Diskussion

Die Aufnahme von viel Salz ist ein Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen (Alves da Silva et al. 2003). In den letzten zwei Jahrzehnten häuften sich die Beweise aus klinischen und experimentellen Untersuchungen, dass Nieren- und Herz-Kreislauf-Erkrankungen, einschließlich Bluthochdruck, bereits im Fötus programmiert sein können (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). Die vorliegende Studie lieferte neue Informationen über den Einfluss einer hohen Salzaufnahme während der Schwangerschaft auf die fetale lokale renale RAS-Entwicklung in Bezug auf die langfristigen Auswirkungen auf die Nachkommen.

Nach einer 2-monatigen HSD-Aufnahme während der Schwangerschaft waren die mütterliche Plasmaosmolalität und die Na+-Spiegel wie bei Erwachsenen erhöht (da Silva et al. 2003). Die fetale Plasmaosmolalität und der Na+-Spiegel wurden ebenfalls durch die mütterliche Salzaufnahme während der Schwangerschaft erhöht. Die beobachtete fetale Blutosmolalität und der Na+-Spiegel könnten auf zwei Hauptquellen zurückzuführen sein. Die eine war das Salz aus dem mütterlichen Kreislauf, das die Plazenta durchquerte; die andere könnte mit der fetalen Eigenregulation zusammenhängen, wenn die Na+-Werte erhöht waren. Daher haben wir die fetalen Urinwerte bei den bewussten und unbelasteten Tieren in utero gemessen. Die Ergebnisse zeigten, dass das fetale Urinvolumen signifikant reduziert war, während die Osmolalität des Urins, die Na+- und Cl-Konzentrationen sowie das Na+:K+-Verhältnis erhöht waren, und dass das Na+:Cl–Verhältnis des fetalen Urins in Abhängigkeit von der Flussrate ebenfalls erhöht war, was darauf hindeutet, dass die fetalen Nierensysteme angesichts der Salzbelastung funktionsfähig waren. Darüber hinaus lieferten die Daten über die fetale Nierenausscheidung Informationen darüber, dass die mütterliche Salzaufnahme während der Schwangerschaft die fetalen Nierenfunktionen beeinträchtigen könnte.

In der vorliegenden Studie wurden sowohl das fetale Nieren- als auch das Körpergewicht durch HSDs statistisch nicht verändert; das Verhältnis von Nierengewicht zu Körpergewicht war jedoch signifikant verringert, was auf eine relativ schlechte Entwicklung der fetalen Niere unter den Bedingungen von hohem Salzgehalt hinweist, obwohl auch andere Möglichkeiten eine Verringerung des Verhältnisses verursachen können. Frühere Studien haben gezeigt, dass andere Umwelteinflüsse während der Schwangerschaft zu kleinen oder schlecht entwickelten fötalen Nieren führen können (Digby et al. 2010, Mao et al. 2010). In zukünftigen Studien zur Entwicklung sollte die Messung der Nahrungsaufnahme in Betracht gezogen werden. Beim Testen des funktionellen Einflusses der Salzaufnahme scheinen Veränderungen des Urinvolumens und der Elektrolyte akute Schutzmechanismen zu sein, um überschüssiges Salz aus dem fötalen Körper zu entfernen. In der vorliegenden Studie war zwar der fetale Serum-CRE-Wert nicht signifikant verändert, aber die BUN-Konzentrationen und das BUN:CRE-Verhältnis waren erhöht. BUN und CRE, allgemein verwendete Indikatoren für Nierenfunktionen (Mao et al. 2010), können die glomeruläre Filtration und die Nierenfunktionen widerspiegeln. Bemerkenswerterweise war in der vorliegenden Studie der fetale BUN-Wert erhöht, während der mütterliche BUN-Wert angesichts der hohen Salzaufnahme nicht erhöht war. Dies könnte mit der Tatsache zusammenhängen, dass die fetalen Nierenfunktionen noch nicht ausgereift waren (Drukker & Guignard 2002). Zusammen mit dem Nachweis eines reduzierten Verhältnisses von Nierengewicht zu Körpergewicht deuten die Daten darauf hin, dass die fetale Nierenentwicklung durch die mütterliche Salzaufnahme beeinträchtigt werden könnte und dass die fetale Nierenkapazität als Reaktion auf die Salzaufnahme anders war als die der Mütter oder dass die fetalen Nierenfunktionen anfälliger für Umwelteinflüsse sind.

