Discussion

Intake of high salt is a risk in cardiovascular diseases (Alves da Silva et al. 2003). Gromadzenie dowodów z badań klinicznych i eksperymentalnych w ostatnich dwóch dekadach wykazały, że choroby nerek i układu krążenia, w tym nadciśnienie tętnicze, mogą być zaprogramowane w pochodzeniu płodowym (Guyton i wsp. 1972, Hoy i wsp. 1999, Woods 2000, Barker 2002, do Carmo Pinho i wsp. 2003, Logan 2006, Bagby 2007, Blache i wsp. 2007, Tay i wsp. 2007, 2012, Gluckman i wsp. 2008). Obecne badanie dostarczyło nowych informacji na temat wpływu wysokiego spożycia soli w czasie ciąży na lokalny rozwój RAS nerek płodu w odniesieniu do długoterminowego wpływu na potomstwo.

Po 2 miesiącach przyjmowania HSD w czasie ciąży, osmolalność osocza matki i poziom Na+ były zwiększone jak u dorosłych (da Silva i wsp. 2003). Osmolalność osocza płodu i Na+ były również zwiększone przez matkę spożycie soli w czasie ciąży. Obserwowana osmolalność krwi płodu i poziomy Na+ mogły wynikać z dwóch głównych źródeł. Jednym z nich była sól z krążenia matki przez łożysko; drugi może być związany z własnymi regulacjami płodu, gdy poziom Na+ był zwiększony. Dlatego też zmierzyliśmy wartości moczu płodu u przytomnych i niestresowanych zwierząt in utero. Wyniki wykazały, że objętość moczu płodu była znacznie zmniejszona, podczas gdy osmolalność moczu, stężenia Na+ i Cl-, jak również stosunek Na+:K+ były zwiększone, stosunek Na+:Cl- moczu płodu w stosunku do prędkości przepływu były również wzmocnione, wskazując, że układ nerkowy płodu był funkcjonalny w obliczu wyzwania związanego z obciążeniem solą. Ponadto dane dotyczące wydalania nerek płodu dodały informacje, że spożycie soli przez matkę w czasie ciąży może wpływać na funkcje nerek płodu.

W obecnym badaniu, zarówno nerki płodu, jak i masy ciała nie były statystycznie zmienione przez HSDs, jednak stosunek masy nerek:masa ciała był znacznie zmniejszony, wskazując na stosunkowo słaby rozwój nerek płodu w warunkach wysokiej soli, chociaż inne możliwości mogą również powodować zmniejszenie tego stosunku. Wcześniejsze badania wykazały, że inne czynniki środowiskowe podczas ciąży mogą powodować małe lub słabo rozwinięte nerki płodu (Digby i wsp. 2010, Mao i wsp. 2010). W przyszłych badaniach dotyczących rozwoju warto rozważyć pomiar spożycia pokarmu. Podczas badania funkcjonalnego wpływu spożycia soli, zmiany objętości moczu i elektrolitów wydają się być ostrymi mechanizmami ochronnymi, mającymi na celu usunięcie nadmiaru soli z organizmu płodu. W prezentowanym badaniu, mimo że CRE w surowicy płodu nie było istotnie zmienione, stężenie BUN i stosunek BUN:CRE były podwyższone. BUN i CRE, powszechnie stosowane wskaźniki funkcji nerek (Mao i wsp. 2010), mogą odzwierciedlać filtrację kłębuszkową i funkcje nerek. Warto zauważyć, że BUN płodu był zwiększony, podczas gdy BUN matki nie był w obliczu wysokiego spożycia soli w obecnym badaniu. Może to być związane z faktem, że funkcje nerek płodu były niedojrzałe (Drukker & Guignard 2002). Wraz z dowodami zmniejszonej masy nerek:stosunek masy ciała, dane te sugerują, że rozwój nerek płodu może być naruszone przez matki spożycia soli i płodu zdolności nerek w odpowiedzi na spożycie soli było różne od matki lub płodu funkcji nerek są bardziej podatne na insults.

