Keskustelu

Runsassuolainen ruokavalio on sydän- ja verisuonitautien riski (Alves da Silva ym. 2003). Viimeisten kahden vuosikymmenen aikana kliinisistä ja kokeellisista tutkimuksista kertynyt näyttö osoitti, että munuais- ja sydän- ja verisuonitaudit, mukaan lukien verenpainetauti, voivat ohjelmoitua sikiöaikana (Guyton ym. 1972, Hoy ym. 1999, Woods 2000, Barker 2002, do Carmo Pinho ym. 2003, Logan 2006, Bagby 2007, Blache ym. 2007, Tay ym. 2007, 2012, Gluckman ym. 2008). Tässä tutkimuksessa saatiin uutta tietoa raskaudenaikaisen runsaan suolan saannin vaikutuksesta sikiön paikallisen munuaisten RAS:n kehitykseen suhteessa jälkeläisiin kohdistuviin pitkän aikavälin vaikutuksiin.

Kahden kuukauden raskaudenaikaisen HSD:n saannin jälkeen äidin plasman osmolaliteetti ja Na+ -pitoisuudet kohosivat aikuisten tapaan (da Silva ym. 2003). Myös sikiön plasman osmolaliteetti ja Na+ -tasot kohosivat äidin raskaudenaikaisen suolan saannin seurauksena. Havaitut sikiön veren osmolaliteetti- ja Na+ -tasot voivat johtua kahdesta pääasiallisesta lähteestä. Toinen oli äidin verenkierrosta istukan kautta tuleva suola; toinen voisi liittyä sikiön omaan säätelyyn, kun Na+ -tasot olivat koholla. Niinpä mittasimme sikiön virtsa-arvot tajuissaan olevilta ja stressaamattomilta eläimiltä kohdussa. Tulokset osoittivat, että sikiön virtsan tilavuus väheni merkittävästi, kun taas virtsan osmolaliteetti, Na+- ja Cl- pitoisuudet sekä Na+:K+-suhde kasvoivat, sikiön virtsan Na+:Cl–suhde virtausnopeuteen nähden parani myös, mikä osoittaa, että sikiön munuaisjärjestelmät ovat olleet toiminnallisia suolakuormitushaasteen edessä. Lisäksi sikiön munuaisten erittymistä koskevat tiedot lisäsivät tietoa siitä, että äidin raskaudenaikainen suolan saanti voisi vaikuttaa sikiön munuaistoimintoihin.

Tässä tutkimuksessa sekä sikiön munuais- että ruumiinpainot eivät muuttuneet tilastollisesti HSD:n vaikutuksesta; munuaispainon suhde ruumiinpainoon pieneni kuitenkin merkitsevästi, mikä viittaa sikiön munuaisten suhteellisen huonoon kehitykseen korkean suolapitoisuuden vallitessa, joskin muutkin vaihtoehdot voivat aiheuttaa suhdeluvun pienenemistä. Aiemmat tutkimukset osoittivat, että muut raskauden aikaiset ympäristövahingot voivat aiheuttaa pienikokoisia tai huonosti kehittyneitä sikiön munuaisia (Digby ym. 2010, Mao ym. 2010). Tulevissa kehitystä koskevissa tutkimuksissa on syytä harkita ruoan saannin mittaamista. Suolan saannin toiminnallista vaikutusta testattaessa virtsan määrän ja elektrolyyttien muutokset näyttävät olevan akuutteja suojamekanismeja ylimääräisen suolan poistamiseksi sikiön elimistöstä. Tässä tutkimuksessa sikiön seerumin CRE ei muuttunut merkittävästi, mutta BUN-pitoisuudet ja BUN:CRE-suhde kasvoivat. BUN ja CRE, jotka ovat yleisesti käytettyjä munuaistoimintojen indikaattoreita (Mao ym. 2010), voivat kuvastaa glomerulussuodatusta ja munuaisten toimintaa. Huomattavaa on, että tässä tutkimuksessa sikiön BUN-arvo nousi, kun taas äidin BUN-arvo ei noussut suuren suolan saannin yhteydessä. Tämä saattaa liittyä siihen, että sikiön munuaistoiminnot olivat kypsymättömiä (Drukker & Guignard 2002). Yhdessä pienentyneen munuaisten painon ja ruumiinpainon välisen suhteen todisteiden kanssa tiedot viittaavat siihen, että äidin suolan saanti voi vaikuttaa sikiön munuaisten kehitykseen ja että sikiön munuaiskyky vasteena suolan saannille oli erilainen kuin äitien tai että sikiön munuaistoiminnot ovat alttiimpia ympäristön aiheuttamille insulteille.

