Discussie

Inname van veel zout is een risico voor hart- en vaatziekten (Alves da Silva et al. 2003). Uit klinisch en experimenteel onderzoek in de afgelopen twee decennia is steeds duidelijker gebleken dat nier- en hart- en vaatziekten, waaronder hypertensie, van foetale oorsprong kunnen worden geprogrammeerd (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). De huidige studie verschafte nieuwe informatie over de invloed van hoge zoutinname tijdens de zwangerschap op de foetale lokale renale RAS ontwikkeling in relatie tot de lange termijn effecten op de nakomelingen.

Na 2 maanden HSD inname tijdens de zwangerschap, waren de maternale plasma osmolaliteit en Na+ niveaus verhoogd als die bij volwassenen (da Silva et al. 2003). Foetale plasma osmolaliteit en Na+ waren ook verhoogd door de inname van zout door de moeder tijdens de zwangerschap. De waargenomen foetale osmolaliteit en Na+ niveaus in het bloed zouden het gevolg kunnen zijn van twee belangrijke bronnen. De ene was het zout uit de maternale circulatie dat de placenta passeerde; de andere zou verband kunnen houden met de eigen regulatie van de foetus wanneer de Na+ niveaus verhoogd waren. Daarom hebben wij de waarden van de foetale urine gemeten bij dieren in utero die bij bewustzijn waren en dieren zonder stress. De resultaten toonden aan dat het volume van de foetale urine significant verminderde, terwijl de osmolaliteit van de urine, de Na+ en Cl- concentraties, evenals de Na+:K+ verhouding toenamen. De Na+:Cl- verhouding van de foetale urine ten opzichte van het debiet werd ook verhoogd, wat erop wijst dat het niersysteem van de foetus functioneel is bij blootstelling aan zout. Bovendien voegden de gegevens over de foetale nieruitscheiding informatie toe dat de zoutinname van de moeder tijdens de zwangerschap de foetale nierfuncties zou kunnen beïnvloeden.

In de huidige studie werden zowel het foetale nier- als lichaamsgewicht niet statistisch gewijzigd door HSD’s; de verhouding niergewicht:lichaamsgewicht was echter significant gedaald, wat wijst op een relatief slechte ontwikkeling van de foetale nier onder de conditie van veel zout, hoewel ook andere mogelijkheden een daling van de verhouding kunnen veroorzaken. Eerdere studies toonden aan dat andere milieu-invloeden tijdens de zwangerschap kleine of slecht ontwikkelde foetale nieren kunnen veroorzaken (Digby et al. 2010, Mao et al. 2010). In toekomstige studies naar de ontwikkeling is het de moeite waard te overwegen de voedselinname te meten. Bij het testen van de functionele invloed van zoutinname, lijken veranderingen in urinevolume en elektrolyten acute beschermingsmechanismen te zijn om overtollig zout uit het foetale lichaam te verwijderen. In de huidige studie was, hoewel het foetale serum CRE niet significant veranderde, de BUN concentraties en de BUN:CRE ratio verhoogd. BUN en CRE, algemeen gebruikte indicatoren van nierfuncties (Mao et al. 2010), kunnen glomerulaire filtratie en nierfuncties weerspiegelen. Opmerkelijk was dat het foetale BUN verhoogd was, terwijl het maternale BUN niet verhoogd was bij hoge zoutinname in de huidige studie. Dit zou verband kunnen houden met het feit dat de nierfuncties van de foetus nog niet volgroeid waren (Drukker & Guignard 2002). Samen met het bewijs van verminderde niergewicht:lichaamsgewicht ratio, suggereren de gegevens dat de foetale nierontwikkeling kan worden beïnvloed door maternale zoutinname en foetale niercapaciteit in reactie op zoutinname was anders dan die van de moeders of foetale nierfuncties zijn kwetsbaarder voor milieu-insulten.

Endocriene pathway is een sleutelmechanisme in de controle van de nierfuncties. Het is niet vreemd dat het plasma ADH van de moeder verhoogd was na een hoge zoutinname (Kjeldsen et al. 1985). Hoewel bekend is dat een verhoogde osmolaliteit de afgifte van ADH kan stimuleren, was dit een nieuw bewijs dat foetaal plasma ADH aanzienlijk kon worden verhoogd door zoutinname door de moeder. ADH speelt een belangrijke rol in de lichaamsvochtbalans via renale excretie (Ranadive & Rosenthal 2011). Dit neurohypofysaire hormoon is verantwoordelijk voor het verhogen van de waterabsorptie in de collecterende kanalen van de nieren, via het verhogen van de waterpermeabiliteit door translocatie van aquaporine-CD waterkanalen in de collecterende kanalen te induceren (Nielsen et al. 1995). Dit kan verklaren waarom het urinevolume van de foetus verminderde tijdens de hoge zoutinname van de moeder in de huidige studie. We hebben ook het ALD niveau gemeten, omdat dit steroïde hormoon inwerkt op de distale tubuli en de verzamelbuizen van de nieren om het behoud van natrium en het vasthouden van water te veroorzaken. Plasma ALD bleef onveranderd terwijl ADH verhoogd was, wat wijst op ADH-gemedieerde foetale nierregulatie tijdens maternale zoutinname.

