Diskuse
Příjem vysokého množství soli je rizikový u kardiovaskulárních onemocnění (Alves da Silva et al. 2003). Hromadící se důkazy z klinických a experimentálních výzkumů v posledních dvou desetiletích prokázaly, že renální a kardiovaskulární onemocnění, včetně hypertenze, mohou být naprogramována již ve fetálním původu (Guyton et al. 1972, Hoy et al. 1999, Woods 2000, Barker 2002, do Carmo Pinho et al. 2003, Logan 2006, Bagby 2007, Blache et al. 2007, Tay et al. 2007, 2012, Gluckman et al. 2008). Tato studie přinesla nové informace o vlivu vysokého příjmu soli během těhotenství na lokální vývoj RAS ledvin plodu ve vztahu k dlouhodobým dopadům na potomstvo.
Po dvouměsíčním příjmu HSD během těhotenství se zvýšila osmolalita plazmy matky a hladina Na+ jako u dospělých (da Silva et al. 2003). Plazmatická osmolalita plodu a Na+ byly rovněž zvýšeny příjmem soli matkou během těhotenství. Pozorovaná osmolalita krve plodu a hladiny Na+ mohly být důsledkem dvou hlavních zdrojů. Jedním byla sůl z mateřského oběhu procházející placentou, druhý mohl souviset s vlastní regulací plodu při zvýšené hladině Na+. Proto jsme měřili hodnoty fetální moči u zvířat při vědomí a bez stresu in utero. Výsledky ukázaly, že objem moči plodu se významně snížil, zatímco osmolalita moči, koncentrace Na+ a Cl- a také poměr Na+:K+ se zvýšily, poměr Na+:Cl- v moči plodu vůči průtoku se také zvýšil, což naznačuje, že ledvinové systémy plodu byly funkční tváří v tvář výzvě v podobě zatížení solí. Údaje o vylučování ledvin plodu navíc doplnily informaci o tom, že příjem soli matkou během těhotenství mohl ovlivnit funkce ledvin plodu.
V této studii se hmotnost ledvin plodu ani jeho těla vlivem HSD statisticky nezměnila; poměr hmotnosti ledvin k tělesné hmotnosti se však významně snížil, což svědčí o relativně špatném vývoji ledvin plodu v podmínkách vysokého obsahu soli, ačkoli snížení tohoto poměru mohou způsobit i jiné možnosti. Předchozí studie ukázaly, že i jiné environmentální inzulty během těhotenství mohou způsobit malou velikost nebo špatný vývoj ledvin plodu (Digby et al. 2010, Mao et al. 2010). V budoucích studiích týkajících se vývoje je vhodné zvážit měření příjmu potravy. Při testování funkčního vlivu příjmu soli se zdá, že změny objemu moči a elektrolytů představují akutní ochranné mechanismy k odstranění přebytečné soli z těla plodu. V této studii se sice CRE v séru plodu významně nezměnila, ale koncentrace BUN a poměr BUN:CRE se zvýšily. BUN a CRE, běžně používané ukazatele renálních funkcí (Mao et al. 2010), mohou odrážet glomerulární filtraci a renální funkce. Je pozoruhodné, že v této studii byl BUN plodu zvýšen, zatímco BUN matky tváří v tvář vysokému příjmu soli zvýšen nebyl. To by mohlo souviset s tím, že renální funkce plodu byly nezralé (Drukker & Guignard 2002). Spolu s důkazy o sníženém poměru hmotnosti ledvin k tělesné hmotnosti tyto údaje naznačují, že vývoj ledvin plodu by mohl být ovlivněn příjmem soli matkou a schopnost ledvin plodu reagovat na příjem soli byla jiná než u matek nebo jsou ledvinové funkce plodu zranitelnější vůči environmentálním inzultům.
Endokrinní dráha je klíčovým mechanismem v kontrole ledvinových funkcí. Není divu, že po vysokém příjmu soli došlo ke zvýšení ADH v plazmě matek (Kjeldsen et al. 1985). Ačkoli je dobře známo, že zvýšená osmolalita může stimulovat uvolňování ADH, byl to nový důkaz, že ADH v plazmě plodu může být významně zvýšen příjmem soli matkou. ADH hraje důležitou roli v rovnováze tělesných tekutin prostřednictvím renálního vylučování (Ranadive & Rosenthal 2011). Tento neurohypofyzární hormon je zodpovědný za zvýšení absorpce vody ve sběrných kanálcích ledvin, a to prostřednictvím zvýšení propustnosti vody indukcí translokace vodních kanálků aquaporin-CD ve sběrných kanálcích (Nielsen et al. 1995). To může vysvětlovat, proč se v této studii snížil objem moči plodu při vysokém příjmu soli matkou. Měřili jsme také hladiny ALD, protože tento steroidní hormon působí na distální tubuly ledvin a sběrné kanálky a způsobuje konzervaci sodíku a retenci vody. Plazmatický ALD zůstal nezměněn, zatímco ADH byl zvýšen, což ukazuje na ADH zprostředkovanou regulaci ledvin plodu během příjmu soli matkou.
