Гломерулосклероз у дієтичній моделі ожиріння корелює з чутливістю до оксиду азоту

Аарон Дж. Полічновський

1 Медичний факультет Університету Лойоли та лікарні у справах ветеранів Хайнса, Мейвуд, штат Іллінойс;

Гектор Лісея-Варгас

1 Медичний факультет Університету Лойоли та лікарні у справах ветеранів Хайнса, Мейвуд, штат Іллінойс;

Марія Пікен

3 Кафедра патології Університету Лойоли, Мейвуд, штат Іллінойс

Джанруй Лонг

2 Департамент електротехніки та обчислювальної техніки Іллінойського технологічного інституту, Чикаго, штат Іллінойс; і

Рашмі Бісла

1 Медичний факультет Університету Лойоли та лікарні у справах ветеранів Хайнса, Мейвуд, штат Іллінойс;

Джеффрі А. Вільямсон

Аніл К. Бідані

1 Медичний факультет Університету Лойоли та лікарня у справах ветеранів Хайнса, Мейвуд, штат Іллінойс;

Карен А. Гріффін

1 Медичний факультет Університету Лойоли та лікарні у справах ветеранів Хайнса, Мейвуд, штат Іллінойс;

Анотація

Модель ожиріння, спричиненого дієтою (DIO), часто використовується для вивчення патогенезу патологій, пов’язаних із ожирінням; однак, лише мінімальний гломерулосклероз (ГС) був зареєстрований через 3 місяці. Ми дослідили, чи розвивається ГС протягом більш тривалих періодів ДІО, і дослідили потенційну роль гемодинамічних механізмів у його патогенезі. Восьмитижневим самцям схильних до ожиріння (OP) та стійких до ожиріння (OR) щурів (річка Чарльз) вводили дієту з помірним вмістом жиру протягом 5 місяців. Оцінювали радіотелеметрично виміряний артеріальний тиск, протеїнурію та ГС. У щурів OP (n = 10) розвинулася поміркована гіпертонія (142 ± 3 проти 128 ± 2 мм рт.ст., P 3 × 10 −6) були подібними між щурами OP (n = 6) та OR (n = 9). Авторегуляція ниркового кровотоку зберігалася як у щурів OP (n = 7), так і OR (n = 7). На відміну від цього, введення N ω-нітро-l-аргініну метилового ефіру (l -NAME) у свідомих, хронічно інструментованих щурах OP (n = 11) призводило до підвищення артеріального тиску та ниркового судинного опору на 15% та 39%, і зниження ниркового кровотоку на 16%. Мінімальні ефекти l -NAME спостерігались у щурів OR (n = 9). Таким чином, DIO-асоційованому GS передує підвищена гемодинамічна чутливість до l -NAME, але не гіпертрофія нирок або гіперфільтрація.

МЕТОДИ

Тварини

Самців щурів OP та OR Sprague-Dawley купували у віці 6–8 тижнів у річки Чарльз, де їх утримували як окремі безпородні колонії та годували стандартною дієтою чау. Як було описано раніше (58), ці колонії щурів OP і OR були отримані з безпородних ліній щурів Спраг-Доулі з річки Чарльз шляхом селективного розведення на основі фенотипу збільшення ваги під час споживання високоенергетичної дієти. Усі щури отримували стандартну дієту чау (13% ккал від жиру, 1% NaCl, LabDiet 5001) після прибуття до лікарні ветеранів Hines. Після базових вимірювань дієту на час експериментів перевели на дієту MHF (32% ккал від жиру, 0,5% NaCl, дослідницькі дієти D12266B). Вода надавалась за бажанням. За всіма тваринами доглядали згідно з Національним керівництвом інститутів охорони здоров’я щодо догляду та використання лабораторних тварин, а всі протоколи були затверджені Комітетом з питань догляду та використання тварин у справах ветеранів Хайнса.

