Az étrendi foszfor és az urémia mértéke a patkányok vesecsontjainak kialakulásában

Laboratóriumi tanulmány

  • Teljes cikk
  • Ábrák és adatok
  • Hivatkozások
  • Idézetek
  • Metrikák
  • Újranyomtatások és engedélyek
  • PDF

Absztrakt

BEVEZETÉS

Az ásványi anyagcsere változásai a veseelégtelenség következtében elkerülhetetlenül metabolikus csontbetegség kialakulásához vezetnek. A vese osteodystrophia egy általános kifejezés, amely magában foglalja a vese csontbetegségének magas és alacsony forgalmú formáit is. [1–4] A szekunder hyperparathyreosis (sHPTH) és az osteitis fibrosa az előbbi csoportba tartozik, míg az osteomalaciára és az adynamicus csontbetegségre alacsony csontforgalmi állapot jellemző. E két csoport között a betegeknél normális szövettan vagy vegyes elváltozás jelentkezhet, amelyek mind az osteomalacia, mind a hyperparathyreosis jellemzőit mutatják.

foszfor

A vese osteodystrophia okainak, terápiás és megelőző intézkedéseinek tanulmányozásához, valamint a különböző csontelváltozások kezelésére szolgáló új gyógyszerek kifejlesztéséhez elengedhetetlen a megfelelő állatmodellek rendelkezésre állása az emberi betegségek számára. Különféle kísérleti modelleket fejlesztettek ki a CRF kiváltására laboratóriumi állatokban. [5] A legszélesebb körben alkalmazott módszerek a vese parenchima változó mennyiségének reszekcióján alapulnak. A patkányok 5./6. nephrectomia modelljeként ismert eljárását, amelyet „patkány maradék vese” modellnek is neveznek, Chanutin és Ferris fejlesztette ki. [6] Ezt a modellt széles körben alkalmazták a CRF patofiziológiai aspektusainak értékelésére, [7–11], de egyúttal a leggyakrabban alkalmazott modell az urémia miatti csontelváltozások vizsgálatára is. [12–19] Meglepő módon az irodalmi adatok azt mutatják, hogy ezzel a modellel különböző mértékű másodlagos hiperparatireoidizmus érhető el, ami gyakran megnehezíti a különféle vizsgálatok összehasonlítását és az emberi helyzetre való extrapolációt. Ennek fő okai a veseelégtelenség időtartamának és mértékének, valamint az étrendi foszfortartalom/biohasznosulás standardizálásának hiánya a különböző vizsgálatok között.

Az sHPTH kialakulásának tanulmányozása CRF-ben szenvedő állatokban nemcsak az étrendi foszfortartalom, hanem a foszfor biohasznosulása is nagyon fontos. Az étrendi foszfor biohasznosulása nagymértékben függ attól, hogy az elem milyen formában fordul elő az étrendben. Az EK hatóságainak legújabb szabályai miatt a csontliszt már nem használható patkánytojás foszforforrásaként. Ezért a legtöbb beszállító megváltoztatta a patkányok és egerek étrendjének receptjét, és vegetáriánus foszforforrásokra (pl. Búza) váltott. Ezek azonban viszonylag nagy mennyiségű fitinsavat tartalmazhatnak, amely gyengén vagy szinte nem biohasznosítható foszforforrást jelent, és köztudottan nagyon stabil komplexeket képez ásványi ionokkal, köztük foszfáttal, ami miatt a bélfelvétel nem érhető el. [20–22] Az étrend kémiai elemzése így olyan foszforkoncentrációkat eredményezhet, amelyek tökéletesen megfelelnek a gyártó által közölt koncentrációknak, de nem adnak információt a biohasznosulásáról. Úgy tűnik, hogy ezt a fontos kérdést nem vették figyelembe az ásványi anyagcserével és a csontbetegségekkel foglalkozó kísérleti vizsgálatok többségében.

Az ebben a cikkben leírt kísérletet arra tervezték, hogy értékeljék a különböző foszforforrások CRF patkányok étrendjében történő alkalmazásának az sHPTH kialakulására gyakorolt ​​hatását, valamint az urémiás állapot variációinak e csontbetegség kialakulására gyakorolt ​​hatását. a maradék vesepatkány modellben.

