Az étrendi szójafehérje hatásait az öröklődő policisztás vesebetegségre a nem és a fehérjeszint befolyásolja

Absztrakt

Autoszomális domináns policisztás vesebetegség (ADPKD) Észak-Amerikában 1000-ből 1 000 emberben 1-nél fordul elő, ez az egyik leggyakoribb genetikai betegség és a leggyakrabban örökletes nephropathia. Az esetek körülbelül 85% -áért felelős genetikai lokusz a 16. kromoszómán (PKD1) és a legtöbb más esetben a 4. kromoszómán található (PKD2). Egy harmadik lokuszról is beszámoltak (áttekintve az 1., 2., 3. referenciákban). Ennek a rendellenességnek a kialakulásában mutatkozó jelentős eltérés azonban még az azonos genetikai elváltozású rokon személyeknél is arra utal, hogy a módosító gének és/vagy környezeti tényezők is befolyásolják ennek a betegségnek a progresszióját.

A cisztás vesebetegség progressziója a PKD számos állatmodelljében megváltoztatható specifikus, nem tápláló vegyületek hozzáadásával az étrendhez vagy az étrendben már meglévő alkotóelemek manipulálásával. Az étrendhez hozzáadott, állatkísérletekben a PKD-t enyhítő vegyületek közé tartozik az enalapril, a losartan, a metilprednizolon és a HCO3 - (4, 5, 6), míg az NH4Cl és a NaCl (4, 6, 7) súlyosbítja a betegséget. A K + étrendi korlátozása felgyorsítja a PKD-t, míg a NaCl vagy a fehérje korlátozása késlelteti annak progresszióját (4, 7, 8, 9, 10). Ezen étrendi módosítások közül a fehérjetartalom csökkenése azért jelentős, mert étrendi manipulációval csökkenthető a veseciszták kialakulása és meghosszabbítható a túlélés anélkül, hogy negatívan befolyásolnák a test növekedését (8, 9). A PKD állatmodelljein végzett vizsgálatok azt mutatják, hogy az étkezési fehérjebevitel csökkentése a betegség korai szakaszában jelentősen hátráltatja a betegség progresszióját (7, 8, 9, 10), ami arra utal, hogy a nonazotémiás PKD-ben szenvedő betegeknél a fehérjebevitel csökkentése nagyon fontos mód lehet kezelésére. A PKD genetikai szűrésének lehetőségének megjelenésével a pozitív diagnózis jóval azelőtt megállapítható, hogy a vesefunkció bármilyen nyilvánvaló romlása bekövetkezne; ez időt hagyna arra, hogy a megfelelő étrend-terápia hatással legyen a betegség előrehaladására.

A PKD másik lehetséges terápiás megközelítése az étkezési fehérje típusának megváltoztatását jelenti. Két friss jelentés azt mutatja, hogy az étkezési szójafehérje csökkenti a vese ciszta növekedését a PKD állatmodelljeiben (11, 12). A szójababból származó növényi fehérje egyedülálló hatással lehet erre a vesebetegségre, mivel a szója alapú étrend jó hatással van a vesére az emberekben (13, 14, 15) és a vesebetegségek egyes állatmodelljeiben (16, 17). ). A szójafehérje fitoösztrogéneket tartalmaz; ezek befolyásolhatják a szteroid hormon egyensúlyt, amely látszólag szerepet játszik a PKD egyes modelljeiben (18, 19, 20).

A PKD állatmodelljeiben az étkezési fehérje bevitel hatásairól szóló korábbi vizsgálatok csak hím állatokat használtak. Bár egyes diétás kezelések hasonlóan befolyásolják a betegség progresszióját a férfiaknál és a nőknél, mások nemi specifikus válaszokat hívtak fel (7, 21). PKD-ben szenvedő embereknél a betegség progressziójában nemi összefüggés mutatkozik, a nőstények körülbelül 5 évvel később szenvednek veseelégtelenségben, mint a férfiak (22, 23, 24, 25), bár ez a megállapítás nem univerzális ( 26.) A betegség progressziója a Han-ban: A PKD SPRD-cy patkány modelljét a nemi és a szteroid hormonok is befolyásolják (19, 20), ami arra utal, hogy a hormonális hatások szerepet játszanak e betegség előrehaladásában.

