Активність Kir4.1 / Kir5.1 є важливою для індукованої натрієм дієтичної модуляції котранспортера Na-Cl
Візуальний реферат
Заява про значущість
Значні докази вказують на те, що базолатеральний внутрішньо випрямлений калієвий канал Kir4.1/Kir5.1 є важливим для транспорту мембрани в дистальних звивистих канальцях (DCT), і що натрій і калій, що надходять із їжі, важливі для регулювання активності тіазид-чутливого транспортера Na-Cl (NCC). У дослідженнях на мишах автори виявили, що стимуляція NCC, індукована обмеженням натрію, була пов’язана із збільшенням активності Kir4.1/Kir5.1 у ДКТ та гіперполяризації мембрани; Інгібування NCC, спричинене великим споживанням натрію, було пов'язано зі зменшенням активності Kir4.1/Kir5.1 в DCT та деполяризації мембрани. У специфічних для нирок мишей-нокаутів Kir4.1 вплив дієтичного натрію на активність NCC в основному було скасовано, як і його вплив на провідність і потенціал мембрани DCT. Отримані дані вказують на те, що Kir4.1/Kir5.1 є важливим для посередницької індукованої натрієм модуляції функції NCC.
Анотація
Передумови Харчове споживання натрію регулює чутливий до тіазидів котранспортер Na-Cl (NCC) у дистальних звивистих канальцях (DCT). Чи є базолатеральний, випрямляючий внутрішньо калієвий канал Kir4.1/Kir5.1 (гетеротетрамер Kir4.1/Kir5.1) у DCT, важливим для опосередкування впливу споживання натрію в їжі на активність NCC, невідомо.
Методи Ми використовували електрофізіологію, методики очищення нирок та імуноблотінг для вивчення ефектів Kir4.1/Kir5.1 в DCT та NCC у мишей-нокаутів Kir4.1 дикого типу та нирок.
Результати Низьке споживання натрію стимулювало базолатеральну активність Kir4.1/Kir5.1, збільшувало базолатеральну K + провідність та гіперполяризувало мембрану. І навпаки, велике споживання натрію пригнічувало калієвий канал, зменшувало базолатеральні потоки К + і деполяризувало мембрану. Низьке споживання натрію збільшило загальну і фосфорильовану експресію NCC та посилений натрійурез, викликаний гідрохлоротіазидом; велике споживання натрію мало протилежні наслідки. Таким чином, підвищена активність NCC, індукована низьким споживанням натрію, була пов’язана з підвищеною регуляцією активності Kir4.1/Kir5.1 в DCT, тоді як пригнічення активності NCC високим споживанням натрію було пов’язано зі зниженою активністю Kir4.1/Kir5.1. Навпаки, споживання натрію з їжею не впливало на активність NCC у нокаутованих мишей. Крім того, видалення Kir4.1 не тільки скасувало базолатеральну провідність K + та деполяризувало мембрану DCT, але також скасувало стимулюючі ефекти, викликані низьким споживанням натрію, на провідність базотеральної K + та гіперполяризацію. Нарешті, споживання натрію з їжею не змінило швидкість виведення калію з сечею у гіпокаліємічних нокаутів та мишей дикого типу.
Висновки Стимуляція Kir4.1/Kir5.1 низьким споживанням харчового натрію має важливе значення для регуляції NCC, а інгібування Kir4.1/Kir5.1, спричинене великим споживанням натрію, є ключовим кроком для зниження регуляції NCC.
Дистальний звивистий канальчик (DCT) відповідає за реабсорбцію 5% відфільтрованого Na + і є мішенню для тіазидних діуретиків. 1–4 Реабсорбція NaCl в DCT є двоступеневим процесом (додаткова фігура 1А): Na + і Cl - потрапляють в клітини через апікальну мембрану через котранспортер Na-Cl (NCC), а потім Na + відкачується клітини через базолатеральну Na-K-АТФазу, тоді як Cl - виходить із клітини вздовж її електрохімічного градієнта за допомогою базолатеральних Cl - каналів (ClC-kb) або котранспортера KCl. 5–7 У пізній частині DCT (DCT2) Na + потрапляє в клітину через апікальну мембрану як через NCC, так і через ENaC. 8–10 Хоча NCC експресується в апікальній мембрані, внутрішньо випрямлений калієвий канал (Kir) 4,1 експресується в базолатеральній мембрані DCT. Більше того, Kir4.1 - єдиний K + -канал, що забезпечує базолатеральну K + -провідність в DCT. 13 Велика кількість доказів вказує на те, що базолатеральний Kir4.1 в DCT є важливим для транспорту мембрани в DCT. 13–16 Мутації Kir4.1 з втратою функції в нирках головним чином погіршують мембранний транспорт у ДКТ. 17–19 Роль Kir4.1 у опосередкуванні мембранного транспорту в DCT рекапітулюється у мишей-нокаутів Ks-Kir4.1 з помірною втратою солі, метаболічним алкалозом та гіпокаліємією через інгібування активності NCC. 15
Велика кількість доказів переконливо продемонструвала, що споживання Na + та K + з дієтою відіграє важливу роль у регуляції активності NCC: низьке споживання калію або низького вмісту натрію (LS) стимулює, тоді як високе споживання калію або високого натрію (HS) пригнічує активність NCC . 14–16,20–23 Крім того, наші попередні експерименти продемонстрували, що Kir4.1 відіграє ключову роль у опосередкуванні впливу споживання K + з їжею на NCC, оскільки видалення Kir4.1 повністю скасувало вплив споживання K + з їжею на NCC. 16 Таким чином, це підвищує можливість того, чи Kir4.1 в DCT також бере участь у опосередкуванні впливу споживання Na + з їжею на чутливий до тіазидів NCC. Отже, метою цього дослідження є перевірити гіпотезу про те, що стимульована споживанням LS стимуляція NCC вимагає активації базолатерального Kir4.1 в DCT, тоді як інгібуване NCC споживання, спричинене споживанням, вимагає придушення активності Kir4.1.
Методи
Тварини
Усі дослідження на тваринах були схвалені Інституційними комітетами з догляду та використання тварин Нью-Йоркського медичного коледжу. Мишей, що експресують Pax8-rtTA та трансген LC-1, схрещували з мишами Kcnj10 флокс/флокс для генерування індуцибельних специфічних для нирок мишей-нокаутів Kir4.1 (Ks-Kir4.1 KO) (детальна інформація наведена в додатковому матеріалі). Делецію Kcnj10 проводили у 8--10-тижневих самців та/або самок мишей, гомозиготних для флоксированного гена Kcnj10 і гемізиготних для трансгену Pax8-rtTA/LC-1 шляхом надання доксицикліну (5 мг/мл, 5% сахарози) у питної води протягом 2 тижнів. Після цього пройшли щонайменше два тижні без обробки доксицикліном перед проведенням експериментів, і мишей утримували протягом 12-годинного циклу світло/темрява і годували нормальним харчуванням гризунів та звичайною питною водою. Мишей однобічних котів (самці та самки Kcnj10 флокс/флокс) одного віку та генетичного походження, що пили 5% сахарози, використовували як контролі дикого типу (WT). Через 2 тижні на звичайній натрієвій дієті (NS; 0,4%) мишей потім годували LS (TD90228, 0,01% –0,02%) або HS (TD92034, 4,0%) дієту протягом додаткових 7 днів перед експериментами. Метод генотипування мишей та підготовки до DCT був описаний раніше і включений до додаткового матеріалу. 15