Der endokrine Weg ist ein Schlüsselmechanismus bei der Kontrolle der Nierenfunktionen. Es ist nicht verwunderlich, dass das mütterliche Plasma-ADH nach hoher Salzaufnahme erhöht war (Kjeldsen et al. 1985). Obwohl bekannt ist, dass eine erhöhte Osmolalität die ADH-Freisetzung stimulieren kann, war dies ein neuer Beweis dafür, dass das fetale Plasma-ADH durch die mütterliche Salzaufnahme signifikant erhöht werden kann. ADH spielt über die renale Ausscheidung eine wichtige Rolle im Flüssigkeitshaushalt des Körpers (Ranadive & Rosenthal 2011). Dieses neurohypophysäre Hormon ist für die Erhöhung der Wasserabsorption in den Nierensammelkanälen verantwortlich, indem es die Wasserdurchlässigkeit erhöht, indem es die Translokation der Aquaporin-CD-Wasserkanäle in den Sammelkanälen induziert (Nielsen et al. 1995). Dies kann erklären, warum das Urinvolumen des Fötus in der vorliegenden Studie während der hohen Salzaufnahme der Mutter reduziert war. Wir haben auch den ALD-Spiegel gemessen, da dieses Steroidhormon auf die distalen Nierentubuli und die Sammelkanäle einwirkt, um die Natriumkonservierung und Wasserretention zu bewirken. Der ALD-Spiegel im Plasma blieb unverändert, während der ADH-Spiegel erhöht war, was auf eine ADH-vermittelte Regulierung der fetalen Nierenfunktion während der mütterlichen Salzzufuhr hinweist.

Das Renin-Angiotensin-ALD-System ist ein wichtiger endokriner Signalweg bei der Kontrolle der Nierenfunktionen (Fitzsimons 1998). Eine hohe Salzzufuhr verringerte nicht nur das mütterliche Plasma-Ang II, wie in Erwachsenenmodellen gezeigt wurde (Ding et al. 2010), sondern reduzierte auch die fetalen Ang II-Konzentrationen im Kreislauf. Zusammen mit dem Nachweis unveränderter fetaler PRA und renaler Renin-mRNA und -proteine deuten die Daten darauf hin, dass die Mechanismen für die Verringerung von Plasma-Ang II außerhalb der Niere liegen könnten. Ein möglicher Mechanismus könnte eine verminderte hepatische AGT sein, die die primäre Quelle für die Vorstufe von Plasma-Ang II ist (Fitzsimons 1998). Diese Annahme wird jedoch nicht durch die Tatsache gestützt, dass sowohl die mütterlichen als auch die fetalen Ang I-Spiegel nach hoher Salzaufnahme nicht verändert wurden. Da ACEs bei der Umwandlung von Ang I in Ang II oder Ang(1-7) eine entscheidende Rolle spielen, ist es sehr gut möglich, dass der zugrunde liegende Mechanismus der durch hohe Salzaufnahme verringerten fetalen Ang II-Spiegel mit den betroffenen Umwandlungsenzymen zusammenhängt. Frühere Studien (Stevens & Lumbers 1986, Boyce et al. 2008) haben gezeigt, dass ein hoher Salzgehalt das Renin bei erwachsenen Schafen verringert. Der Unterschied in den Renin-Ergebnissen könnte mit den unterschiedlichen Bedingungen für die HSDs zusammenhängen, die in unseren und ihren Experimenten verwendet wurden. Stevens & Lumbers (1986) und Boyce et al. (2008) zeigten fast keinen Unterschied im fetalen Plasmanatrium oder der Plasmaosmolalität in der HSD-Gruppe, und die fetale Natriumausscheidung im Urin sowie die Urinosmolalität waren nicht verändert. Allerdings war eine HSD (40 Tage lang 210 g/Tag Na+) mit einem Anstieg des fetalen Plasmanatriums und der Osmolalität bei Kühen verbunden (Rouffett et al. 1990). Bei trächtigen Ratten fanden Deloof et al. (2000)) einen Anstieg des fetalen Plasmanatriums bei mütterlicher HSD. In der vorliegenden Studie sind die mütterlichen und fetalen Reninspiegel ähnlich, und die Aufnahme von hohem Salzgehalt war mit einer erhöhten Osmolalität und Na+ verbunden. Die unterschiedlichen Ergebnisse dieser Studien könnten mit dem Grad und der Dauer der Salzbelastung zusammenhängen. Darüber hinaus deuteten frühere Studien darauf hin, dass verringerte Ang-II-Plasmaspiegel zu einem Rückgang der ALD führen würden. In der vorliegenden Studie war die ALD im Plasma unverändert mit einem Anstieg des Plasma-ADH sowie des Na+/K+ im fetalen Urin verbunden. Es ist möglich, dass außer Ang II auch andere Regulationsmechanismen der Körperflüssigkeiten an der Regulierung der ALD-Spiegel beteiligt sind.

