A jelen vizsgálatban egy akut intravénás 0.9%-os sóoldat, 3%-os sóoldat és izotóniás glükóz infúziójának az u-AQP2-re és az u-ENaCγ-re egy egészséges alanyokon végzett randomizált, crossover vizsgálatban. A cél a transzportaktivitás értékelése volt az aquaporin 2 vízcsatornákon és az epiteliális nátriumcsatornákon keresztül a nefron disztális részének fő sejtjeiben.
Az infúzió alatt és a közvetlenül azt követő időszakban adaptív élettani változások mennek végbe a vesefunkcióban és a vazoaktív hormonokban. Így a hatásváltozók fő változásai várhatóan az infúzió után következnek be. Jelen vizsgálatban különös figyelmet fordítottunk a hatásváltozók változásaira az infúzió utáni utolsó időszakban (Post infusion 210-240), azaz 60-90 perccel az infúzió befejezése után. Ebben az időszakban az u-AQP2 emelkedett a hipertóniás és izotóniás sóoldatinfúzió után, és csökkent a glükózinfúzió után. Ugyanakkor az u-ENaCγ nőtt a hipertóniás sóoldat infúzió után, és változatlan maradt az izotóniás sóoldat és a glükóz infúzió után.
U-AQP2 hipotóniás és izotóniás sóoldat és izotóniás glükóz infúzió után
Aquaporin-2 (AQP2) a gyűjtőcsatorna fő sejtjeiben található és az apikális plazmamembránban expresszálódik . A vazopresszin (AVP) szabályozza az AQP2-t a bazolaterális membránban lévő V2 receptorokhoz kötődve, . Az AVP rövid távú expozíciója az AQP2-t tartalmazó intracelluláris vezikuláknak az apikális membránba történő mozgását és beillesztését okozza, és növeli a vízpermeabilitást és az abszorpciót . A hosszú távú szabályozás órák és napok alatt történik, és az AVP által szabályozott géntranszkripció okozza, ami az AQP2 egészsejtes mennyiségének növekedését eredményezi . Patkányokon végzett kísérletek azt mutatták, hogy a dDAVP infúziója megnövelte az u-AQP2-t . Ez összhangban van azzal a nézettel, hogy az AQP2 csatornák megnövekedett szállítása az apikális membránhoz az AQP2 fokozott kiválasztását eredményezi az AVP-vel történő stimulációt követően . A gyűjtőcsatornában lévő AQP2 körülbelül 3%-a ürül a vizeletbe , de a mögöttes mechanizmusok ismeretlenek.
A térfogatnövelés 3%-os hipertóniás sóoldattal a hipotalamikus osmoreceptorok küszöbértékét meghaladóan növeli a plazma ozmolaritását, ami AVP felszabadulását és az u-AQP2 ezt követő növekedését váltja ki. Saito és munkatársai szignifikáns kapcsolatot találtak az AQP2 vizeletkiválasztása és a p-AVP között egészséges alanyokban 5%-os hipertóniás sóoldat infúzió után . Pedersen és munkatársai pozitív korrelációt találtak az u-AQP2 és a p-AVP között 24 órás vízmegvonás alatt és 3%-os hipertóniás sóoldat infúzió után . Így korábbi, embereken végzett vizsgálatok kimutatták, hogy az AQP2 vízcsatornák aktivitása meghatározható az u-AQP2 mérésével . Meglepő módon Baumgartner és munkatársai egészséges önkéntesekben nem találtak változást az u-AQP2-ben 2,5%-os NaCl infúzió után, annak ellenére, hogy mind a vizelet ozmolaritása, mind az AVP jelentősen emelkedett . Az orális vízterhelés azonban 3-4-szer nagyobb volt az infúzió előtt, mint a mi vizsgálatunkban. Így az infúzió előtti nagy vízterhelés felülírhatta a hipertóniás sóoldat stimuláló hatását. A várakozásoknak megfelelően vizsgálatunk azt mutatta, hogy az u-AQP2 3% NaCl után emelkedett, a vizelet ozmolaritásának megfelelő emelkedésével és a CH2O csökkenésével. Eredményeink tehát a distalis tubulusokban az aquaporin-2 vízcsatornákon keresztül történő fokozott vízvisszaszívásra utalnak. Az u-AQP2 növekedését megelőzően a hipertóniás sóoldat-infúzió által kiváltott p-osm és p-AVP hirtelen emelkedése következett be. Állatkísérletek kimutatták, hogy a hipertónia az AQP2 expressziójának felszabályozását okozhatja az apikális membránban, hasonlóan ahhoz, amit az AVP önmagában elért . Nem zárható ki, hogy ez aktív szerepet játszhat az u-AQP2 fokozott kiválasztásában. Valószínűleg a megnövekedett vízvisszaszívást a p-AVP növekedése közvetítette. Az u-AQP2 a vizsgálati nap folyamán tovább emelkedett, ami arra utal, hogy az AQP2 csatornák az emelkedett p-AVP hatására az apikális membránban behelyezettek és aktívak maradtak.