Експериментальні процедури

Чотири експерименти проводили в окремих групах щурів OP та OR. Експеримент 1 досліджував вплив тривалого (5 місяців) прийому дієти із СНВ на радіотелеметрично виміряний артеріальний тиск (АТ) та пошкодження нирок. Експерименти 2–4 проводили через 3 місяці прийому дієти із СНВ, до розвитку значної ниркової травми (26), щоб охарактеризувати потенційні попередні гемодинамічні механізми пов’язаної з ожирінням ниркової травми, що включала 1) швидкість клубочкової фільтрації (ШКФ) вимірювання у свідомих щурів та пов'язаного з ним морфометрично визначеного гломерулярного об'єму, 2) стійкий рівень ниркового кровотоку (RBF) авторегуляторної здатності після поступових змін АТ у анестезованих щурів; 3) взаємозв'язки BP-RBF та динамічна авторегуляція RBF до і під час введення метилового ефіру N ω-нітро-l-аргініну (l -NAME) у щурів, які перебувають у свідомості.

Експеримент 1: Реакції АТ та пошкодження нирок через 5 місяців годування MHF.

Експеримент 2: ШКФ навколишнього середовища та об’єм клубочків через 3 місяці подачі MHF.

Щури OP (n = 6) та OR (n = 9), які годували MHF дієтою протягом 3 місяців, знеболювали [пентобарбітал натрію (50 мг/кг в/в)] та осмотичний міні-насос (2ML1, Durect, Купертіно, Каліфорнія), що містив 10 мг/мл FITC-інуліну (Sigma-Aldrich, Сент-Луїс, Міссурі), розчиненого в 10 мМ PBS (рН 7,4), хірургічно імплантували (підшкірно) в підлопаткову область для визначення СКФ у свідомому стані, як і раніше описані іншими (15, 59). Через три дні після операції щурів поміщали в метаболічні клітини та отримували 24-годинний збір сечі та проби крові хворобової вени. Після 24-годинного збору сечі щурів знеболювали, а нирки проводили перфузію, фіксували для морфометричного аналізу.

Експеримент 3: стаціонарна стадійна ниркова ауторегуляція через 3 місяці годування MHF.

Щурів OP (n = 7) та OR (n = 7), яких годували дієтою MHF протягом 3 місяців, знеболювали [інактин (100 мг/кг в/в)] і хірургічно готували до оцінки здатності нирок до ауторегуляції, як описано раніше (11, 14, 36, 37, 39, 40). Індекси авторегуляції розраховували як дробову зміну RBF/дробову зміну АТ, як описано раніше (1, 11, 14, 36, 37, 39, 40).

Експеримент 4: навколишня гемодинаміка нирок та динамічна авторегуляція через 3 місяці годування MHF.

Щурів OP (n = 11) та OR (n = 9), які годували MHF дієтою протягом 3 місяців, знеболювали [пентобарбітал натрію (50 мг/кг в/в)] і хронічно інструментували радіотелеметричним передавачем АТ та зондом Transonic RBF зліва. ниркової артерії, як описано раніше (1, 11, 34, 35, 37). Після 7 днів відновлення після операції у свідомих щурів були зроблені початкові записи (2–4 год при 200 Гц) АТ і RBF. Після одного-трьох таких записів з інтервалом у 24 години l -NAME вводили у питну воду у дозі 100 мг/л (∼10 мг · кг −1 · день -1). Починаючи щонайменше через 48 год після ініціювання l -NAME, знову отримували записи BP та RBF. Через 4–6 днів та від двох до трьох таких записів дозу l -NAME було збільшено до 250 мг/л (∼25 мг · кг −1 · день -1), а записи BP та RBF отримано у подібному манера. Узагальнені результати за два-три окремі 2–4-годинні записи АТ та RBF у кожного щура до та під час введення обох доз введення l -NAME використовувались для характеристики зовнішньої гемодинаміки нирок та впливу l -NAME на такі вимірювання.