Endokriininen reitti on keskeinen mekanismi munuaistoimintojen säätelyssä. Ei ole outoa, että äidin plasman ADH oli suurentunut suuren suolan saannin jälkeen (Kjeldsen ym. 1985). Vaikka tiedetään hyvin, että kohonnut osmolaliteetti voi stimuloida ADH:n vapautumista, oli uutta näyttöä siitä, että sikiön plasman ADH:ta voi lisätä merkittävästi äidin suolan saanti. ADH:lla on tärkeä rooli elimistön nestetasapainossa munuaisten erittymisen kautta (Ranadive & Rosenthal 2011). Tämä neurofysiologinen hormoni on vastuussa veden imeytymisen lisäämisestä munuaisten keräyskanavissa lisäämällä veden läpäisevyyttä indusoimalla akvaporin-CD-vesikanavien translokaatiota keräyskanavissa (Nielsen ym. 1995). Tämä voi selittää, miksi sikiön virtsamäärä pieneni äidin suuren suolan saannin aikana tässä tutkimuksessa. Mittasimme myös ALD-pitoisuuksia, koska tämä steroidihormoni vaikuttaa munuaisten distaalisiin tubuluksiin ja keräyskanaviin aiheuttaen natriumin säilymistä ja veden pidättymistä. Plasman ALD pysyi muuttumattomana ADH:n ollessa koholla, mikä viittaa ADH:n välittämään sikiön munuaissäätelyyn äidin suolan saannin aikana.

Reniini-angiotensiini-ALD-järjestelmä on tärkeä endokriininen reitti munuaistoimintojen säätelyssä (Fitzsimons 1998). Korkea suolan saanti ei ainoastaan vähentänyt äidin plasman Ang II -pitoisuutta, kuten aikuisten malleissa on osoitettu (Ding ym. 2010), vaan vähensi myös sikiön Ang II -pitoisuuksia verenkierrossa. Yhdessä todisteiden kanssa, joiden mukaan sikiön PRA ja reniinin mRNA ja proteiini pysyivät muuttumattomina, nämä tiedot viittaavat siihen, että plasman Ang II:n vähenemismekanismit voivat olla munuaisten ulkopuolella. Yksi mahdollinen reitti voi olla vähentynyt maksan AGT, joka on plasman Ang II:n esiasteen ensisijainen lähde (Fitzsimons 1998). Tätä oletusta ei kuitenkaan tue se, että sekä äidin että sikiön Ang I -tasot eivät muuttuneet suuren suolan saannin jälkeen. Koska ACE:t ovat ratkaisevassa asemassa Ang I:n muuttamisessa Ang II:ksi tai Ang(1-7)-entsyymiksi, on hyvin mahdollista, että sikiön Ang II -tasojen alenemisen taustalla oleva mekanismi, joka johtui suuresta suolan saannista, liittyi kyseisiin muuntamiseen vaikuttaviin entsyymeihin. Aiemmat tutkimukset (Stevens & Lumbers 1986, Boyce ym. 2008) osoittivat, että korkea suolapitoisuus vähensi reniinin määrää aikuisilla lampailla. Reniinitulosten ero saattaa liittyä erilaisiin HSD-olosuhteisiin, joita käytettiin meidän ja heidän kokeissamme. Stevens & Lumbers (1986) ja Boyce ym. (2008) osoittivat, että sikiön plasman natrium- tai plasman osmolaliteetti ei juuri eronnut HSD-ryhmässä eikä sikiön virtsan natriumin erittyminen eikä virtsan osmolaliteetti muuttunut. HSD (40 päivää 210 g Na+ päivässä) oli kuitenkin yhteydessä sikiön plasman natriumin ja osmolaliteetin lisääntymiseen lehmillä (Rouffett ym. 1990). Raskaana olevilla rotilla Deloof ym. (2000)) havaitsivat sikiön plasman natriumin nousun äidin HSD:n yhteydessä. Tässä tutkimuksessa äidin ja sikiön reniinitasot ovat samankaltaisia, ja runsassuolainen saanti liittyi lisääntyneeseen osmolaliteettiin ja Na+ -pitoisuuteen. Näiden tutkimusten erilaiset tulokset voivat liittyä suolakuormituksen asteeseen ja kestoon. Lisäksi aiemmassa tutkimuksessa esitettiin, että plasman Ang II -tasojen lasku johtaisi ALD:n vähenemiseen. Tässä tutkimuksessa plasman ALD oli muuttumattomana yhteydessä plasman ADH:n ja sikiön virtsan Na+/K+:n lisääntymiseen. On mahdollista, että myös muut elimistön nesteiden säätelymekanismit kuin Ang II voivat osallistua ALD-tasojen säätelyyn.