Az izotóniás sóoldat beadása csökkenti a frakcionált víz- és sóvisszaszívást a proximális tubulusokban állatokban . Jelen vizsgálatban a 0,9%-os NaCl infúzió u-AQP2-ben, u-osm-ban és CH2O-ban ugyanazt a választ okozta, mint a 3%-os NaCl infúzió, bár kisebb mértékben. A p-osm kis mértékben emelkedett, a 0,5%-os emelkedésnek megfelelő 286 mosmol/kg-os maximális szintig. Ez az emelkedés az osmoreceptor küszöbérték alatt van, és nem láttunk, és nem is vártunk jelentős változást a p-AVP-ben. Ezért az AVP nem lehetett az AQP2 fő szabályozója 0,9%-os NaCl alatt. Valószínűleg az AQP2-n keresztüli fokozott víztranszport egy kompenzációs jelenség, amely ellensúlyozza a vese vízfelvételének csökkenését a proximális tubulusokban, ami izotóniás térfogatnövelés után következik be. A mechanizmus hátterében a natriuretikus peptidrendszer fokozott aktivitása állhat .
Az 5%-os glükóz infúziója a szervezet összes folyadékfázisában eloszló térfogatbővülést okoz, a plazmatérfogat csak nagyon kis mértékű növekedése mellett. Ezt szemléltetik a plazmaalbumin mérései, ahol a koncentrációk 240 perc múlva gyakorlatilag megegyeztek a kiindulási értékkel (4. táblázat), ami azt jelzi, hogy az extracelluláris folyadékban nem történt változás. Tudomásunk szerint egyetlen tanulmány sem mérte az u-AQP2-t glükózinfúzió után. Egy egészséges alanyokon végzett vizsgálat kimutatta, hogy 15 percig tartó 20 ml/kg szájon át történő vízterhelést követően (átlagos bevitel 1605 ml) az u-AQP2 210 perc után 17%-kal csökkent. Egy nemrégiben végzett vizsgálatban az alanyok 15 percen keresztül 20 ml/kg szájon át történő vízterhelést kaptak (átlagos bevitel 1389 ml), amit követően 240 perc után 27%-kal csökkent az u-AQP2 . Mind a plazma ozmolaritás, mind a p-AVP csökkent. Így kimutatták, hogy az u-AQP2 csökken a vízdiurézis során az orális vízbevitel után .
Vizsgálatunkban az alanyok átlagosan 1736 ml glükózt kaptak IV. Az infúzió utáni utolsó időszakban bekövetkezett a várt vízhajtási válasz, az u-AQP2cr 16%-os csökkenése, az u-osm csökkenése és az UO és CH2O növekedése. A plazma ozmolaritás 285 mosm/kg-ról 280 m0sm/kg-ra, azaz 2%-kal csökkent, de a p-AVP kísérő csökkenése nélkül. Eredményeink a víz csökkent reabszorpciójára utalnak az aquaporin-2 vízcsatornákon keresztül a disztális tubulusokban izotóniás glükóz infúzió után. A p-AVP változásának hiánya először is azzal magyarázható, hogy az alanyok az infúzió megkezdése előtt 1225 ml orális vízterhelést kaptak, és ez elnyomhatta az AVP-t az azt megelőző alapállapotokban. Másodszor, a p-AVP-koncentráció mérése lehet, hogy nem elég érzékeny a kis mértékű csökkenés kimutatásához. A nemrégiben felfedezett Apelin peptid is szerepet játszhat. Az apelin a hipotalamusz magnocelluláris neuronjaiban az AVP-vel együtt kolozalizálódik. Egészséges férfi önkéntesekben a plazma ozmolaritásának vízterheléssel történő csökkentése szerény mértékben csökkentette a p-AVP-t, de a p-Apelin gyorsan nőtt . Az apelin szabályozása ellentétes az AVP-ével, és az adatok arra utalnak, hogy az apelin az AVP-hez hasonlóan részt vehet a vízhomeosztázis szabályozásában . Nem mértük a p-Apelin-t, de érdekes lehetett volna a plazma apelin-t a p-AVP-vel párhuzamosan vizsgálni különböző térfogatnövelő körülmények között.