ANYAGOK ÉS METÓDUSOK

Kísérleti terv

Biokémiai és kémiai elemzések

Csontszövettan

A leöléskor a combcsontokat és a sípcsontokat megszabadították a lágyrészektől. A jobb sípcsontot használtuk szövettani vizsgálatra 24 órás rögzítés után Burkhardt oldatában, majd további feldolgozásig 70% -os etanolba helyeztük. A csontmintákat ezután 100% metilmetakrilátba ágyazottuk. A proximális sípcsont hosszanti szakaszait (5μm) JUNG K mikrotómával vágtuk le, és Goldner szerint festettük a leíró szövettan számára. A csont szövettani adatokat, valamint a dinamikus paramétereket standardizált nómenklatúra és definíciók segítségével jelentik [25], és egy félautomata képfeldolgozó rendszerrel (Kontron KS400) mértük. A mért paraméterek közé tartozik a teljes csontterület (BAR), az osteoid területe (OAR), az osteoid szélessége (OWI), az osteoid kerülete (OPM), az erodált perem (EPM), az oszteoblaszt kerülete (OBPM), az oszteoklaszt kerülete (OCPM), kettősen jelölt kerület (DLPM), ásványi adalékolási sebesség (MAR), mineralizációs késleltetési idő (MLT) és csontképződési sebesség (BFR).

Statisztika

Az adatok statisztikai elemzését Kruskal-Wallis teszt és Mann-Whitney teszt alkalmazásával végeztük a párosítatlan összehasonlításokhoz, majd Bonferroni korrekciót követve, amikor több mint két csoportot hasonlítottunk össze. Két érték közötti kapcsolatot Pearson lineáris korrelációjával értékeltük. A o érték Az étrendi foszfor és az urémia mértéke a patkányok vesebetegségének kialakulásában

Online közzététel:

1.ábra. A (A) testtömeg, (B) táplálékfelvétel és (C) szérum kreatinin időbeli alakulása veseelégtelenségben (CRF) és kontroll (SHAM) állatokban, akiket normál étrenddel (STD) vagy magas foszfor tartalommal tápláltak diéta (HPD). a: o A nephrectomia azt jelzi, hogy közepes mértékű veseelégtelenséget indukáltak, amely összehasonlítható volt az STD és a HPD csoportok között (lásd 1C. ábra). A 12 hetes vizsgálati periódus során a szérum kreatininszint 1,8-szorosra emelkedett az STD-csoportban és 2,1-szeresre a HPD-csoportban. A veseelégtelenség jelenlétét tovább bizonyította a proteinuria időfüggő emelkedése a CRF előtti 9,6 ± 3,1 mg/24 óráról 12 hetes urémia után 126,4 ± 63,8 mg/24 órára (az összes CRF egy csoportba tartozó állatban).

Jelentősen alacsonyabb kalcémia és calciuria mennyiséget figyeltek meg mind a CRF-ben, mind az álműtött állatokban, akik HPD-t kaptak, összehasonlítva azokkal, akiket STD-vel tápláltak (lásd 2A és C ábra). A vizsgálati időszak végén a HPD csoportból származó CRF állatok szignifikánsan magasabb foszfatémiát mutattak az NP csoporthoz képest (lásd 2B. Ábra). A foszfaturia figyelemreméltóan alacsony volt minden olyan patkánynál, amelyet STD-vel etettek a teljes 12 hetes vizsgálati időszak alatt (lásd 2D. Ábra).

Online közzététel:

2. ábra. Az (A) szérum kalcium, (B) szérum foszfor, (C) kalcuriuria és (D) foszfaturia alakulása idővel veseelégtelenségben (CRF) és kontroll (SHAM) állatokban, akiket standard táplálékkal (STD) vagy egy magas foszfortartalmú étrend (HPD). a: o Az étrendi foszfor és az urémia mértéke a patkányok vesecsontjainak kialakulásában

Online közzététel:

3. ábra. Az (A) szérum PTH, (B) szérum osteocalcin, (C) szérum TRAP és (D) deoxipiridinolin-koncentráció alakulása idővel veseelégtelenségben (CRF) és kontroll (SHAM) állatokban, akiket standard táplálékkal (STD) etettek vagy magas foszfortartalmú étrend (HPD). a: o Az étrendi foszfor és az urémia mértéke a patkányok vesecsontjainak kialakulásában

Online közzététel:

Asztal 1 A különböző vizsgálati csoportok csont hisztomorfometriai és hisztodinamikai paraméterei a műtét utáni 6. és 12. héten

A HPD táplálása megnövelte a csontforgalmat mind a kontroll, mind a CRF állatokban. A HPD-t kapott áloperált állatok BFR-, MAR- és DLPM-értéke magasabb volt, alacsonyabb az MLT- és OMT-értékük, mint az STD-t kapott áloké, különösen a 12. héten (lásd 1. táblázat). Hasonló, bár kifejezettebb tendencia volt megfigyelhető a CRF állatokban.