Onko nämä sikiön muutokset yhteydessä pitkäaikaiseen vaikutukseen, on tärkeä kysymys. Tietomme osoittivat, että kun emo- ja jälkeläislampaat palasivat NSD:hen syntymän jälkeen, veren Na+- ja osmolaliteettitasot sekä BUN- ja CRE-pitoisuudet olivat samat kontrolli- ja koejälkeläisten välillä 15 ja 90 päivän iässä. Myöskään kehon ja munuaisten painot (paitsi kehon paino 90 päivän kohdalla), plasman Ang I-, Ang II-, ALD- ja ADH-pitoisuudet 90 päivän kohdalla eivät muuttuneet. Munuaisten painon ja kehon painon suhde oli kuitenkin edelleen merkittävästi alhaisempi ja BUN:CRE-suhde oli korkeampi sekä 15 että 90 päivän ikäisillä jälkeläisillä, jotka altistuivat prenataalisesti korkealle suolapitoisuudelle. Tämä osoittaa, että jotkin sikiön kohdussa ympäristöhaitoista johtuvat sikiöaikaiset muutokset voisivat peruuntua syntymän jälkeen, jos synnytyksen jälkeiset olosuhteet korjattaisiin, kun taas toiset muutokset ilmenivät pitkäaikaisen vaikutuksen myötä, mikä lisää uutta tietoa synnytystä edeltävien munuaismuutosten ja synnytyksen jälkeisen terveyden välisestä suhteesta.

Lokaalilla munuaisten RAS:lla on tärkeä rooli solujen proliferaatiossa ja apoptoosissa (Xu ym. 2009), ja munuaisten sisäiset RAS-komponentit välittävät nefrogeneesiä (Woods & Rasch 1998, Guron & Friberg 2000) sekä munuaistoimintoja. Sikiön munuaisten kasvua voidaan säädellä AT1-reseptorien kautta (Guron & Friberg 2000, Xu ym. 2009). Ruokavalion natriummanipulaatio indusoi AT1- ja AT2-ekspression elinspesifistä modulaatiota munuaisissa (Ruan ym. 1997). Tämä tutkimus oli ensimmäinen, jossa arvioitiin raskaudenaikaisen korkean suolan saannin vaikutusta paikallisen RAS:n keskeisten elementtien (reniini, AGT, ACE, ACE2, AT1 ja AT2) ilmentymiseen sikiön munuaisissa. Tulokset osoittivat, että AGT:n mRNA- ja proteiiniekspressiot lisääntyivät merkittävästi HSD:lle altistuneiden sikiöiden ja jälkeläisten munuaisissa, kun taas reniinin mRNA- ja proteiinitasot sikiöissä ja jälkeläisissä eivät muuttuneet. Systeemisessä RAS:ssa AGT on peräisin pääasiassa maksasta, kun taas reniini on peräisin pääasiassa munuaisista (Pereira ym. 2009, Urushihara & Kobori 2011). Se, että sekä reniinin mRNA- että proteiinitasot pysyivät muuttumattomina, tuki entisestään endokriinistä havaintoa, että plasman reniini pysyi muuttumattomana tässä tutkimuksessa. AGT on angiotensiinipeptidien, kuten reniinin ja ACE:n, esiaste, jotka ovat kaksi avainentsyymiä erilaisten RAS-peptidien tuotannossa (Shi ym. 2010). Vaikka reniini ei muuttunut, ACE:n mRNA- ja proteiinitasot sikiön ja jälkeläisten munuaisissa olivat selvästi muuttuneet. ACE muuttaa Ang I:n Ang II:ksi, kun taas ACE2:lla on kriittinen rooli Ang(1-7:n muodostumisessa; Shi ym. 2010). Erityisesti munuaisten ACE:n ja ACE:ACE2-suhteen lisääntyminen sekä ACE2:n väheneminen tässä tutkimuksessa viittaa vahvasti siihen, että munuaisten paikallinen Ang II lisääntyy ja Ang(1-7) vähenee. Aikuisilla sekä Ang II:lla että Ang(1-7):llä on tärkeä rooli munuaisten hemodynamiikan säätelyssä. ACE ja ACE2 ovat vastasäätelyentsyymejä angiotensiinipeptidien tasojen säätelyssä (Shi ym. 2010). Havaintomme viittaa siirtymiseen kohti suurempaa munuaisten ACE-synteesiä ja vähentynyttä Ang II:n metaboliaa ACE2:n kautta sekä vähentynyttä Ang(1-7)-pitoisuutta munuaisissa. Raskauden aikana käytetyt ACE:n estäjät tai AT1-reseptorin salpaajat johtavat sikiön munuaisten dysplasiaan, mikä osoittaa, että ehjä ja tasapainoinen RAS on kriittinen munuaisten normaalin kehityksen kannalta (Jones ym. 1990). Munuaisten ACE2:n väheneminen sekä ACE:ACE2-suhteen lisääntyminen prenataalisen korkean suolapitoisuuden vaikutuksesta voisi olla todennäköinen riski munuais- ja sydän- ja verisuonitauteihin.