Az u-AQP2 az infúzió utáni utolsó időszakban a hipertóniás és izotóniás sóoldat infúzió után közel azonos mértékben nőtt, míg az izotóniás glükóz infúzió után jelentős csökkenés volt tapasztalható. Az u-AQP2 változásának késleltetésére az lehet a lehetséges magyarázat, hogy az AVP változásainak a fősejtre gyakorolt hatása – akár az AQP2 apikális membránba való beillesztése, akár az AQP2 eltávolítása révén – néhány percig tart, de több percbe telik, amíg a hatás az u-AQP2 vizelettel történő kiválasztásában jelentkezik.
U-ENaCγ hipotóniás és izotóniás sóoldattal és izotóniás glükózzal történő infúzió után
A nátrium transzport a gyűjtőcsatornán keresztül az epithelialis nátriumcsatornán keresztül történik, és a szűrt nátrium 3-5%-ának reabszorpciójáért felelős . Az ENaC három különböző alegységből áll: α, β és γ és a fősejtek apikális plazmamembránján lokalizálódik . Az ENaC az aldoszteron célpontja, amely a mineralokortikoid receptorra hat. Az aldoszteron az ENaC alegységek intracelluláris helyekről az apikális membránba történő átcsoportosításával, valamint a géntranszkripció megváltoztatásával növeli a nátrium transzportját . Míg az aldoszteron hatása órák vagy napok alatt jelentkezik, egy másik szinergista útvonal az AVP-t foglalja magában . A patkányok kérgi gyűjtőcsatornáiban az AVP a V2 receptorokhoz kötődik, serkenti a cAMP-ot és növeli a nátrium reabszorpciót az ENaC-nek az apikális membránba való beilleszkedésének és kereskedelmének elősegítésével, ami a csatorna aktivitás gyors változását idézi elő . A közelmúltban embereken végzett vizsgálatok kimutatták, hogy az AVP a V2 receptorokon keresztül serkenti az ENaC által közvetített nátrium reabszorpciót a fő sejteken keresztül .
Az ENaC frakciói normális esetben a vizelettel ürülnek. Az ENaC-frakciók mennyisége feltehetően tükrözi a nátriumtranszport aktivitását az epiteliális nátriumcsatornákon keresztül, ahogyan az u-AQP2 is tükrözi az AQP2 vízcsatornák funkcionális állapotát. A közelmúltban csoportunk új módszert vezetett be a distalis tubulusok fő sejtjeinek nátrium-reabszorpciójának értékelésére. Lauridsen és munkatársai szignifikáns korrelációt mutattak ki a vizelettel történő nátriumkiválasztás változásai és a béta-frakció (u-ENaCβ) vizeletkiválasztásának változásai között egészséges emberekben . Úgy tűnik, hogy az u-ENaCβ az ENaC-n keresztül történő nátriumtranszport biomarkerként használható. Jelen tanulmányban a hámfehérje nátriumcsatornák fehérjéjének gamma-frakcióját mértük, hogy értékeljük a γ-ENaC expressziójának és az ENaC-n keresztüli nátriumtranszportnak a felfelé és lefelé történő szabályozását, amint arról korábban a csoportunk beszámolt .
A nátrium-klorid-szimporter (NCC) a disztális konvolúciós tubulusokban (DCT) a másik fő nátrium-reabszorpciós útvonal. A DCT-ben történő nátrium-reabszorpció alapvető fontosságú a gyűjtőcsatorna fő sejtjeihez történő nátriumszállítás mennyiségének meghatározásához. Széles körben elfogadott, hogy az NCC-t az Ang II és az aldoszteron szabályozza. Vizsgálatok azt is kimutatták, hogy a magas AVP növeli az NCC foszforilációját, és feltehetően nagyobb nátrium-reabszorpciót eredményez .
