Abstract

Șoarecele spinos adaptat deșertului are un număr glomerular semnificativ mai mic, o dimensiune glomerulară crescută și o papilă renală mai densă, în comparație cu șoarecele C57BL/6 de laborator de dimensiuni similare În studiul de față am examinat consecințele funcționale ale acestor diferențe structurale la bărbații tineri adulți spini și șoareci C57BL/6 și am detaliat impactul unei săptămâni a unei diete bogate în sare (10% greutate/greutate NaCl). Aportul bazal de alimente și apă, producția de urină și fecale și concentrațiile urinare de electroliți nu au fost diferite între specii, deși concentrațiile ureei urinare au fost mai mari la șoarecii spinoși (P mouse-ul spinos (Acomys cahirinus) este o specie nocturnă originară din regiunile Egiptului și Israelului, unde locuiește în deșerturi nisipoase și terenuri stâncoase (20). În contrast puternic cu rozătoarele tipice în care dezvoltarea organelor majore este incompletă la naștere și continuă până în perioada neonatală, organogeneza rinichiului mouse-ului spinos (9), ficatului (13), plămânului (16) și a diferitelor regiuni ale creierului (4) ). –6) sunt finalizate în timpul perioadei de 40 de zile a vieții fetale și astfel șoarecii spinoși se nasc relativ maturi.

studiu

Am demonstrat recent că șoarecii tineri masculi adulți, comparativ cu șoarecii de dimensiuni similare C57BL/6, au rinichi semnificativ mai mici cu 36% mai puțini nefroni (9). Glomerulii șoarecilor spinoși sunt, totuși, semnificativ mai mari decât cei ai șoarecilor C57BL/6, rezultând un volum glomerular echivalent total, în ciuda dimensiunii globale mai mici a rinichiului (9). Șoarecii spinoși au, de asemenea, o măduvă renală mare și papile renale lungi în comparație cu șoarecele C57BL/6 (9), în concordanță cu alte specii de deșert (1, 2). Mai mult, presiunea arterială medie conștientă (MAP) este semnificativ mai mică la șoarecii spinoși decât la șoarecii C57BL/6 (10, 14).

În studiul de față au fost examinate semnificația funcțională a acestor diferențe structurale și hemodinamice renale între șoarecul spinos și șoarece C57BL/6. În plus, am ales să examinăm efectul unei diete bogate în sare asupra tensiunii arteriale și a funcției renale la aceste două specii. Mai exact, am emis ipoteza că, din cauza numărului total redus de nefron și a dimensiunii mai mici a rinichilor, dieta bogată în sare ar reprezenta o provocare hemodinamică mai mare pentru șoarecii spinoși comparativ cu șoarecele C57BL/6.

Animale

Toate experimentele au fost aprobate în prealabil de către Departamentul de Fiziologie și Departamentul de Anatomie și Biologie Celulară al Comitetelor de Etică Animală a Universității Monash și au fost efectuate în conformitate cu Codul de practică al Australiei pentru îngrijirea și utilizarea animalelor în scopuri științifice. Șoarecii masculi spinoși utilizați în acest studiu au fost obținuți din propria colonie de laborator așa cum s-a descris anterior (9). Șoarecii C57BL/6 masculi adulți au fost obținuți de la Monash University Animal Services.

Grupuri experimentale

Aceste experimente au implicat trei grupuri separate de bărbați cu vârste cuprinse între 13 și 15 săptămâni și șoareci C57BL/6 pentru a determina funcția renală bazală și a examina efectele sărurilor ridicate. Deoarece dieta șoarecilor spinoși în sălbăticie conține, în general, niveluri ridicate de sare (18), s-a ales o dietă cu sare de 10% NaCl pentru a provoca în mod eficient rinichii șoarecilor spini.

Experimente efectuate sub anestezie.

Grupa 1 soareci (n = 6/specie) au acționat ca martori și au rămas pe o dietă normală de sare [0,25% (greutate/greutate) NaCI; Specialty Feeds, Perth, WA, Australia] până când au fost supuși unei pregătiri chirurgicale pentru măsurători ale funcției renale sub anestezie (7). Grupa 2 soareci (n = 5/specie) au fost plasate pe o dietă bogată în săruri [10% (greutate/greutate) NaCI] timp de 1 săptămână înainte ca măsurătorile funcției renale să fie efectuate sub anestezie.

Experimente efectuate la șoareci conștienți.