Renine-angiotensine-ALD systeem is een belangrijke endocriene route in de controle van nierfuncties (Fitzsimons 1998). Hoge zoutinname verminderde niet alleen het maternale plasma Ang II zoals aangetoond in volwassen modellen (Ding et al. 2010), maar verminderde ook de foetale Ang II concentraties in de circulatie. Samen met het bewijs van onveranderd foetaal PRA en renaal renine mRNA en eiwit, suggereren de gegevens dat mechanismen voor de verlaging van plasma Ang II buiten de nier zouden kunnen liggen. Eén mogelijkheid in de route zou verlaagde hepatische AGT kunnen zijn die de primaire bron is voor de precursor van plasma Ang II (Fitzsimons 1998). Deze veronderstelling wordt echter niet ondersteund door het feit dat zowel de moeder- als de foetale Ang I niveaus niet veranderden na hoge zoutinname. Aangezien ACEs cruciaal zijn in het omzetten van Ang I in Ang II of Ang(1-7), is het zeer goed mogelijk dat het onderliggende mechanisme van hoge zoutinname-gereduceerde foetale Ang II niveaus gerelateerd was aan deze omzettende enzymen die beïnvloed waren. Eerdere studies (Stevens & Lumbers 1986, Boyce et al. 2008) toonden aan dat een hoge zoutinname de renine verlaagde bij het volwassen schaap. Het verschil in renineresultaten zou verband kunnen houden met verschillende condities voor HSDs die in onze en hun experimenten werden gebruikt. Stevens & Lumbers (1986) en Boyce et al. (2008) toonden bijna geen verschil in foetaal plasma-natrium of plasma-osmolaliteit in de HSD-groep en de uitscheiding van foetaal natrium in de urine en de osmolaliteit in de urine waren niet veranderd. Een HSD (40 dagen van 210 g/dag Na+) werd echter geassocieerd met een toename van foetaal plasma-natrium en osmolaliteit bij koeien (Rouffett et al. 1990). Bij drachtige ratten vonden Deloof et al. (2000) een toename van foetaal plasmanatrium met HSD van de moeder. In de huidige studie zijn de maternale en foetale renine niveaus vergelijkbaar, en werd de hoge zoutinname geassocieerd met een verhoogde osmolaliteit en Na+. De verschillende resultaten van deze studies kunnen verband houden met de mate en duur van zoutbelasting. Bovendien suggereerden eerdere studies dat verlaagde plasma Ang II niveaus zouden leiden tot een afname van ALD. In de huidige studie was plasma ALD onveranderd geassocieerd met een toename van plasma ADH en foetale urine Na+/K+. Het is mogelijk dat andere lichaamsvloeistof regulerende mechanismen, behalve Ang II, ook betrokken zijn bij de regulatie van ALD niveaus.

Of deze foetale veranderingen gerelateerd zijn aan lange-termijn invloed is een belangrijke vraag. Onze gegevens toonden aan dat wanneer de schapen van de moeder en de nakomelingen na de geboorte terugkeerden naar NSD’s, de bloed Na+ en osmolaliteit niveaus evenals de BUN en CRE concentraties gelijk waren tussen de controle en experimentele nakomelingen op de leeftijd van 15 en 90 dagen. Het lichaamsgewicht en het niergewicht (behalve het lichaamsgewicht na 90 dagen), de plasma Ang I, Ang II, ALD en ADH niveaus na 90 dagen waren ook niet veranderd. De verhouding niergewicht:lichaamsgewicht was echter nog steeds significant lager, en de BUN:CRE verhouding was hoger bij zowel de 15- als de 90-dagen oude nakomelingen die prenataal blootgesteld waren aan een hoog zoutgehalte. Dit wijst erop dat sommige foetale veranderingen in utero door omgevingsinvloeden na de geboorte ongedaan gemaakt konden worden als de postnatale omstandigheden gecorrigeerd werden, terwijl andere veranderingen met langdurige invloed verschenen, wat nieuwe informatie toevoegt over de relatie tussen prenatale nierveranderingen en postnatale gezondheid.