Systém renin-angiotenzin-ALD je důležitou endokrinní cestou v řízení renálních funkcí (Fitzsimons 1998). Vysoký příjem soli nejenže snižuje mateřský plazmatický Ang II, jak bylo prokázáno u dospělých modelů (Ding et al. 2010), ale také snižuje koncentrace fetálního Ang II v cirkulaci. Spolu s důkazy o nezměněné fetální PRA a renální reninové mRNA a proteinu tato data naznačují, že mechanismy snížení plazmatického Ang II by mohly být mimo ledviny. Jednou z možností v této cestě může být snížení jaterní AGT, která je primárním zdrojem prekurzoru plazmatického Ang II (Fitzsimons 1998). Tento předpoklad však nepodporuje skutečnost, že hladiny Ang I u matky i plodu se po vysokém příjmu soli nezměnily. Vzhledem k tomu, že ACE jsou rozhodující při přeměně Ang I na Ang II nebo Ang(1-7), je velmi pravděpodobné, že základní mechanismus snížení hladin Ang II u plodu v důsledku vysokého příjmu soli souvisel s těmito ovlivněnými konvertujícími enzymy. Předchozí studie (Stevens & Lumbers 1986, Boyce et al. 2008) ukázaly, že vysoký obsah soli snižuje hladinu reninu u dospělých ovcí. Rozdíl ve výsledcích u reninu by mohl souviset s rozdílnými podmínkami pro HSD použitými v našem a jejich pokusech. Stevens & Lumbers (1986) a Boyce et al (2008) neprokázali téměř žádný rozdíl v plazmatickém sodíku nebo plazmatické osmolalitě plodu ve skupině HSD a vylučování sodíku močí plodu ani osmolalita moči se nezměnily. HSD (40 dní 210 g Na+ denně) však byla u krav spojena se zvýšením plazmatického sodíku plodu a osmolality (Rouffett et al. 1990). Deloof et al. (2000)) zjistili u březích potkanů zvýšení sodíku v plazmě plodu při HSD matky. V této studii jsou hladiny reninu u matky a plodu podobné a příjem vysokého množství soli byl spojen se zvýšením osmolality a Na+. Rozdílné výsledky mezi těmito studiemi mohou souviset se stupněm a délkou trvání zátěže solí. Předchozí studie navíc naznačovaly, že snížení plazmatické hladiny Ang II povede ke snížení ALD. V této studii byla plazmatická ALD beze změny spojena se zvýšením plazmatického ADH i fetální moči Na+/K+. Je možné, že na regulaci hladin ALD se kromě Ang II mohou podílet i jiné regulační mechanismy tělesných tekutin.
Zda tyto změny u plodu souvisejí s dlouhodobým vlivem, je důležitou otázkou. Naše údaje ukázaly, že když se ovce matky a potomci po narození vrátili do NSD, hladiny Na+ a osmolality v krvi, stejně jako koncentrace BUN a CRE byly ve věku 15 a 90 dnů u kontrolních a experimentálních potomků stejné. Hmotnost těla a ledvin (kromě tělesné hmotnosti v 90 dnech), plazmatické hladiny Ang I, Ang II, ALD a ADH v 90 dnech se rovněž nezměnily. Poměr hmotnosti ledvin a tělesné hmotnosti byl však stále významně nižší a poměr BUN:CRE byl vyšší jak u 15denních, tak u 90denních potomků vystavených prenatálnímu vysokému obsahu soli. To naznačuje, že některé změny plodu in utero způsobené environmentálními inzulty mohly být po narození zvráceny, pokud byly postnatální podmínky korigovány, zatímco jiné změny se objevily s dlouhodobým vlivem, což přidává nové informace o vztahu mezi prenatálními změnami ledvin a postnatálním zdravím.