Az itt leírt tanulmányok azt a hipotézist tesztelték, hogy az étrendi fehérjeszint és a fehérjeforrás megváltoztatása különböző hatásokkal jár a betegség progressziójára hím és nőstény állatokban. Megvizsgáltuk az étkezési szójafehérje hatását a fehérje korlátozás (alacsony, de növekedést fenntartó szintre) hatásával együtt a betegség korai szakaszában hím és nőstény CD1-pcy/pcy (pcy) egerekben, a PKD. Ezek a tanulmányok azt mutatják, hogy a nem és az étkezési fehérjeforrás fontos tényező a csökkent étkezési fehérjebevitel képességében, hogy késleltesse a PKD progresszióját.

Anyagok és metódusok

Állatok

Az állatkísérleti protokoll összhangban volt a laboratóriumi állatok gondozására és felhasználására vonatkozó Országos Egészségügyi Intézet útmutatójával, amelyet az egyetemi állatgondozási és felhasználási bizottság jóváhagyott. A PKD pcy egér modelljének tenyészpárjait (27, 28) V. H. Gattone II-től, a Kansasi Egyetem Orvosi Központjától szereztük be. A hím és nőstény pcy egereket 4 hetes korukban választották el, és hőmérsékleten (22–24 ° C), páratartalomban (50–60% relatív páratartalom) és fényben (12 órás világos/sötét ciklus) kontrollált körülmények között helyezték el.

Diéták és kísérleti protokoll

Laboratóriumi elemzések

A vese tartalmának meghatározásához a bal vesét liofilizáltuk. A jobb vesét az alkoholos Bouin-reagensbe rögzítettük és paraffin blokkokba ágyazottuk. A metszeteket (4 μm) a tárgylemezekre szereltük és periodikus sav-Schiff-rel festettük a megjelenítés céljából. A véletlenszerűen kiválasztott metszetek morfometriai elemzését Olympus BX60 mikroszkóppal végeztük, amely számítógépes interfésszel ellátott Dage MTI CCD72 kamerával volt felszerelve. Egy képzett, elvakult megfigyelő elvégezte a képelemzést a Microcomputer Imaging Device szoftver segítségével (Imaging Research, Inc., St. Catharine's, Ontario, Kanada). × 470 objektum-képernyő nagyításkor a ciszta területét nem átfedő mezőkből határoztuk meg, amíg a teljes vese szakasz be nem volt fedve. A ciszta térfogatának becsléséhez a ciszta területét megszoroztuk a jobb vese tömegével elosztva a testtömeggel; ezt ciszta pontszámnak nevezték. Az összes szérumfehérjét Bradford (30) módszerével határoztuk meg, és a szérum albumint Sigma kit 631 reagensekkel (Sigma, St. Louis, MO) mértük. A szérum-karbamid-nitrogént (SUN) és a kreatinin-koncentrációt Sigma 640, illetve 555 készlet reagensei segítségével határoztuk meg.

Statisztikai elemzések

Az adatokat ANOVA-val elemeztük, 2 × 2 × 2 kivitelben. Az adatok normalitását Shapiro-Wilk W tesztjével teszteltük. Szükség esetén az adatokat logaritmikus transzformációval normalizálták. Az adatokat nem transzformált átlagként ± SEM-ként jelentjük. A különbségeket és az interakciókat szignifikánsnak ítélték meg a P nézetben.

Soron belüli megtekintése
Felugró ablak megtekintése

Az étrendi fehérjeszint, az étkezési fehérjeforrás és a nem általános következményei a pcy egerekben

Az étrendi fehérjeszint, az étkezési fehérjeforrás és a nem általános hatása a szérumértékekre a pcy egerekben

A fehérjeforrás, a fehérjeszint és a nem hatása a vese víztartalmára (g) a pcy egerekben. A fehérjeforrás, a fehérjeszint és a nem fő hatásai jelentősek. A szignifikancia szinteket lásd az 1. táblázatban.

