Hyperuricemia and Calcium-Phosphate Metabolism in Experimental Renal Insufficiency: Effects on Oxidative Stress and the Renin-Angiotensin-Aldosterone System
Eräranta, Arttu (2014)
Eräranta, Arttu
Tampere University Press
2014
Kokeellinen sisätautioppi - Experimental Internal Medicine
Lääketieteen yksikkö - School of Medicine
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Väitöspäivä
2014-04-04
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:ISBN:978-951-44-9399-7
https://urn.fi/URN:ISBN:978-951-44-9399-7
Tiivistelmä
Krooninen munuaistauti aiheuttaa monia häiriöitä kehon normaalissa homeostaasissa. Edetessään munuaisvaurio vähentää munuaisten suodatuskapasiteettia, nostaa virtsahapon pitoisuutta verenkierrossa ja aiheuttaa verenkiertoelimistössä muutoksia, jotka suosivat tulehdustilaa, verisuonten rakenteellisia muutoksia (jäykistyminen, seinämän paksuuntuminen), kohonnutta verenpainetta ja lisääntynyttä hapetusstressiä. Jos munuaisten suodatuskapasiteetin lasku jatkuu esteittä, on seurauksena lopulta terminaalinen munuaisten vajaatoiminta.
Kokeelliset mallit tarjoavat mahdollisuuden tutkimuksiin, joita ei voi toteuttaa soluviljelymalleissa tai kliinisissä hankkeissa. Tässä tutkimussarjassa käytettiin munuaisten vajaatoiminnan rottamallia, joka aiheutettiin vähentämällä kirurgisesti 5/6 munuaismassasta (NX). Verrokkien toimenpiteenä oli munuaiskapselien poisto (Sham). Tutkimusasetelmina olivat kokeellinen hyperurikemia, parikalsitolihoito, fosfaattilisä sekä fosforinsitomishoito 3.0% kalsiumkarbonaatilla. Hyperurikemia aiheutettiin ravinnon 2.0% oksonihappolisällä, joka estää virtsahappoa metaboloivaa urikaasi-entsyymiä. Vaikka hyperurikemian on esitetty olevan monien patofysiologisten prosessien taustalla, toimii virtsahappo myös hapetusstressiltä suojaavana antioksidanttina. D vitamiinireseptoria aktivoivalla parikalsitolilla hoidetaan sekundaarista hyperparatyreoosia, kun taas kalsiumperäisiä fosforinsitojia käytetään vähentämään elimistön fosforipitoisuutta.
Tutkimuksessa selvitettiin reniini-angiotensiini-aldosteroni -järjestelmän (RAAS) komponenttien geeni-ilmentymisen muutoksia sekä muutoksia hapetusstressitasossa. Kokeellisissa hyperurikemiatutkimuksissa tärkeimpinä kohteina olivat kiertävä RAAS ja munuaiskudoksen reniini-angiotensiini -järjestelmä (RAS), kaulavaltimon tonus sekä hapetusstressi. Kolmannessa osatyössä tutkittiin parikalsitolihoidon vaikutusta munuaisen RAS-geenien luentaan. Kaksi viimeistä osatyötä käsittelivät kalsium-fosfori -tasapainon muutoksia kokeellisessa munuaisten vajaatoiminnassa, tutkimuskohteina munuaisten ja verisuoniston RAS-geeniekspression muutokset, verisuonen supistustilan säätely (suolilievevaltimo) ja verenkierron sekä virtsan typpioksimetaboliitit.
Pääasiallisina mittausvälineinä käytettiin in vitro autoradiografiaa, Western blot -menetelmää, reaaliaikaista käänteis-PCR menetelmää, radioimmunoassay -menetelmää, histologista analyysiä sekä in vitro verisuonifunktion rekisteröintiä. Osatutkimusten kestona oli 12 tai 27 viikkoa, millä vaikutettiin munuaisten vajaatoiminnan asteeseen. Kokeelliset mallit toimivat odotetusti, ja niissä havaitut ominaisuudet olivat linjassa aiemman tiedon kanssa.
