistemas de control renal, vascular y endocrino. La modulación farmacológica de TRPM3 podría representar una nueva estrategia terapéutica para la hipertensión y otros trastornos relacionados con el volumen y el equilibrio electrolítico.