Endokrynna ścieżka jest kluczowym mechanizmem w kontroli funkcji nerek. To nie jest dziwne, że matczyne osocze ADH był zwiększony po wysokim spożyciu soli (Kjeldsen i wsp. 1985). Chociaż dobrze wiadomo, że zwiększona osmolalność może stymulować uwalnianie ADH, był to nowy dowód na to, że osocze płodowe ADH może być znacznie zwiększone przez matczyne spożycie soli. ADH odgrywa ważną rolę w równowadze płynów ustrojowych poprzez wydalanie nerkowe (Ranadive & Rosenthal 2011). Ten neurofizjologiczny hormon jest odpowiedzialny za zwiększenie absorpcji wody w kanalikach zbiorczych nerek, poprzez zwiększenie przepuszczalności wody poprzez indukcję translokacji kanałów wodnych akwaporyny-CD w kanalikach zbiorczych (Nielsen i wsp. 1995). To może tłumaczyć, dlaczego objętość moczu płodu była zmniejszona podczas wysokiego spożycia soli przez matkę w obecnym badaniu. Zmierzyliśmy również poziom ALD, ponieważ ten hormon steroidowy działa na dystalne kanaliki nerkowe i kanaliki zbiorcze, powodując konserwację sodu i retencję wody. Osocze ALD pozostała niezmieniona podczas ADH był podwyższony, wskazując ADH-mediated płodu regulacji nerek podczas matki soli intake.

Renin-angiotensin-ALD system jest ważnym szlakiem endokrynnym w kontroli funkcji nerek (Fitzsimons 1998). Wysokie spożycie soli nie tylko zmniejszyło stężenie Ang II w osoczu matki, jak wykazano w modelach dorosłych (Ding i wsp. 2010), ale także zmniejszyło stężenie Ang II w krążeniu płodowym. Wraz z dowodami na niezmienione płodowe PRA oraz nerkowe mRNA i białko reninowe, dane te sugerują, że mechanizmy redukcji osoczowej Ang II mogą być poza nerkami. Jedną z możliwości w tym szlaku może być zmniejszone wątrobowe AGT, które jest podstawowym źródłem prekursora osoczowej Ang II (Fitzsimons 1998). Jednak to założenie nie jest wspierane przez fakt, że zarówno matczyne i płodowe poziomy Ang I nie zostały zmienione po wysokim spożyciu soli. Ponieważ ACEs są krytyczne w przekształcaniu Ang I w Ang II lub Ang(1-7), jest bardzo możliwe, że mechanizm leżący u podstaw obniżonego poziomu Ang II u płodu po spożyciu dużej ilości soli był związany z tymi enzymami konwertującymi. Poprzednie badania (Stevens & Lumbers 1986, Boyce i wsp. 2008) wykazały, że wysokie spożycie soli obniżyło poziom reniny u dorosłych owiec. Różnica w wynikach reniny może być związana z różnymi warunkami dla HSDs stosowanymi w naszych i ich eksperymentach. Stevens & Lumbers (1986) oraz Boyce i wsp. (2008) wykazali prawie brak różnic w sodzie w osoczu płodu lub osmolalności osocza w grupie HSD, a wydalanie sodu z moczem płodu, jak również osmolalność moczu nie były zmienione. Jednakże, HSD (40 dni 210 g/dzień Na+) było związane ze wzrostem sodu i osmolalności osocza płodu u krów (Rouffett et al. 1990). U ciężarnych szczurów Deloof i wsp. (2000) stwierdzili wzrost stężenia sodu w osoczu płodu po podaniu HSD przez matkę. W obecnym badaniu, matczyne i płodowe poziomy reniny są podobne, a wysokie spożycie soli było związane ze zwiększoną osmolalnością i Na+. Różnice w wynikach tych badań mogą być związane ze stopniem i czasem trwania obciążenia solą. Ponadto, poprzednie badania sugerowały, że zmniejszenie stężenia Ang II w osoczu prowadzi do zmniejszenia ALD. W obecnym badaniu ALD w osoczu było niezmienione, co wiązało się ze wzrostem stężenia ADH w osoczu, jak również Na+/K+ w moczu płodowym. Jest możliwe, że inne mechanizmy regulacyjne płynu ustrojowego, oprócz Ang II, mogą być również zaangażowane w regulację poziomów ALD.