A fehérjeforrás, a fehérjeszint és a nem hatása a szérum karbamid-nitrogén koncentrációira (mg/dl) a pcy egerekben. A fehérjeforrás és a fehérjeszint fő hatásai jelentősek. A szignifikancia szinteket lásd a 2. táblázatban.

A kevésbé megnagyobbodott vesék mellett a ciszták által elfoglalt vese területe 19% -kal alacsonyabb volt a szójafehérjével etetett állatokban a kazeinnel összehasonlítva. Az egyes kezelésekre vonatkozó vese metszetek példáit az 5. ábra mutatja. A ciszta pontszámot úgy is kiszámoltuk, hogy a ciszta területét megszoroztuk a jobb vese tömegével a testtömeghez viszonyítva, és így megadtuk a ciszta térfogatát. Összességében a ciszta pontszám 37% -kal alacsonyabb volt a szójafehérjét tartalmazó étrendet fogyasztó állatokban, mint a kazein. Jelentős kölcsönhatás volt azonban a fehérjeszint és a fehérjeforrás között. Ennek a paraméternek az egyszerű hatáselemzése feltárta, hogy a szójafehérje hatása csak állatokban volt szignifikáns az LP táplálékra (2. ábra). A vese víztartalma 25% -kal alacsonyabb volt a szójafehérje-étrendet folytató állatoknál, ami a cisztafolyadék kevesebb felhalmozódására utal. A teljes testtömeghez (mg/100 g) viszonyítva kifejezve a vese víztartalma szintén szignifikánsan alacsonyabb volt (24% -kal) a szójafehérjével táplált állatokban (az adatokat nem közöljük). Bár a vesevíz fő hatásai között nem volt szignifikáns kölcsönhatás, az egyes csoportok átlagának adatai (3. ábra) hasonló mintákat mutattak, mint az egyes csoportok relatív vese súlya (1. ábra) és ciszta pontszáma (2. ábra). hogy a szójafehérje hatások a nőknél és az LP étrendben lévő állatoknál voltak a legnagyobbak.

Négy mikrométeres vese metszetek (periodikus sav-Schiff, × 25) hím (A-tól D) és nősténytől (E-H) CD1-pcy/pcy egerekből. (A és E) kazeinnel táplált állatok normál fehérjetartalmú étrenden. (B és F) Kazeinnal táplált állatok alacsony fehérjetartalmú étrenden. (C és G) Szójával etetett állatok normál fehérjetartalmú étrenden. (D és H) Szójaval etetett állatok alacsony fehérjetartalmú étrenden.

A szérum kreatininértékek nem különböztek az e két fehérjeforrással etetett állatokban, ami arra utal, hogy a vesefunkció ezen mértéke ebben a korban nem változik a páciens állatoknál (publikálatlan megfigyeléseink). A SUN értékek 18% -kal alacsonyabbak voltak a szójafehérjével táplált összes állatban, mint a kazein alapú étrenddel etetett állatoké. Az étrendi kezelés végén a testtömeg, valamint a szérumfehérje- és albuminkoncentráció hasonló volt a kazeinnel vagy szójafehérje-étrenddel etetett állatoknál, ami azt bizonyította, hogy a szójafehérje minősége megfelelő volt a növekedés fenntartásához és a megfelelő fehérjetáplálék biztosításához. Az élelmiszer- és a vízfogyasztás hasonló volt a mindkét fehérjeforrással etetett állatoknál, ami azt jelzi, hogy a kazeinnel és szójaval táplált állatoknál a fehérjebevitel szintje hasonló volt.