Ob diese fetalen Veränderungen mit einem langfristigen Einfluss zusammenhängen, ist eine wichtige Frage. Unsere Daten zeigten, dass, als die Mutter- und Nachkommenschafe nach der Geburt zu den NSDs zurückkehrten, die Na+- und Osmolalitätswerte im Blut sowie die BUN- und CRE-Konzentrationen im Alter von 15 und 90 Tagen zwischen den Kontroll- und den experimentellen Nachkommen gleich waren. Das Körper- und Nierengewicht (mit Ausnahme des Körpergewichts nach 90 Tagen) sowie die Plasma-Ang-I-, Ang-II-, ALD- und ADH-Spiegel nach 90 Tagen waren ebenfalls unverändert. Allerdings war das Verhältnis von Nierengewicht zu Körpergewicht immer noch signifikant niedriger, und das Verhältnis von BUN zu CRE war sowohl bei den 15 als auch bei den 90 Tage alten Nachkommen, die pränatal hohem Salz ausgesetzt waren, höher. Dies deutet darauf hin, dass einige fötale Veränderungen in utero durch Umwelteinflüsse nach der Geburt rückgängig gemacht werden können, wenn die postnatalen Bedingungen korrigiert werden, während andere Veränderungen mit langfristigem Einfluss auftreten, was neue Informationen über die Beziehung zwischen pränatalen Nierenveränderungen und postnataler Gesundheit liefert.

Das lokale renale RAS spielt eine wichtige Rolle bei der Zellproliferation und Apoptose (Xu et al. 2009), und intrarenale RAS-Komponenten vermitteln die Nephrogenese (Woods & Rasch 1998, Guron & Friberg 2000) sowie die Nierenfunktionen. Das Wachstum der fötalen Niere kann über AT1-Rezeptoren reguliert werden (Guron & Friberg 2000, Xu et al. 2009). Die Manipulation der Natriumzufuhr mit der Nahrung führte zu einer organspezifischen Modulation der AT1- und AT2-Expression in der Niere (Ruan et al. 1997). Die vorliegende Studie war die erste, in der der Einfluss einer hohen pränatalen Salzaufnahme auf die Expression der Schlüsselelemente des lokalen RAS (Renin, AGT, ACE, ACE2, AT1 und AT2) in der fetalen Niere untersucht wurde. Die Ergebnisse zeigten, dass die AGT-mRNA- und Protein-Expressionen in der Niere der Föten und Nachkommen, die HSD ausgesetzt waren, signifikant erhöht waren, während die Renin-mRNA- und Protein-Gehalte in den Föten und Nachkommen nicht verändert waren. Im systemischen RAS stammt AGT hauptsächlich aus der Leber, während Renin hauptsächlich aus der Niere stammt (Pereira et al. 2009, Urushihara & Kobori 2011). Die Tatsache, dass sowohl die mRNA- als auch die Proteinkonzentrationen von Renin unverändert blieben, untermauerte die endokrine Erkenntnis, dass das Plasmarenin in der vorliegenden Studie unverändert blieb. AGT ist ein Vorläufer von Angiotensinpeptiden wie Renin und ACE, die zwei Schlüsselenzyme für die Produktion verschiedener RAS-Peptide sind (Shi et al. 2010). Während Renin unverändert blieb, waren die ACE-mRNA- und -Proteinspiegel in den Nieren der Föten und Nachkommen deutlich verändert. ACE wandelt Ang I in Ang II um, während ACE2 eine entscheidende Rolle bei der Bildung von Ang(1-7; Shi et al. 2010) spielt. Insbesondere der Anstieg des renalen ACE- und ACE:ACE2-Verhältnisses sowie die Abnahme von ACE2 in der vorliegenden Studie deuten stark auf die Möglichkeit einer Zunahme des renalen lokalen Ang II und einer Abnahme von Ang(1-7) hin. Bei Erwachsenen spielen sowohl Ang II als auch Ang(1-7) eine wichtige Rolle bei der Regulierung der Nierenhämodynamik. ACE und ACE2 sind gegenregulierende Enzyme bei der Kontrolle der Angiotensinpeptidspiegel (Shi et al. 2010). Unsere Ergebnisse deuten auf eine Verschiebung hin zu einer verstärkten renalen ACE-Synthese und einem verringerten Metabolismus von Ang II über ACE2 sowie zu einem verringerten Ang(1-7) in der Niere. ACE-Hemmer oder AT1-Rezeptorblocker in der Schwangerschaft führen zu fetalen Nierendysplasien, was darauf hinweist, dass ein intaktes und ausgewogenes RAS für eine normale Nierenentwicklung entscheidend ist (Jones et al. 1990). Eine Verringerung des renalen ACE2 sowie eine Erhöhung des ACE:ACE2-Verhältnisses durch pränatalen Kochsalzkonsum könnte ein wahrscheinliches Risiko für Nieren- und kardiovaskuläre Erkrankungen darstellen.