Czy te płodowe zmiany są związane z długoterminowym wpływem jest ważnym pytaniem. Nasze dane wykazały, że kiedy owce matki i potomstwa wróciły do NSD po urodzeniu, poziomy Na+ i osmolalności krwi, jak również stężenia BUN i CRE były takie same między kontrolnym i eksperymentalnym potomstwem w wieku 15 i 90 dni. Masa ciała i nerek (z wyjątkiem masy ciała w 90 dniu), stężenie Ang I, Ang II, ALD i ADH w osoczu w 90 dniu również nie uległy zmianie. Jednakże stosunek masy nerek do masy ciała był nadal znacząco niższy, a stosunek BUN:CRE był wyższy zarówno u 15- jak i 90-dniowego potomstwa narażonego na prenatalne wysokie stężenie soli. Wskazuje to, że niektóre zmiany płodowe in utero przez insulty środowiskowe mogą być odwrócone po urodzeniu, jeśli warunki postnatalne zostały skorygowane, podczas gdy inne zmiany pojawiły się z długotrwałym wpływem, dodając nowe informacje na temat związku między prenatalnymi zmianami nerek a zdrowiem postnatalnym.

Lokalny nerkowy RAS odgrywa ważną rolę w proliferacji komórek i apoptozie (Xu i wsp. 2009), a wewnątrznerkowe komponenty RAS pośredniczą w nefrogenezie (Woods & Rasch 1998, Guron & Friberg 2000), jak również w funkcji nerek. Wzrost nerek płodu może być regulowany przez receptory AT1 (Guron & Friberg 2000, Xu et al. 2009). Manipulacja sodem w diecie wywoływała specyficzną dla danego narządu modulację ekspresji AT1 i AT2 w nerce (Ruan i wsp. 1997). W niniejszej pracy po raz pierwszy oceniono wpływ prenatalnego spożycia dużej ilości soli na ekspresję kluczowych elementów lokalnego RAS (renina, AGT, ACE, ACE2, AT1 i AT2) w nerce płodu. Wyniki badań wykazały, że ekspresja mRNA i białka AGT była istotnie zwiększona w nerkach płodów i potomstwa narażonych na HSD, podczas gdy poziom mRNA i białka reniny nerkowej u płodów i potomstwa nie uległ zmianie. W układowym RAS, AGT pochodzi głównie z wątroby, podczas gdy renina głównie z nerek (Pereira i wsp. 2009, Urushihara & Kobori 2011). Fakt, że zarówno poziom mRNA, jak i białka reniny pozostał niezmieniony, dodatkowo potwierdził endokrynologiczne ustalenie, że renina w osoczu pozostała niezmieniona w obecnym badaniu. AGT jest prekursorem peptydów angiotensyny, takich jak renina i ACE, które są dwoma kluczowymi enzymami dla produkcji różnych peptydów RAS (Shi i wsp. 2010). Chociaż renina była niezmieniona, poziom mRNA i białka ACE w nerkach płodu i potomstwa był znacząco zmieniony. ACE przekształca Ang I w Ang II, podczas gdy ACE2 odgrywa kluczową rolę w tworzeniu Ang(1-7; Shi i wsp. 2010). Zwraca uwagę wzrost nerkowej ACE i stosunku ACE:ACE2 oraz spadek ACE2 w obecnym badaniu, co silnie sugeruje możliwość wzrostu nerkowej lokalnej Ang II i spadku Ang(1-7). U dorosłych zarówno Ang II, jak i Ang(1-7) odgrywają ważną rolę w regulacji hemodynamiki nerek. ACE i ACE2 są enzymami kontrregulacyjnymi w kontroli poziomu peptydów angiotensyny (Shi i wsp. 2010). Nasze wyniki sugerują przesunięcie w kierunku większej nerkowej syntezy ACE i zmniejszonego metabolizmu Ang II przez ACE2, jak również zmniejszonej ilości Ang(1-7) w nerce. Inhibitory ACE lub blokery receptora AT1 stosowane w ciąży prowadzą do dysplazji nerek płodu, wskazując, że nienaruszony i zrównoważony RAS jest krytyczny dla prawidłowego rozwoju nerek (Jones i wsp. 1990). Redukcja nerkowego ACE2, jak również wzrost stosunku ACE:ACE2 przez prenatalną wysoką sól może być prawdopodobnym ryzykiem w chorobach nerek i układu sercowo-naczyniowego.

