Aldosteronismul primar și alterarea natriurezei la șoareci subexprimând TGFβ1 PNAS

Găsiți acest autor pe Google Scholar
Găsiți acest autor pe PubMed
Căutați acest autor pe acest site
Pentru corespondență: mkakoki @ med.unc.eduoliver_smithies @ med.unc.edu

Contribuție de Oliver Smithies, 15 februarie 2013 (trimis spre examinare 23 ianuarie 2013)

Acest articol are o corecție. Te rog vezi:

Abstract

Factorul de creștere transformant β1 (TGFβ1), membrul prototip al superfamiliei TGFβ, este o citokină multifuncțională puternică cu efecte asupra unei game largi de procese biologice, inclusiv proliferarea celulară, apoptoza, suprimarea tumorii, senescența (1, 2), diferențierea (3), migrația (4), imunitatea (5), osteogeneza (6), adipogeneza (7) și vindecarea rănilor (8).

Dacă TGFβ1 joacă vreun rol în controlul tensiunii arteriale (TA) nu este încă demonstrat în mod clar. Au fost generați șoareci cărora le lipsește complet TGFβ1 (9, 10), dar moartea lor din cauza unei boli inflamatorii severe în jurul înțărcării exclude măsurători ale TA. Boala inflamatorie și moartea timpurie pot fi eludate dacă șoarecii nu au, de asemenea, celule funcționale T și B ca urmare a inactivării genei activatoare a recombinării, Rag1 (11). Din păcate, inactivarea Rag1, fie singură, fie împreună cu Tgfb1 inactiv, a perturbat sistemele de control BP (12). La om, alela 915C a unui polimorfism nucleotidic unic în TGFB1, care duce la prolină la reziduul 25 din secvența peptidică semnal, a fost asociată la o populație europeană cu un risc redus de hipertensiune arterială (13). Alela 897C a unui al doilea polimorfism, care duce la prolină la reziduul 10 din secvența peptidică semnal, a fost asociată într-o populație asiatică cu un risc crescut de hipertensiune arterială (14, 15), dar dacă modificările afectează în mod direct TA nu a fost determinat.

Aceste studii documentează efectele complexe asupra cardiovasculaturii care rezultă din modificările funcției TGFβ1. Cu toate acestea, nu apare nicio imagine clară a efectelor variațiilor moștenite care modifică pur și simplu nivelul bazal al expresiei TGFβ1 fără a modifica secvențele de aminoacizi ale polipeptidelor care rezultă. Acest tip de informații are o importanță deosebită atunci când secvențele de aminoacizi sunt la fel de conservate ca și cele ale polipeptidelor TGFβ1. Astfel, 111 din cele 112 reziduuri care cuprind produsul activ TGFβ1 sunt identice la șoarece și la om și întinderi mari în restul de 278 resturi ale precursorului TGFβ1 sunt, de asemenea, identice (16).

În consecință, am generat șoareci cu expresie Tgfb1 ~ 10%, 50%, 200% și 300% normală, care acoperă intervalul probabil în populația umană generală. Găsim că mai mulți parametri cunoscuți pentru a regla TA sau pentru a răspunde la modificările acesteia sunt afectați într-o manieră remarcabil de proporțională de aceste modificări ale expresiei Tgfb1, indicând că chiar și modificările moștenite modeste în expresia genei umane TGFB1 sunt susceptibile de a avea efecte cardiovasculare semnificative.

Rezultate

Generarea șoarecilor hipo/hipermorfi pentru TGFβ1.

Ca preliminar la utilizarea țintirii genetice pentru a genera șoareci care exprimă niveluri modificate de TGFβ1, am folosit mai întâi sistemul nostru publicat (17) pentru a compara efectele relative asupra stabilității ARNm a regiunii 3'-netraduse (UTR) a Tgfb1 comparativ cu un panou de alte 3'-UTR-uri. Acest test a indicat faptul că am putea obține niveluri informativ scăzute și ridicate de expresie a TGFβ1 utilizând direcționarea genelor pentru a înlocui 3'-UTR natural al Tgfb1 cu 3'-UTR instabil al oncogenului osteosarcom FBJ (Fos) sau cu 3 stabil. ′ -UTR din gena hormonului de creștere bovin (bGH) (Fig. S1 A - C).

Concluzionăm că cele patru tipuri de șoareci generate de procedura noastră de direcționare genică au o expresie a ARNm Tgfb1 de ~ 10%, 50%, 200% și 300% normală, care acoperă intervalul probabil să apară în populația umană generală.

Chimia sângelui și hematologia șoarecilor hipo/hipermorfi TGFβ1.