In der vorliegenden Studie war nach pränataler HSD-Exposition die AT1-Expression sowohl in der mRNA als auch im Protein in der fetalen Niere und in der Nachkommenschaft signifikant erhöht, mit Ausnahme des Proteins im Alter von 90 Tagen, und die AT2-Expression war in der fetalen Niere signifikant erhöht, obwohl diese Veränderungen in der Nachkommenschaft verschwanden. Das Verhältnis der AT1:AT2 mRNA- und Proteinexpression in der Niere der Nachkommen war jedoch signifikant erhöht. Ein absoluter oder relativer Anstieg von AT1 kann zu Zellwachstum und Apoptose (Fitzsimons 1998, Mao et al. 2009) in der Niere beitragen. Die vorliegende Studie zeigte, dass AT1/AT2 in der Niere durch pränatale HSDs signifikant verändert werden kann. Darüber hinaus stellten wir fest, dass die veränderte fetale renale AT2-Expression sowie das AT1-Protein nach 90 Tagen bei den Nachkommen verschwinden konnten, was wiederum darauf hindeutet, dass einige fetale Veränderungen in utero durch Umwelteinflüsse nach der Geburt rückgängig gemacht werden können und dass unterschiedliche postnatale Nieren, die auf unterschiedliche Umwelteinflüsse reagieren, eine Erklärung sein könnten. Die Bedeutung dieses Ergebnisses liegt darin, dass es aussagekräftige Informationen für die frühzeitige Vorbeugung von Krankheiten im Erwachsenenalter liefert, die ihren Ursprung im Fötus haben.

Darüber hinaus konnte das Wachstum und die Verzweigung der Harnleiterknospe durch Ang II über die Stimulierung von AT1/AT2-Rezeptoren verstärkt werden, was auf eine Rolle des RAS bei der Regulierung der Nierenentwicklung hinweist (Esther et al. 1996, Guron et al. 1999, Guron & Friberg 2000). Die durch AT1-Rezeptorantagonisten induzierte Wachstumsverzögerung der sich entwickelnden Niere während der Trächtigkeit war mit einer erhöhten Expression des Angiotensinrezeptors verbunden (Kriegsmann et al. 2000), was darauf hindeutet, dass das Wachstum der fetalen Nieren ebenfalls durch den AT1-Rezeptor reguliert wird. Es liegt nahe, dass Ang II entweder als Partner von Wachstumssignalen oder unabhängig davon die Nierenentwicklung reguliert und die Nierenfunktionen beeinflusst. Ob das verringerte fetale Nieren-/Körpergewicht nach HSDs mit der veränderten Expression der Schlüsselelemente des lokalen renalen RAS und ihrer Rezeptoren zusammenhängt, sollte weiter untersucht werden.

Zusammenfassend konnte in der vorliegenden Studie gezeigt werden, dass HSDs während der Schwangerschaft die fetale Urinausscheidung über ADH-Signale und die fetalen Nierenfunktionen beeinflussen können, und zwar in Verbindung mit signifikanten Veränderungen in der Expression von mRNA und Proteinen in mehreren Schlüsselkomponenten des lokalen renalen RAS und ihrer Rezeptoren. Die Ergebnisse geben Aufschluss über subtile pathophysiologische Veränderungen in der Niere, die auf eine chronische Exposition gegenüber HSDs während der Schwangerschaft zurückzuführen sind. Weitere Untersuchungen zu den molekularen Zielen, die für die beobachteten Veränderungen verantwortlich sind, könnten zu neuen Ansätzen für die frühzeitige Prävention und Behandlung von Nieren- und Herz-Kreislauf-Erkrankungen fötalen Ursprungs führen.