Tässä tutkimuksessa prenataalisen HSD-altistuksen jälkeen AT1:n ilmentyminen sekä mRNA:ssa että proteiinissa lisääntyi merkitsevästi sekä sikiön että jälkeläisten munuaisissa, lukuun ottamatta sen proteiinia 90 vuorokauden iässä, ja AT2:n ilmentyminen lisääntyi merkitsevästi sikiön munuaisessa, vaikkakin tällaiset muutokset katosivat jälkeläisiltä. AT1:AT2:n mRNA:n ja proteiinin ilmentymissuhde jälkeläisen munuaisissa oli kuitenkin merkittävästi lisääntynyt. AT1:n absoluuttinen tai suhteellinen lisääntyminen voi edistää solujen kasvua ja apoptoosia (Fitzsimons 1998, Mao ym. 2009) munuaisissa. Tässä tutkimuksessa osoitettiin, että munuaisten AT1/AT2 voi muuttua merkittävästi munuaisissa synnytystä edeltävän HSD:n vaikutuksesta. Lisäksi havaitsimme, että muuttunut sikiön munuaisten AT2-ekspressio sekä AT1-proteiini 90 päivän kohdalla saattoivat kadota jälkeläisissä, mikä osoittaa jälleen kerran, että jotkin ympäristön vaikutuksesta sikiön kohdussa tapahtuneet sikiöaikaiset muutokset voivat peruuntua syntymän jälkeen, ja erilaiset postnataaliset munuaiset, jotka reagoivat erilaisiin ympäristöihin, voivat olla selityksiä. Tämän havainnon merkitys on siinä, että se tarjoaa merkityksellistä tietoa aikuisiän sairauksien varhaiseen ehkäisyyn sikiöperäisissä olosuhteissa.

Lisäksi virtsanjohtimen silmun uloskasvua ja haarautumista voitaisiin lisätä Ang II:lla AT1/AT2-reseptoreita stimuloimalla, mikä viittaa RAS:n rooleihin munuaisten kehityksen säätelyssä (Esther ym. 1996, Guron ym. 1999, Guron & Friberg 2000). AT1-reseptoriantagonistien aiheuttama kehittyvien munuaisten kasvun hidastuminen raskauden aikana liittyi angiotensiinireseptorin lisääntyneeseen ilmentymiseen (Kriegsmann ym. 2000), mikä viittaa siihen, että myös sikiön munuaisten kasvua säätelee AT1-reseptori. On perusteltua ajatella, että Ang II saattaa toimia joko kasvusignaalin yhteistyökumppanina tai itsenäisesti munuaisten kehityksen säätelyssä sekä munuaistoimintoihin vaikuttamisessa. On jatkotutkimusten arvoista selvittää, liittyikö sikiön munuaisten/ruumiinpainon pienentyminen HSD:n jälkeen paikallisten munuaisten RAS:n ja niiden reseptorien keskeisten osien muuttuneeseen ilmentymiseen.

Johtopäätöksenä voidaan todeta, että tässä tutkimuksessa osoitettiin, että raskaudenaikaiset HSD:t saattoivat vaikuttaa sikiön virtsaneritykseen ADH:n signaloinnin välityksellä ja sikiön munuaistoimintoihin yhdessä useiden paikallisten munuaisten RAS:n keskeisten osioiden mRNA:n ja proteiinien ilmentymisessä sekä reseptoreidensa ilmaantumisessa ilmenevien merkittävien muutosten kanssa. Havainnot antavat tietoa hienovaraisista patofysiologisista muutoksista munuaisissa, jotka johtuvat kroonisesta altistumisesta HSD:ille raskauden aikana. Havaituista muutoksista vastuussa olevien molekulaaristen kohteiden lisätutkimukset voivat johtaa uusiin lähestymistapoihin munuais- ja sydän- ja verisuonitautien varhaisessa ehkäisyssä ja hoidossa sikiöaikana.