Glucoza plasmatică, insulina plasmatică, azotul ureei plasmatice, creatinina plasmatică, sodiul plasmatic, clorura plasmatică și osmolaritatea plasmatică (tabelele S1 și S2) nu s-au putut distinge de WT la toți șoarecii la vârsta de 12 săptămâni, cu excepția faptului că potasiul plasmatic al L/L șoarecii au fost semnificativ mai mici decât WT (4,9 ± 0,1 mEq/L și 5,7 ± 0,1 mEq/L; P pentru L/L vs. WT −4).

Hematocriții șoarecilor L/L, L/+, H/+ și H/H nu se disting de WT (Tabelele S1 și S2).

Funcția adrenocorticală la șoarecii hipo/hipermorfi TGFβ1.

Nivelurile de aldosteron plasmatic au crescut progresiv pe măsură ce expresia controlată genetic a Tgfb1 a scăzut, variind de la ~ 50% sub WT la șoareci H/H până la ~ 200% WT la șoareci L/L (Fig. 2A). Nivelurile de corticosteron plasmatic (Fig. 2B) au fost semnificativ mai mari decât în mod normal la șoarecii L/L (329 ± 57 și 145 ± 23 ng/mL; P pentru L/L vs. WT † P †† P −4, ‡ P - 5 vs. WT. (A) Niveluri de aldosteron plasmatic. (B) Niveluri de corticosteron plasmatic. (C) Nivelurile de ARNm pentru enzime necesare pentru sinteza aldosteronului în glanda suprarenală. (D) Volumul plasmatic. BW, greutatea corporală.

Funcția suprarenocorticală la șoarecii TGFβ1 hipo/hipermorfi la vârsta de 12 săptămâni. * P † P †† P −4, ‡ P −5 vs. WT. (A) Nivelurile de aldosteron plasmatic. (B) Nivelurile de corticosteron plasmatic. (C) Nivelurile de ARNm pentru enzime necesare pentru sinteza aldosteronului în glanda suprarenală. (D) Volumul plasmatic. BW, greutate corporală.

Expresia mRNA suprarenală a celor două gene care determină enzimele mitocondriale implicate direct în sinteza corticosteronului și a produsului său aldosteron, 11 beta hidroxilază (Cyp11b1) și aldosteron sintază (Cyp11b2), s-au potrivit cu modificările progresive ale nivelurilor plasmatice de aldosteron (Fig. 2C ). Alte gene implicate în steroidogeneză, proteină de reglare acută steroidogenă (Star), hidroxi-delta-5-steroid dehidrogenază, 3 beta și steroid delta-izomerază 1 (Hsd3b1) și 21-hidroxilază (Cyp21a1), au avut o expresie crescută atunci când exprimarea Tgfb1 a fost sub normal, deși numai la nivelul suprarenalelor L/L a atins această semnificație (Fig. 2C).

Examinarea microscopică a suprarenalelor nu a arătat anomalii structurale, cum ar fi hiperplazia nodulară, la oricare dintre șoareci (Fig. S3), dar greutatea suprarenală normalizată la greutatea corporală a fost dublată la șoarecii L/L (0,155 ± 0,014% greutate corporală vs. 0,082 ± 0,007% greutate corporală; PL/L vs. WT L/L (n = 6): 64 ± 9%, P = 0,11] Aceste observații sugerează că cel mai probabil factor care determină modificările progresive ale volumului plasmatic este o schimbare în reabsorbția de sodiu cauzată de modificările progresive ale nivelurilor plasmatice de aldosteron rezultate din diferențele determinate genetic în expresia Tgfb1.

Presiunea arterială la șoarecii hipo/hipermorfi Tgfb1.

Șoarecii L/L au avut o tensiune arterială sistolică (sBP) semnificativ mai mare decât WT, indiferent dacă au fost studiați cu metoda coșului (138 ± 3 mmHg vs. 106 ± 3 mmHg; P −5) sau prin telemetrie (146 ± 3 mmHg vs. WT 120 ± 2 mmHg; P -5); pulsul șoarecilor L/L a fost substanțial mai mic decât WT prin ambele metode (prin telemetrie, 494 ± 16 bătăi/min față de 661 ± 15 bătăi/min; P ‡ P −5 vs. WT. (B) Frecvența cardiacă în cele cinci genotipuri de șoareci cu o metodă coș-manșetă. ‡ P −5. (C) Presiunea arterială sistolică (sBP), tensiunea arterială diastolică (dBP) și presiunea arterială medie (MAP) studiate cu telemetrie în cele cinci genotipuri ale șoareci. ‡ P −5 vs. WT. (D) Ritmul cardiac în cele cinci genotipuri de șoareci cu telemetrie. †† P −4 vs. WT.