Kokeellinen hyperurikemia aktivoi kiertävän RAAS:n eli lisäsi plasman reniiniaktiivisuutta ja aldosteronipitoisuutta. Samanaikaisesti se vähensi hapetusstressiä ja lisäsi antioksidanttikapasiteettia, mikä voitiin havaita vuorokausivirtsan vähentyneenä
8-iso-PGF2α -erityksenä sekä lisääntyneenä plasman TRAP-arvona. Vaikka hyperurikemia nosti verenpainetta ja lisäsi kaliumin hukkaa virtsaan, havaittiin samalla parantunut kaulavaltimon typpioksidivälitteinen verisuonen laajeneminen. Näiden 12 viikkoa kestäneiden tutkimusten löydökset viittaavat aldosteronin rooliin hyperurikemian aiheuttamien natriumretention ja kohonneen verenpaineen taustalla. Toisaalta löydökset osoittavat myös hyperurikemian aiheuttamia myönteisiä vaikutuksia hapetusstressin tasoon.
Viidentoista viikon parikalsitolihoito, joka aloitettiin 12 viikkoa NX- ja Sham-leikkausten jälkeen, ei vaikuttanut munuaiskudoksen RAS-geenien luentaan, joka lisääntyi NX rotissa. Tämä löydös ei vastaa aiemmin julkaistua laajan huomion saanutta kokeellista tutkimusta, jossa parikalsitolihoito vähensi munuaisten RAS-geenien luentaa, kun hoito aloitettiin heti neljä päivää leikkausten jälkeen. Tutkimussarjaan kuuluvan osatyön asetelma muistuttaa enemmän kliinistä munuaistautia, mikä voi selittää eriävät löydökset.
Ravinnon fosfaattilisä aiheutti lisääntynyttä munuaisten, sydämen ja valtimoiden angiotensiiniä konvertoivan entsyymin (ACE) ilmentymistä, lisäsi kudosvauriota ja vähensi angiotensiini II:n reseptori 1a:n luentaa NX rotissa. Fosforinsidonta aiheutti päinvastaisen vasteen tutkittujen kudosten ACE-ekspressiossa. Lisäksi se vähensi munuaisvaurioita ja nitroproteiinien määrää valtimoissa sekä paransi typpioksidivälitteistä verisuonen laajenemista. NX rottien kohonnut verenpaine oli yhteydessä typpioksidin metaboliittien lisääntymiseen plasmassa ja virtsassa sekä vähentyneeseen endoteelin typpioksidisyntaasi-entsyymiin. ACE-ekspressio ja nitroproteiinien määrä lisääntyi valtimoissa ja typpioksidivälitteinen vasorelaksaatio heikentyi suolilievevaltimossa.
Kaikkiaan tutkimussarja mallintaa kroonisen munuaisten vajaatoiminnan tyypillisiä komplikaatioita ja niihin vaikuttavia tekijöitä. Tutkimuslöydökset korostavat veren fosfaattipitoisuuden hallinnan merkitystä munuaisten vajaatoiminnassa
sekä komplikaatioiden taustalla olevan säätelyjärjestelmän monimuotoisuutta.
Kokeelliset mallit tarjoavat mahdollisuuden tutkimuksiin, joita ei voi toteuttaa soluviljelymalleissa tai kliinisissä hankkeissa. Tässä tutkimussarjassa käytettiin munuaisten vajaatoiminnan rottamallia, joka aiheutettiin vähentämällä kirurgisesti 5/6 munuaismassasta (NX). Verrokkien toimenpiteenä oli munuaiskapselien poisto (Sham). Tutkimusasetelmina olivat kokeellinen hyperurikemia, parikalsitolihoito, fosfaattilisä sekä fosforinsitomishoito 3.0% kalsiumkarbonaatilla. Hyperurikemia aiheutettiin ravinnon 2.0% oksonihappolisällä, joka estää virtsahappoa metaboloivaa urikaasi-entsyymiä. Vaikka hyperurikemian on esitetty olevan monien patofysiologisten prosessien taustalla, toimii virtsahappo myös hapetusstressiltä suojaavana antioksidanttina. D vitamiinireseptoria aktivoivalla parikalsitolilla hoidetaan sekundaarista hyperparatyreoosia, kun taas kalsiumperäisiä fosforinsitojia käytetään vähentämään elimistön fosforipitoisuutta.