Fehérje szintű hatások

Az étrendi fehérjeszint csökkentése jelentősen befolyásolta a vese méretét, a ciszta pontszámot és a folyadéktartalmat a pcy állatokban (1. táblázat). 13 hetes étrend után a vesék 32% -kal kisebbek voltak az LP-diétás állatoknál, mint az NP-diétákon. A vese testtömeghez viszonyított súlya 30% -kal alacsonyabb volt az LP étrendet folytató állatoknál. A ciszta pontszám becslése tekintetében az LP-diétát folytató állatok veséinek ciszta-pontszáma 25% -kal alacsonyabb volt, mint az NP-diétás állatoké. Az egyszerű hatáselemzés, a fő hatások közötti kölcsönhatások miatt (lásd fent), feltárta, hogy a fehérje szint a veseméretre és a ciszta pontszámra gyakorolt hatása szignifikáns volt a szójával etetett állatoknál, de a kazeinnel táplált állatoknál nem (1. és 2. ábra). A vese vízmennyisége alacsonyabb volt az LP étrenden lévő állatoknál is, ami a ciszta folyadék kevesebb felhalmozódását jelzi.

A SUN-koncentrációk 25% -kal alacsonyabbak voltak az LP-diétás állatoknál, mint az NP-étrendben. Bár a táplálékbevitel magasabb volt az LP-n lévő állatoknál, mint az NP-diétákkal, az összes elfogyasztott fehérje mennyiség még mindig 61% -kal alacsonyabb volt, mint az állatok NP-étrenden fogyasztott mennyisége (23,4 g/d, szemben a 60,0 g/d-vel) . Az alacsonyabb fehérjebevitel ellenére a diétás kezelés végén a testtömeg, a szérumfehérje és az albuminkoncentráció hasonló volt az NP és LP étrendben lévő állatoknál, ami azt jelzi, hogy az összes diétás állat megfelelő táplálékfehérjét kapott. A szérum kreatininértékek hasonlóak voltak az NP-ben élő állatoknál is, mint az LP-étrendben. A víztartalom 27% -kal alacsonyabb volt az LP étrendben lévő állatoknál.

Nemi hatások

A veseméretet, a ciszta pontszámot és a víztartalmat ebben a vizsgálatban a pcy egerek neme is befolyásolta (1. táblázat). Voltak azonban kölcsönhatások a veseméret és a ciszta pontszám elemzésében (amint azt a fentiekben jeleztük), és az egyszerű hatáselemzésekből kiderült, hogy a veseméret és a ciszta pontszám nemi különbségei csak a szójafehérjével táplált állatoknál voltak jelen (1. és 2. ábra). A vese víztartalma nőstényekben 35% -kal alacsonyabb volt a hím állatoknál. Az étrendi kezelés végén a SUN, a szérum kreatinin, a szérum fehérje és a szérum albumin koncentrációja hasonló volt hím és nőstény állatoknál. Az élelmiszer- és a vízbevitel is hasonló volt.

Vita

Az étrendi fehérjebevitel csökkentése kimutatta, hogy késlelteti a PKD progresszióját a pcy egérben és a Han: SPRD-cy patkányban, és meghosszabbítja a túlélést a pcy egérben (7, 8, 9, 10). Jelen tanulmány nemcsak azt sugallja, hogy a fehérje csökkentése előnyös a nőstény pcy egerekben, hanem azt is, hogy az étkezési szójafehérje hatása a vese és a ciszta méretére nagyobb lehet a nőstény pcy állatokban. Egyéb étrendi manipulációkról, amelyek hím és nőstény állatmodellekben eltérő módon befolyásolják a PKD progresszióját, beszámoltak. Az étrendi halolaj helyett a napraforgómagolaj csökkentette a hím pcy egerek élettartamát, de nem volt hatással női társaikra (21). Han: SPRD-cy patkányokban az NH4Cl terhelés nagyobb hatással volt a nőstény relatív vese tömegére és a SUN koncentrációra, mint a hím állatoknál (7).