Grupa 3 soareci (n = 6/specie) au fost expuși la o perioadă de 24 de ore de colectare a urinei în dieta normală de sare pentru a obține măsurători bazale. Toți șoarecii au fost apoi plasați pe o dietă bogată în sare timp de 1 săptămână și expuși la două perioade de colectare a urinei de 24 de ore zilele 3 și 7.

Experimente de tensiune arterială și funcție renală sub anestezie

Colectarea și analiza urinei

Șoareci de la grupul 3 au fost plasate în cuști metabolice specifice șoarecilor (Sticlărie științifică, Facultatea de Medicină, Universitatea din Melbourne) pentru a obține urină pe o perioadă de 24 de ore. Șoarecii au fost obișnuiți cu cuștile metabolice în două ocazii, cu 1 și 3 zile înainte de colectarea urinei. Au fost luate trei măsurători la fiecare șoarece, mai întâi în condiții bazale, cu toate animalele pe o dietă normală cu sare și apoi mai departe zilele 3 și 7 a tratamentului cu dietă bogată în sare. Au fost înregistrate, de asemenea, masa corporală, consumul de apă și alimente și excreția de fecale și urină. Date obținute pentru ziua 3 din dieta bogată în sare nu a diferit de cea obținută la ziua 7, și astfel numai ziua 7 sunt prezentate valorile. Urina a fost colectată și înghețată pentru analiza ulterioară a electroliților urinari.

Toate probele de urină au fost analizate pentru Na +, Cl -, K + și uree prin spectrofotometrie (Synchron CX5CE Delta; Beckman Coulter, Fullerton, CA). Osmolalitatea probelor de urină și plasmă (luate la finalizarea măsurătorilor funcției renale) a fost măsurată prin depresie în punctul de îngheț (Advanced Osmometer 2020; Advanced Instruments, Needham Heights, MA).

Analiza datelor și statisticile

Datele sunt mijloace ± SE. ANOVA bidirecțional cu dietă (Pdietă) și speciiPspecii) ca factori fixi a fost utilizat pentru a determina dacă impactul dietei cu sare asupra variabilelor renale a fost diferit între specii. Toate testele statistice au fost efectuate folosind programul de statistici SPSS pe computer și P valori

tabelul 1. Funcția renală și parametrii de masă ai șoarecilor masculi anesteziați și șoareci C57BL/6 pe diete normale sau cu conținut ridicat de sare

Prediet BM, gPostdiet BM, gBM Change, gKM, mgKM/BW, mg/gMAP, mmHgHR, beats/minGFR, μl/minERPF, μl/minRVR, mmHg · μl −1 · min Fracție de filtrare,% POsm, mosmol/kgH2OGrupuri dietetice cu sare normală Rotiri35,8 ± 0,436,8 ± 0,60,9 ± 0,3268 ± 117,3 ± 0,262,0 ± 1,5472 ± 8134 ± 4426 ± 180,082 ± 0,00332 ± 2332 ± 5C57BL/630,0 ± 1,431,1 ± 1,41,1 ± 0,2406 ± 1713,1 ± 0,280,0 ± 2,4540 ± 8175 ± 21692 ± 490,065 ± 0,00425 ± 2315 ± 6Grupuri dietetice bogate în sare Rotiri35,7 ± 0,937,1 ± 0,61,4 ± 0,6295 ± 107,9 ± 0,267,4 ± 1,7464 ± 16246 ± 15678 ± 460,058 ± 0,00437 ± 3365 ± 12C57BL/626,5 ± 0,626,8 ± 0,50,3 ± 0,3358 ± 1213,4 ± 0,584,0 ± 2,8527 ± 20179 ± 14606 ± 590,081 ± 0,00930 ± 1326 ± 5Valorile P Specii

FIG. 1.Măsurarea obținută din experimente cușcă metabolică de 24 de ore. Alimente (A) și aportul de apă (C) și fecale (B) și producția de urină (C) sunt prezentate la momentul inițial (înainte de o dietă bogată în sare; bare umplute) și după 1 săptămână de dietă bogată în sare (10% NaCI; bare deschise). Valorile sunt mijloace ± SE; n = 6 per specie. NS, nu semnificativ.

Dieta bogată în sare a condus la creșteri semnificative și similare ale excrețiilor de Na + și Cl - 24 ore la ambele șoareci spinoși și C57BL/6 (Pdiet + și Cl - au crescut mai accentuat la șoarecii spinoși, astfel încât concentrațiile acestor electroliți atinse au fost de aproape două ori mai mari decât la șoarecii C57BL/6 (Pint + și respectiv Cl -; Masa 2). Concentrațiile urinare de K + și excrețiile de 24 de ore au fost similare între specii și ambele specii au prezentat o reducere a concentrațiilor de K + după 7 zile de dietă bogată în sare (Pdietă

masa 2. Profiluri de excreție urinară ale șoarecilor masculi conștienți și șoareci C57BL/6 înainte și după o dietă bogată în sare

Creșterea abilității de concentrare a urinei sau răspuns modificat de băut la șoarecele spinos?