Lokaal renaal RAS speelt een belangrijke rol in celproliferatie en apoptose (Xu et al. 2009), en intrarenale RAS-componenten mediëren nefrogenese (Woods & Rasch 1998, Guron & Friberg 2000), evenals nierfuncties. De groei van de foetale nier kan worden gereguleerd via AT1 receptoren (Guron & Friberg 2000, Xu et al. 2009). Manipulatie van natrium via het dieet induceerde orgaanspecifieke modulatie van AT1 en AT2 expressie in de nier (Ruan et al. 1997). De huidige studie was de eerste om de invloed van prenatale hoge zoutinname op de expressie van de sleutelelementen van het lokale RAS (renine, AGT, ACE, ACE2, AT1, en AT2) in de foetale nier te evalueren. De resultaten toonden aan dat AGT mRNA en eiwit expressies significant verhoogd waren in de nieren van de foetussen en nakomelingen blootgesteld aan HSD, terwijl renine mRNA en eiwit niveaus in de foetussen en nakomelingen niet veranderd waren. In het systemische RAS is AGT voornamelijk afkomstig uit de lever, terwijl renine voornamelijk uit de nier afkomstig is (Pereira et al. 2009, Urushihara & Kobori 2011). Het feit dat zowel de renine mRNA- als eiwitniveaus onveranderd bleven, ondersteunde verder de endocriene bevinding dat plasma renine onveranderd bleef in de huidige studie. AGT is een precursor van angiotensine peptiden zoals renine en ACE, die twee belangrijke enzymen zijn voor de productie van verschillende RAS peptiden (Shi et al. 2010). Hoewel renine onveranderd was, waren ACE mRNA- en eiwitniveaus in de foetale en nakomelingennieren duidelijk veranderd. ACE zet Ang I om in Ang II, terwijl ACE2 een cruciale rol speelt bij de vorming van Ang(1-7; Shi et al. 2010). Met name de toename van renale ACE en ACE:ACE2 ratio evenals een afname van ACE2 in de huidige studie suggereert sterk een mogelijkheid van toename van renale lokale Ang II en afname van Ang(1-7). Bij volwassenen spelen zowel Ang II als Ang(1-7) een belangrijke rol in de regulatie van de renale hemodynamica. ACE en ACE2 zijn tegenregulerende enzymen in de controle van de niveaus van angiotensine peptiden (Shi et al. 2010). Onze bevinding suggereert een verschuiving naar grotere renale ACE synthese en verminderd metabolisme van Ang II via ACE2, evenals verminderd Ang(1-7) in de nier. ACE-remmers of AT1-receptorblokkers die tijdens de zwangerschap worden gebruikt, leiden tot foetale nierdysplasie, wat erop wijst dat een intact en evenwichtig RAS van cruciaal belang is voor een normale nierontwikkeling (Jones et al. 1990). Vermindering van renale ACE2 evenals toename van de ACE:ACE2 ratio door prenataal veel zout zou een waarschijnlijk risico kunnen zijn voor nier- en cardiovasculaire ziekten.

In de huidige studie, na blootstelling aan prenatale HSDs, was AT1 expressie in zowel mRNA als eiwit significant verhoogd in de foetale en nakomelingen nier, behalve het eiwit ervan op 90 dagen leeftijd, en AT2 expressie was significant verhoogd in de foetale nier, hoewel dergelijke veranderingen verdwenen in de nakomelingen. Echter, de AT1:AT2 mRNA en eiwit expressie ratio in de nier van de nakomelingen was significant verhoogd. Een absolute of relatieve toename van AT1 kan bijdragen aan celgroei en apoptose (Fitzsimons 1998, Mao et al. 2009) in de nier. De huidige studie toonde aan dat renale AT1/AT2 significant veranderd kon worden in de nier door prenatale HSDs. Bovendien stelden we vast dat de veranderde foetale nier AT2 expressie evenals AT1 eiwit na 90 dagen kon verdwijnen in de nakomelingen, wat er opnieuw op wijst dat sommige foetale veranderingen in utero door omgevingsinvloeden na de geboorte ongedaan gemaakt kunnen worden, en dat verschillende postnatale nieren die reageren op verschillende omgevingen een verklaring kunnen zijn. Het belang van deze bevinding is dat het zinvolle informatie verschaft voor vroege preventie van volwassen ziekten in foetale oorsprong.

Daarnaast kunnen uitgroei en vertakking van de ureterische knop worden bevorderd door Ang II via stimulatie van AT1/AT2 receptoren, wat wijst op de rol van het RAS in het reguleren van de nierontwikkeling (Esther et al. 1996, Guron et al. 1999, Guron & Friberg 2000). Groeiachterstand van zich ontwikkelende nieren tijdens de dracht, veroorzaakt door AT1-receptorantagonisten, werd in verband gebracht met een verhoogde expressie van de angiotensinereceptor (Kriegsmann et al. 2000), wat suggereert dat de groei van foetale nieren ook door AT1-receptor werd gereguleerd. Het is redelijk om te overwegen dat Ang II ofwel als partner van groeisignalen ofwel onafhankelijk zou kunnen werken bij het reguleren van de nierontwikkeling en het beïnvloeden van de nierfuncties. Of verminderde foetale nier/lichaamsgewicht na HSDs verband hield met de veranderde expressie van de sleutelelementen van het lokale renale RAS en hun receptoren is verder onderzoek waard.

Concluderend toonde de huidige studie aan dat HSDs tijdens de zwangerschap de foetale urine-excretie via ADH-signalering en foetale nierfuncties konden beïnvloeden, in combinatie met significante veranderingen in expressie van mRNA en eiwit in verschillende sleutelelementen van het lokale renale RAS en hun receptoren. De bevindingen geven informatie over subtiele pathofysiologische veranderingen in de nier als gevolg van chronische blootstelling aan HSDs tijdens de zwangerschap. Verder onderzoek naar moleculaire doelwitten die verantwoordelijk zijn voor de waargenomen veranderingen kan leiden tot nieuwe benaderingen in vroege preventie en behandeling van nier- en hart- en vaatziekten in foetale oorsprong.