Kísérletes állatkísérletek kimutatták, hogy az izotóniás és hipertóniás sóoldat IV csökkentette a nátrium reabszorpcióját a proximális tubulusokban, és ezáltal növelte a nátrium mennyiségét a vizeletben . Andersen LJ és munkatársai a hipertóniás és izotóniás sóoldat hatását vizsgálták egészséges, ellenőrzött étrenden élő alanyokon. Az alanyok intravénás nátriumterhelést kaptak 25 ml/kg izotóniás sóoldattal vagy 4,5 ml/kg 3%-os hipertóniás sóoldattal 90 percen keresztül . A vizelettel történő nátriumkiválasztás mind izotóniás, mind hipertóniás sóoldat hatására megnőtt, a hipertóniás sóoldat utáni natriurézis meghaladta az izotóniás sóoldat utáni natriurézist. A plazmanátrium és a plazma ozmolaritás jelentősen megnőtt a hipertóniás sóoldatot követően, csakúgy, mint a p-AVP. Vizsgálatunk azt mutatta, hogy a 3%-os NaCl-infúzió növelte az u-ENaCγ, a FENa, a p-Osm, a p-Na és a p-AVP értékét. Eredményeink tehát az ENaC-n keresztül történő fokozott nátrium-reabszorpciót tükrözik a fő sejtekben, és ezen túlmenően megerősítették az Andersen és munkatársai eredményeit. A megnövekedett u-ENaCγ részben a vese nátriumfelszívódásának jelentős csökkenésével magyarázható a nefron proximális részén, amelyet a disztális rész abszorpciójának növekedése kompenzál és korrigál. A p-AVP közvetlenül a 3%-os NaCl-infúzió után észlelt emelkedése azonban arra is utalhat, hogy a megnövekedett u-ENaCγ-t az AVP hatása okozza. A megnövekedett nátriummozgás a lumenből a sejtbe az ENaC-en keresztül elméletileg a ROMK-csatornákon keresztül történő káliumszekréciót hajtaná . Meglepő módon a vizelettel történő káliumkiválasztás csökkenését mértük. Ez az ENaC által közvetített nátriumtranszport jelentős szerepe ellen szólhat. Ha az NCC növelné a nátrium reabszorpciót, mind a proximális reabszorpció csökkenésének kompenzálására, mind a magas p-AVP miatt, akkor kevesebb nátriumot szállítana az ENaC, és így nem történne káliumszekréció. Az NCC lehetséges szerepe a hipertóniás sóoldat infúzióját követően pusztán spekulatív, mivel nem mértük az NCC aktivitását. Talán nem láttuk a káliumszekrécióra gyakorolt pozitív hatást az általunk meghatározott időn belül. A káliumtranszport azonban összetett, és a káliumtranszportot moduláló tényezők, mint például a megváltozott tubuláris áramlás és az aldoszteron, sokfélék.
Izotóniás sóoldattal történő térfogatnövelés után az onkotikus nyomás kissé csökken, ami azonnal a GFR növekedéséhez és kisebb vízreabszorpcióhoz vezet a proximális tubulusban. A GFR és az UO kibocsátás kis mértékű növekedését mértük. A nátriumkiválasztás nőtt, de az u-ENaCγ, a p-Na, a p-osm és a p-AVP változatlan maradt, így az eredmények megfelelnek a várakozásainknak. Ami a NCC-t illeti, nem várnánk változást a NCC által közvetített nátrium-reabszorpcióban izotóniás sóoldat alatt.