Până în prezent, avantajul evolutiv al glomerulilor mai puțini, dar mai mari, așa cum se observă la șoarecele spinos, este neclar. S-ar putea specula că un glomerul normal (nehipertrofiat), mare, ca la șoarecele spinos, poate fi mai eficient din punct de vedere metabolic. Se știe că șoarecele spinos are o rată metabolică cu -16% mai mică decât cea prevăzută pentru masa sa corporală (18). Acest lucru este comun în rândul speciilor de deșert și se crede că o rată metabolică scăzută (adică o rată scăzută de generare a căldurii) implică, de asemenea, o economie de apă care altfel ar fi necesară pentru a disipa această căldură (21) și se crede, de asemenea, că va ajuta să mențină o cerință scăzută de alimente, care, la fel ca apa, este foarte redusă în mediul deșert (17). S-ar putea ca, având mai puțini nefroni și un raport redus de cortex la medulă, șoarecele spinos reduce efectiv proporția de tubuli proximali care solicită metabolic și își mărește proporția de tubuli medulari de „economisire a apei”.

Acest studiu a evidențiat, de asemenea, potențialul de hiperfiltrare semnificativă a glomerulilor mai mari de șoareci spinoși ca răspuns la încărcătura mare de sare, care nu a fost prezentă în glomerulii C57BL/6 mai mici, sugerând că acești glomeruli mai mari pot juca un rol cheie în menținerea echilibrului apei. pentru această specie. În prezent, nu se știe dacă șoarecii spinoși prezintă o rezervă funcțională renală crescută.

Direcția viitoare

Investigațiile ulterioare ar trebui să includă o comparație a concentrațiilor circulante centrale și renale ale hormonilor cheie renali și ai setei, cum ar fi renina, vasopresina, AVP și angiotensina II la aceste specii, în diferite condiții fiziologice, precum și o descriere a densității și a distribuția transportorilor de uree și apă (aquaporină), despre care se știe că sunt cruciale în capacitatea de concentrare urinară (12, 23, 24). Mai mult, studiile de micropunctură ar trebui utilizate pentru a elucida cu precizie hemodinamica intrarenală la această specie. Ar fi, de asemenea, interesant să se testeze în continuare capacitatea de filtrare crescută a rinichiului șoricelului prin utilizarea unei încărcături de proteine ​​sau aminoacizi pentru a examina rezerva funcțională renală și a examina nivelurile de uree plasmatică și excreția fracționată a ureei în aceste condiții.

rezumat

Rezultatele studiului de față evidențiază eficiența rinichiului mouse-ului spinos în filtrarea și eliminarea unei concentrații remarcabil de mari de sare. Șoarecele C57BL/6 a fost, de asemenea, capabil să elimine excesul de sare ingerată, dar a necesitat un volum mult mai mare de apă pentru a face acest lucru. Astfel, am identificat o relație hemodinamică diferită, local la rinichi și central în răspunsul de băut sau de sete, la aceste două specii ca răspuns la o încărcătură mare de sare.

H. Dickinson a fost susținut de o bursă de cercetare postuniversitară a Facultății de Medicină a Universității Monash și a primit sprijin din partea Schemei de premii pentru publicarea postuniversitară a Universității Monash în timpul pregătirii acestui manuscris. K. Moritz a fost sprijinit de un consiliu național de sănătate și cercetare medicală din Australia R. D. Wright Fellowship și a primit finanțare de la ANZ Perpetual Trustees și Fundația Ramaciotti. M. M. Kett a fost sprijinit de o fundație a Fundației pentru Cercetarea Hipertensiunii arteriale (Australia) și a primit finanțare de la Fundația Națională a Inimii (G 04M 1551).

NOTĂ DE PICIOASĂ

Costurile de publicare a acestui articol au fost suportate parțial prin plata taxelor de pagină. Prin urmare, articolul trebuie marcat prin prezenta „publicitate”În conformitate cu 18 U.S.C. Secțiunea 1734 doar pentru a indica acest fapt.

Îi mulțumim lui Andrew Jefferies pentru analiza tuturor probelor de urină.