Lokální renální RAS hraje důležitou roli v buněčné proliferaci a apoptóze (Xu et al. 2009) a intrarenální komponenty RAS zprostředkovávají nefrogenezi (Woods & Rasch 1998, Guron & Friberg 2000), stejně jako renální funkce. Růst fetálních ledvin může být regulován prostřednictvím receptorů AT1 (Guron & Friberg 2000, Xu et al. 2009). Dietní manipulace se sodíkem vyvolala orgánově specifickou modulaci exprese AT1 a AT2 v ledvinách (Ruan et al. 1997). Tato studie jako první hodnotila vliv prenatálního vysokého příjmu soli na expresi klíčových prvků lokálního RAS (renin, AGT, ACE, ACE2, AT1 a AT2) ve fetální ledvině. Výsledky ukázaly, že exprese mRNA a proteinu AGT byla významně zvýšena v ledvinách plodů a potomků vystavených HSD, zatímco hladiny mRNA a proteinu reninu v ledvinách plodů a potomků se nezměnily. V systémovém RAS pochází AGT především z jater, zatímco renin především z ledvin (Pereira et al. 2009, Urushihara & Kobori 2011). Skutečnost, že hladina mRNA i proteinu reninu se nezměnila, dále podpořila endokrinologické zjištění, že plazmatický renin zůstal v této studii nezměněn. AGT je prekurzorem angiotenzinových peptidů, jako jsou renin a ACE, což jsou dva klíčové enzymy pro produkci různých peptidů RAS (Shi et al. 2010). Ačkoli hladina reninu se nezměnila, hladina mRNA a proteinu ACE v ledvinách plodu a potomků byla výrazně změněna. ACE mění Ang I na Ang II, zatímco ACE2 hraje rozhodující roli při tvorbě Ang(1-7; Shi et al. 2010). Je pozoruhodné, že zvýšení renálního ACE a poměru ACE:ACE2, stejně jako snížení ACE2 v této studii silně naznačuje možnost zvýšení renálního lokálního Ang II a snížení Ang(1-7). U dospělých hrají Ang II i Ang(1-7) důležitou roli v regulaci renální hemodynamiky. ACE a ACE2 jsou kontraregulační enzymy při kontrole hladin angiotenzinových peptidů (Shi et al. 2010). Naše zjištění naznačují posun směrem k větší syntéze ACE v ledvinách a snížení metabolismu Ang II prostřednictvím ACE2, stejně jako snížení Ang(1-7) v ledvinách. Inhibitory ACE nebo blokátory receptorů AT1 používané v těhotenství vedou k dysplazii ledvin plodu, což naznačuje, že pro normální vývoj ledvin je rozhodující intaktní a vyvážený RAS (Jones et al. 1990). Snížení renálního ACE2 i zvýšení poměru ACE:ACE2 vlivem prenatálního vysokého obsahu soli by mohlo být pravděpodobným rizikem při onemocnění ledvin a kardiovaskulárních onemocnění.
V této studii byla po expozici prenatálním HSD exprese AT1 v mRNA i proteinu významně zvýšena v ledvinách plodu i potomků s výjimkou jeho proteinu ve věku 90 dnů a exprese AT2 byla významně zvýšena v ledvinách plodu, ačkoli tyto změny u potomků vymizely. Poměr exprese mRNA a proteinu AT1:AT2 v ledvinách potomků byl však významně zvýšený. Absolutní nebo relativní zvýšení AT1 může přispívat k růstu a apoptóze buněk (Fitzsimons 1998, Mao et al. 2009) v ledvinách. Tato studie prokázala, že ledvinové AT1/AT2 mohou být v ledvinách významně změněny prenatálními HSD. Kromě toho jsme zaznamenali, že změněná exprese AT2 v ledvinách plodu i proteinu AT1 v 90 dnech mohla u potomků vymizet, což opět naznačuje, že některé změny plodu in utero vlivem prostředí mohou být po narození zvráceny a vysvětlením mohou být různé postnatální ledviny reagující na rozdílné prostředí. Význam tohoto zjištění spočívá v tom, že poskytuje smysluplné informace pro včasnou prevenci onemocnění dospělých u fetálního původu.
Růst a větvení ureterálního pupenu by navíc mohl být zvýšen Ang II prostřednictvím stimulace AT1/AT2 receptorů, což naznačuje roli RAS v regulaci vývoje ledvin (Esther et al. 1996, Guron et al. 1999, Guron & Friberg 2000). Retardace růstu vyvíjejících se ledvin během gestace vyvolaná antagonisty receptoru AT1 byla spojena se zvýšenou expresí receptoru pro angiotenzin (Kriegsmann et al. 2000), což naznačuje, že růst ledvin plodu je rovněž regulován receptorem AT1. Lze se domnívat, že Ang II může působit buď jako partner růstové signalizace, nebo nezávisle při regulaci vývoje ledvin i při ovlivňování jejich funkcí. Je třeba dále zkoumat, zda snížení hmotnosti ledvin/těla plodu po HSDs souvisí se změněnou expresí klíčových prvků lokálního renálního RAS a jejich receptorů.
Závěrem tato studie prokázala, že HSDs během těhotenství může ovlivnit vylučování moči plodu prostřednictvím signalizace ADH a funkce ledvin plodu v souvislosti s významnými změnami exprese mRNA a proteinu u několika klíčových prvků lokálního renálního RAS a jejich receptorů. Tato zjištění poskytují informace o jemných patofyziologických změnách v ledvinách v důsledku chronické expozice HSDs během těhotenství. Další zkoumání molekulárních cílů odpovědných za pozorované změny může vést k novým přístupům v časné prevenci a léčbě ledvinových a kardiovaskulárních onemocnění fetálního původu.