A mechanizmus (ok), amelyek révén a szójafehérje késlelteti a vese megnagyobbodását és a ciszta növekedését, nem világosak. A kazein és a szójafehérje valódi emészthetősége egyaránt magas (97–98%), így az N-bevitel ezen a két étrenden hasonló (33). Ezenkívül a szójafehérjét hőkezelték, hogy inaktiválják a szójabab tripszin inhibitor aktivitását. Az AIN-93G étrend, amelyet ebben a tanulmányban alkalmaztak, magában foglalja a kénes aminosavak kiegészítését is (29), mivel a kazein és a szójafehérje is viszonylag hiányos ezekben az aminosavakban. Az étrendi vizsgálatok során gyakran kívánatos egy páros táplálású csoport bevonása. A szójafehérjével táplált hím pcy egerek (11) felhasználásával végzett vizsgálattal egyetértésben azonban az élelmiszer (és a kalória) bevitele nem különbözött a kazeinnel táplált állatoktól a szójaval táplált állatokénál. Egy páros táplálékú csoport ugyanannyi táplálékot kapott, mint amennyit a szójával etetett állatok fogyasztottak, ezért azonos lenne a kazeinnel táplált (kontroll) csoporttal.

Az extracelluláris mátrix metabolizmusának és a bazális membrán komponenseinek rendellenességei megváltoztathatják a hámsejtek növekedését a PKD-ben, és úgy tűnik, hogy interstitialis gyulladást és fibrózist okoznak (1, 2, 3). Ebben a tekintetben a szójafehérje gyulladáscsökkentő hatását nemrégiben bizonyították a PKD Han: SPRD-cy patkány modelljében (19). Úgy tűnik, hogy a gyulladás gátlása csökkenti a ciszta növekedését, amint azt a metilprednizolonnal a Han: SPRD-cy patkányban és a pcy egérben bemutatták (5). A szója izoflavonoknak gyulladáscsökkentő hatása lehet, mivel egyesek, például a genistein (39), gátolhatják a citokin és a növekedési faktor aktivációjával járó tirozin kináz aktivitást, és gátolhatják a gyulladásos sejtek szaporodását (40). A tirozin-foszforilációs események a vesefoszfoinozidid metabolizmusának fontos szabályozói (41, 42); ez az intracelluláris jelzőrendszer megváltozik a pcy egérben (43, 44, 45). Másrészről, egy nemrégiben végzett tanulmány azt mutatta, hogy a genistein hozzáadása a magas táplálékfehérje-szinttel rendelkező hím macskás állatok étrendjéhez nem befolyásolja a betegség progresszióját (11). Ezért nem világos, hogy az étrendi genistein vagy más izoflavonok szerepet játszanak-e az étrendi szójafehérje jelentett gyulladáscsökkentő hatásaiban.

Felvetődött, hogy az L-arginin aminosav közvetítheti az étkezési fehérje korlátozásának védőhatását vesebetegségben (46), és hogy a szójafehérje magasabb L-arginin-szintje biztosíthatja a vese működésének védő hatását (16) . Az L-arginin számos olyan termék elődje, amely szöveti sérülésben és helyreállításban vesz részt, azaz nitrogén-oxid, poliaminok és prolin. Azonban nem minden vizsgálat mutatta be az L-arginin védőhatását vesebetegségben (áttekintve a (47) hivatkozásban), és azt találtuk, hogy az L-arginin hozzáadása alacsony fehérjetartalmú étrendhez 3 hónapig nem befolyásolja a felnőttek veseméretét hím vagy nőstény egerek (nem publikált megfigyeléseink).

Azt a mechanizmust, amellyel a szójafehérje jótékony hatást fejt ki a hasi egerekben, különösen a nőstényekben, és azt, hogy ez javuló túlélést eredményez-e, még meg kell határozni. A jelenlegi tanulmány ugyanakkor megerősíti, hogy a PKD vese- és cisztaméretének csökkentése elérhető a betegség állatmodelljeiben, a normális növekedést megőrző étrendi stratégiák alkalmazásával. Ez azt is jelzi, hogy a diétás terápia betegségre gyakorolt hatása jelentősen eltérhet férfiakban és nőstényekben. Bár ezeket a hatásokat humán vizsgálatokban kell megerősíteni, mielőtt bármilyen ajánlást meg lehet tenni, annak bizonyítéka, hogy a fehérjeforrásnak jelentős hatása van a betegségre ebben a modellben, felveti egy további diétás terápia lehetőségét.

Lábjegyzetek

Ezt a munkát részben az Amerikai Nefrológiai Társaság 30. éves gyűlésén mutatták be, San Antonio, TX, 1997. november 4.