Tutkimuksessa selvitettiin reniini-angiotensiini-aldosteroni -järjestelmän (RAAS) komponenttien geeni-ilmentymisen muutoksia sekä muutoksia hapetusstressitasossa. Kokeellisissa hyperurikemiatutkimuksissa tärkeimpinä kohteina olivat kiertävä RAAS ja munuaiskudoksen reniini-angiotensiini -järjestelmä (RAS), kaulavaltimon tonus sekä hapetusstressi. Kolmannessa osatyössä tutkittiin parikalsitolihoidon vaikutusta munuaisen RAS-geenien luentaan. Kaksi viimeistä osatyötä käsittelivät kalsium-fosfori -tasapainon muutoksia kokeellisessa munuaisten vajaatoiminnassa, tutkimuskohteina munuaisten ja verisuoniston RAS-geeniekspression muutokset, verisuonen supistustilan säätely (suolilievevaltimo) ja verenkierron sekä virtsan typpioksimetaboliitit.
Pääasiallisina mittausvälineinä käytettiin in vitro autoradiografiaa, Western blot -menetelmää, reaaliaikaista käänteis-PCR menetelmää, radioimmunoassay -menetelmää, histologista analyysiä sekä in vitro verisuonifunktion rekisteröintiä. Osatutkimusten kestona oli 12 tai 27 viikkoa, millä vaikutettiin munuaisten vajaatoiminnan asteeseen. Kokeelliset mallit toimivat odotetusti, ja niissä havaitut ominaisuudet olivat linjassa aiemman tiedon kanssa.
Kokeellinen hyperurikemia aktivoi kiertävän RAAS:n eli lisäsi plasman reniiniaktiivisuutta ja aldosteronipitoisuutta. Samanaikaisesti se vähensi hapetusstressiä ja lisäsi antioksidanttikapasiteettia, mikä voitiin havaita vuorokausivirtsan vähentyneenä
8-iso-PGF2α -erityksenä sekä lisääntyneenä plasman TRAP-arvona. Vaikka hyperurikemia nosti verenpainetta ja lisäsi kaliumin hukkaa virtsaan, havaittiin samalla parantunut kaulavaltimon typpioksidivälitteinen verisuonen laajeneminen. Näiden 12 viikkoa kestäneiden tutkimusten löydökset viittaavat aldosteronin rooliin hyperurikemian aiheuttamien natriumretention ja kohonneen verenpaineen taustalla. Toisaalta löydökset osoittavat myös hyperurikemian aiheuttamia myönteisiä vaikutuksia hapetusstressin tasoon.
Viidentoista viikon parikalsitolihoito, joka aloitettiin 12 viikkoa NX- ja Sham-leikkausten jälkeen, ei vaikuttanut munuaiskudoksen RAS-geenien luentaan, joka lisääntyi NX rotissa. Tämä löydös ei vastaa aiemmin julkaistua laajan huomion saanutta kokeellista tutkimusta, jossa parikalsitolihoito vähensi munuaisten RAS-geenien luentaa, kun hoito aloitettiin heti neljä päivää leikkausten jälkeen. Tutkimussarjaan kuuluvan osatyön asetelma muistuttaa enemmän kliinistä munuaistautia, mikä voi selittää eriävät löydökset.
Ravinnon fosfaattilisä aiheutti lisääntynyttä munuaisten, sydämen ja valtimoiden angiotensiiniä konvertoivan entsyymin (ACE) ilmentymistä, lisäsi kudosvauriota ja vähensi angiotensiini II:n reseptori 1a:n luentaa NX rotissa. Fosforinsidonta aiheutti päinvastaisen vasteen tutkittujen kudosten ACE-ekspressiossa. Lisäksi se vähensi munuaisvaurioita ja nitroproteiinien määrää valtimoissa sekä paransi typpioksidivälitteistä verisuonen laajenemista. NX rottien kohonnut verenpaine oli yhteydessä typpioksidin metaboliittien lisääntymiseen plasmassa ja virtsassa sekä vähentyneeseen endoteelin typpioksidisyntaasi-entsyymiin. ACE-ekspressio ja nitroproteiinien määrä lisääntyi valtimoissa ja typpioksidivälitteinen vasorelaksaatio heikentyi suolilievevaltimossa.
Kaikkiaan tutkimussarja mallintaa kroonisen munuaisten vajaatoiminnan tyypillisiä komplikaatioita ja niihin vaikuttavia tekijöitä. Tutkimuslöydökset korostavat veren fosfaattipitoisuuden hallinnan merkitystä munuaisten vajaatoiminnassa
sekä komplikaatioiden taustalla olevan säätelyjärjestelmän monimuotoisuutta.
Kokoelmat
- Väitöskirjat [4772]