W obecnym badaniu, po ekspozycji na prenatalne HSDs, ekspresja AT1 zarówno w mRNA, jak i białku była znacznie zwiększona w nerkach płodu i potomstwa, z wyjątkiem jego białka w wieku 90 dni, a ekspresja AT2 była znacznie zwiększona w nerkach płodu, chociaż takie zmiany zniknęły u potomstwa. Natomiast stosunek ekspresji mRNA i białka AT1:AT2 w nerce potomstwa był istotnie zwiększony. Absolutny lub względny wzrost AT1 może przyczyniać się do wzrostu i apoptozy komórek (Fitzsimons 1998, Mao i wsp. 2009) w nerce. Obecne badanie wykazało, że nerkowy AT1/AT2 może być znacząco zmieniony w nerkach przez prenatalne HSDs. Ponadto, zauważyliśmy, że zmieniona ekspresja nerkowego AT2 płodu, jak również białka AT1 w 90 dni może zniknąć u potomstwa, wskazując ponownie, że niektóre płodowe zmiany in utero przez wpływ środowiska mogą być odwrócone po urodzeniu, a różne nerki postnatalne reagujące na różne środowiska mogą być wyjaśnieniami. Znaczenie tego odkrycia jest to, że dostarcza znaczących informacji dla wczesnego zapobiegania dorosłych chorób w fetal origins.

Furthermore, outgrowth i rozgałęzienia pączka moczowodu może być zwiększona przez Ang II poprzez stymulowanie AT1/AT2 receptorów, wskazując role RAS w regulacji rozwoju nerek (Esther i wsp. 1996, Guron i wsp. 1999, Guron & Friberg 2000). Opóźnienie wzrostu rozwijającej się w czasie ciąży nerki indukowane przez antagonistów receptora AT1 wiązało się ze zwiększoną ekspresją receptora angiotensyny (Kriegsmann i wsp. 2000), co sugeruje, że wzrost nerek płodowych był również regulowany przez receptor AT1. Uzasadnione jest więc przypuszczenie, że Ang II może działać zarówno jako partner sygnalizacji wzrostu, jak i niezależnie w regulacji rozwoju nerek, a także wpływać na ich funkcje. To, czy zmniejszenie masy ciała/nerek płodu po HSDs było związane ze zmienioną ekspresją kluczowych elementów lokalnego nerkowego RAS i ich receptorów, jest warte dalszych badań.

W podsumowaniu, obecne badanie wykazało, że HSDs w czasie ciąży może wpływać na wydalanie moczu przez płód poprzez sygnalizację ADH i funkcje nerek płodu, w połączeniu ze znaczącymi zmianami w ekspresji mRNA i białka w kilku kluczowych elementach lokalnego nerkowego RAS i ich receptorów. Uzyskane wyniki dostarczają informacji na temat subtelnych zmian patofizjologicznych w nerkach spowodowanych przewlekłą ekspozycją na HSDs w czasie ciąży. Dalsze badania nad celami molekularnymi odpowiedzialnymi za obserwowane zmiany mogą doprowadzić do opracowania nowych metod wczesnego zapobiegania i leczenia chorób nerek i układu sercowo-naczyniowego pochodzenia płodowego.