A másodlagos hiperparatiroidizmus különféle szövettani jeleit (azaz magasabb csontképződést - megnövekedett BFR, MAR, DLPM, OBPM) kombinálva magasabb csontreszorpciós paraméterekkel (azaz magasabb EPM-rel) (lásd 1. táblázat) csak a HPD-t kapó CRF állatoknál észlelték. . A hatás 12 hetes urémia után kifejezetten hangsúlyosabb volt. Ebben az időpontban a csontterület is jelentősen megnőtt, ami azt jelzi, hogy ebben az időben a BFR-nek biztosan meghaladta a csontfelszívódási arányt (lásd 1. táblázat). A HPD csoportban a velőfibrózist az állatok 26% -ánál tapasztalták (az adatokat nem mutatjuk be).

A veseelégtelenség mértékének hatása

Mivel a CRF állatmodelljei, köztük a „maradék vese” patkány modell, hajlamosak a vesefunkció jelentős változásaira, ezért azt is megvizsgálták, hogy a veseelégtelenség mértéke milyen mértékben befolyásolta az sHPTH kialakulását a két különböző étrendet kapó patkányokban. A szérum kreatinin-koncentráció alapján az összes patkányt a három csoport egyikébe sorolták: normális vesefunkció (azaz a szérum kreatinin ≤ 0,6 mg/dl), enyhe veseelégtelenség (azaz a szérum kreatinin> 0,6 és ≤ 1,0 mg/dl), mérsékelt veseelégtelenség (azaz szérum kreatinin> 1,0 mg/dl). A hat hetes urémia után feláldozott CRF patkányok 58% -ának enyhe, 42% -ának közepes mértékű veseelégtelensége volt. A 12 hét után leölt CRF-állatok 42% -ának enyhe és 58% -ának volt közepes veseelégtelensége (az egyes csoportok állatainak számát lásd a 2. táblázatban).

Online közzététel:

2. táblázat A vesefunkció hatása a csont hisztomorfometriai és hisztodinamikai paramétereire a különböző vizsgálati csoportokban

Szérum és vizelet biokémia

A HPD-t kapó, közepesen súlyos veseelégtelenségben szenvedő állatoknál szignifikánsan alacsonyabb volt a kalcémia (lásd 4A. Ábra) és magasabb volt a foszfatémia (4B. Ábra), a normál vesefunkciójú vagy enyhe veseelégtelenségben szenvedő patkányokhoz képest. Az urémiás állapot nem volt hatással ezekre a paraméterekre az STD csoport patkányaiban. A HPD csoportban a vizelet Ca kiválasztása fokozódott a kifejezettebb vesekárosodás mellett, azonban szignifikánsan alacsonyabb volt az STD csoporthoz képest (lásd 4C. Ábra). A foszfaturia szignifikánsan magasabb volt minden HPD-ben részesülő állatban, függetlenül a veseelégtelenség súlyosságától (lásd 4D. Ábra).

Online közzététel:

4. ábra. A vesefunkció hatása az (A) szérum kalciumra, (B) szérum foszforra, (C) kalcúuriára és (D) foszfaturiára azokban az állatokban, akiket standard táplálékkal (STD) vagy magas foszfor tartalmú étrenddel (HPD) tápláltak. x: o Az étrendi foszfor és az urémia mértéke a patkányok vesecsontjainak kialakulásában

Online közzététel:

5. ábra. A vesefunkció hatása az (A) szérum PTH-ra, (B) szérum osteocalcin, (C) szérum TRAP és (D) deoxipiridinolin-koncentrációra olyan állatokban, akiket standard táplálékkal (STD) vagy magas foszfortartalmú étrenddel (HPD) tápláltak. x: o Az étrendi foszfor és az urémia mértéke a patkányok vesecsontjainak kialakulásában

Online közzététel:

A Sniff által biztosított HPD-ben nagy felszívódási sebességű szervetlen foszforforrásokat (pl. Monokalcium-foszfor) adnak az étrendhez. A foszfor jó biohasznosulását ebben az étrendben az bizonyítja, hogy az ezt az ételt kapó állatoknál a vizelet foszforkoncentrációja egyértelműen magasabb volt, mint az STD-t kapó patkányokban. Bár korábban magas foszfortartalmú étrendet alkalmaztak veseelégtelenségben szenvedő patkányok másodlagos hiperparatireoidizmusának kiváltására, [26] ez az első olyan vizsgálat, amelyben alacsony és magas biohasznosulású foszfor tartalmú étrenddel etetett állatok csont szövettani paramétereit hasonlítják össze. Az sHPTH foszforterhelés utáni fejlődése a különböző tényezők kumulatív hatásának tulajdonítható:

a hiperfoszfatémia közvetlen hatása a PTH szintézisére és szekréciójára, [27–29]

a kalcitriol csökkenése, [33], [34] és

a PTH-ra csökkent kalcémia-válasz. [31], [34–36]

Kimutatták, hogy az étrendi P-korlátozás teljes mértékben megakadályozza az urémia által kiváltott mellékpajzsmirigy-sejtek növekedését és enyhíti a másodlagos hiperparatireoidizmust urémiás kutyákban és patkányokban. [38]

Az sHPTH kialakulását szövettanilag is bizonyította a megnövekedett csontforgalom (mind a magasabb csontképződés, mind a csontreszorpciós paraméterek) ezeknél az állatoknál. Az STD csoport patkányaival szemben a CRF patkányokban az oszteoid megnövekedett mennyisége a HPD csoport kontrolljaihoz képest nem tulajdonítható mineralizációs hiba kialakulásának. Ehelyett megnövekedett oszteoblaszt aktivitás jelenlétében a magasabb MAR és az alacsonyabb MLT a HPD CRF csoportban normál OMT-vel kombinálva intakt mineralizációra utal. A HPD-t kapó patkányoknak tehát felgyorsult az osteoid lerakódása, amelyet fokozott oszteoblasztos aktivitás okoz, amely könnyen érik és mineralizálódik. 12 hetes uremia után ez szignifikánsan megnövekedett csontterületet (osteoid terület + mineralizált terület) eredményez az STD-vel etetett patkányokhoz képest (lásd 1. és 2. táblázat).

A vesekárosodás súlyosságának az sHPTH kialakulására gyakorolt ​​hatásának vizsgálatához az állatokat három csoportba soroltuk: normál vesefunkciójú, enyhe veseelégtelenségű és közepes veseelégtelenségű patkányok. Csak a közepes veseelégtelenségben szenvedő patkányokban fejeződött ki kifejezett sHPTH. Valójában csak ezeknek az állatoknak volt megnövekedett iPTH-koncentrációja, csontképződési sebessége, oszteoblaszt aktivitása, csontfelszívódása és fibrózisának jelenléte. Úgy tűnik, hogy a veseelégtelenség mértékét, nem pedig az uremia időtartamát, fontos tényezőnek kell tekinteni az sHPTH kialakulásában.

Érdekes, hogy a HPD normál vesefunkciójú patkányokkal való táplálása a csontképződés növekedését is okozta: a HPD-vel etetett álműtött állatok BFR-, DLPM- és MAR-szintje alacsonyabb volt, és alacsonyabb az MLT-je az STD-t kapott csalásokhoz képest. a PTH-koncentrációk közötti különbség hiánya. Ez azt jelezheti, hogy a foszfor a csontforgalom független ingerként működhet. [43]

Összefoglalva, e vizsgálat adatai azt bizonyítják, hogy a maradék vesepatkány megfelelő modellnek tekinthető az sHPTH kialakulásához, feltéve, hogy mind a veseelégtelenség mértéke, mind a foszforterhelés elegendő. Ez utóbbi vonatkozásában nemcsak a táplálék foszfortartalmát, hanem a foszfaturia által tükröződő biohasznosulását is figyelembe kell venni a megbízható és reprodukálható eredmények elérése érdekében.

KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS

L. Oste a Flamand Intézet posztgraduális kutatási támogatásában részesült az ipari tudományos technológiai kutatás előmozdításáért (IWT).

Asztal 1 A különböző vizsgálati csoportok csont hisztomorfometriai és hisztodinamikai paraméterei a műtét utáni 6. és 12. héten