Vízdiurézis során még egyetlen tanulmány sem értékelte az u-ENaCγ-t. A vízdiurézis során. Vizsgálatunkban az u-ENaCγ csökkenésének tendenciáját mértük glükózinfúzió után, ami a fősejtben az ENaC-en keresztül történő nátrium-reabszorpció kismértékű csökkenését tükrözi. Amint korábban említettük, a glükózinfúzió után a p-ozmolalitás 2%-os csökkenését mértük, aminek elméletileg az AVP csökkenését kellene kiváltania. A p-AVP csökkenését nem észleltük, feltehetően az előzetes orális vízterhelés okozta alacsony p-AVP miatt, vagy azért, mert a p-AVP koncentrációjának mérése nem elég érzékeny a kis változások észleléséhez. Feltételezhető, hogy az u-ENaCγ csökkenése annak tudható be, hogy az AVP nem kötődik a V2-receptorokhoz a fősejt basolaterális membránjában. Az AVP-stimuláció hiánya az ENaC-csatornák fokozott endocitózisához vezet a membránfelszínről az újrahasznosító vezikulákba, ezáltal csökken a nátrium reabszorpciója .
Így az infúzió utáni utolsó időszakban az u-ENaCγ jelentősen megnőtt hipertóniás sóoldat-infúzió után, nagyjából azonos szinten volt izotóniás sóoldat után, és csökkent vagy inkább csökkent glükózinfúzióra adott válaszként. A p-osm és a p-AVP emelkedése a 3%-os NaCl-infúzió leállítása után azonnal megfigyelhető volt. Az u-ENaCγ késleltetése és állandó szintje a hipertóniás sóoldatot követően azzal a ténnyel magyarázható, hogy az ENaC-csatornák intracelluláris depóniáinak az apikális membránba történő transzportjának növekedése néhány percig tart, de az ENaC vizeletbe történő kiválasztása az AVP-vel történő stimulációt követően több percig tart.
Vasoaktív hormonok
A renin-angiotenzin-aldoszteron rendszer (RAAS) az AVP-n kívül a renális nátriumkiválasztás és ezáltal a test folyadékmennyiségének kulcsfontosságú szabályozója. Jól ismert, hogy a nátriumhiány aktiválja és a krónikus nátriumterhelés csökkenti a RAAS-t . In vitro és in vivo vizsgálatok kimutatták, hogy az aldoszteron stimulálja a mineralokortikoid receptort a nátrium transzportban részt vevő fehérjéket kódoló gének, azaz az ENaC és a Na,K-ATPáz fokozott átírására.
A vérmennyiség változásával kapcsolatos számos vizsgálat kimutatta, hogy az akut változások a renin-angiotenzin-aldoszteron rendszer inverz beállításával járnak . Jelen vizsgálatban a 3%-os és 0,9%-os sóoldattal történő térfogatnövelés a PRC, a p-AngII és az Aldo hasonló és szignifikáns csökkenését eredményezte, ami összhangban van az extracelluláris térfogat növekedésével. Ez összhangban van a korábbi tanulmányokkal .
A glükóz infúzió után nem mértünk szignifikáns változást a PRC-ben, a p-AngII-ben vagy a p-Aldo-ban. Ez várható volt, mivel a glükóz infúzió nem okoz jelentős változást az extracelluláris térfogatban. Vizsgálatunkat nem úgy terveztük, hogy lehetővé tegyük az aldoszteron bármilyen szabályozó hatását, mivel az aldoszteron hatása órák vagy napok alatt jelentkezik. Ezért az ENaC szabályozásában más tényezőknek kell szerepet játszania.
Erősségek és korlátok
A vizsgálat fő erőssége az volt, hogy randomizált crossover vizsgálatnak tervezték, egészséges fiatal férfiak és nők homogén csoportjával. A vizsgálati körülmények nagyon jól meghatározottak voltak az étrend, a nátrium- és folyadékbevitel tekintetében. Így az eredményeket nem zavarta meg az eltérő só- vagy vízháztartás. Ez a vizsgálat csak a térfogattágítás akut hatásait vizsgálta. Kétségtelen, hogy további információkat nyerhettünk volna a térfogattágítás hosszú távú hatásairól és az AQP2 és az ENaCγ vizeletkiválasztásáról, ha az infúzió utáni időszak hosszabb lett volna. Ezenkívül a vizsgálat nem volt placebokontrollált, elhanyagolható mennyiségű 0,9%-os sóoldat infúziója révén. Ez megkülönböztethette volna a térfogattágítás hatásait a víz- és sóvisszaszívás általános változékonyságától. Ebben a vizsgálatban nem volt lehetőség ANP-méréseket végezni. Ez pozitívan járulhatott volna hozzá az eredményeinkhez.