Glomeruloscleroza în modelul obezității induse de dietă se corelează cu sensibilitatea la oxidul nitric
Aaron J. Polichnowski
1 Departamentul de Medicină, Universitatea Loyola și Hines Veterans Affairs Hospital, Maywood, Illinois;
Hector Licea-Vargas
1 Departamentul de Medicină, Universitatea Loyola și Hines Veterans Affairs Hospital, Maywood, Illinois;
Maria Picken
3 Departamentul de patologie, Universitatea Loyola, Maywood, Illinois
Jianrui Long
2 Departamentul de Inginerie Electrică și Calculatoare, Institutul de Tehnologie din Illinois, Chicago, Illinois; și
Rashmi Bisla
1 Departamentul de Medicină, Universitatea Loyola și Hines Veterans Affairs Hospital, Maywood, Illinois;
Geoffrey A. Williamson
2 Departamentul de Inginerie Electrică și Calculatoare, Institutul de Tehnologie din Illinois, Chicago, Illinois; și
Anil K. Bidani
1 Departamentul de Medicină, Universitatea Loyola și Hines Veterans Affairs Hospital, Maywood, Illinois;
Karen A. Griffin
1 Departamentul de Medicină, Universitatea Loyola și Hines Veterans Affairs Hospital, Maywood, Illinois;
Abstract
Modelul obezității induse de dietă (DIO) este frecvent utilizat pentru a examina patogeneza patologiilor legate de obezitate; cu toate acestea, numai glomeruloscleroza minimă (GS) a fost raportată după 3 luni. Am investigat dacă GS se dezvoltă pe perioade mai lungi de DIO și am examinat rolul potențial al mecanismelor hemodinamice în patogeneza sa. Șobolanilor cu vârste de opt săptămâni, predispuși la obezitate (OP) și rezistenți la obezitate (OR) (Charles River) li s-a administrat o dietă moderat bogată în grăsimi timp de 5 luni. Au fost evaluate tensiunea arterială, proteinuria și GS măsurate radiotelemetric. Șobolanii OP (n = 10) au dezvoltat hipertensiune arterială modestă (142 ± 3 vs. 128 ± 2 mmHg, P 3 × 10 −6) au fost similari între șobolanii OP (n = 6) și OR (n = 9). Autoreglarea fluxului sanguin renal a fost păstrată atât la șobolani OP (n = 7), cât și la OR (n = 7). În schimb, administrarea esterului metilic N-it-nitro-l-arginină (l-NUME) la șobolani conștienți, cu instrumente cronice OP (n = 11) a dus la creșteri cu 15% și 39% ale tensiunii arteriale și, respectiv, rezistenței vasculare renale și o scădere cu 16% a fluxului sanguin renal. Efectele minime ale l -NAME au fost observate la șobolani OR (n = 9). Pe scurt, GS asociat DIO este precedat de o sensibilitate hemodinamică crescută la l -NAME dar nu hipertrofie renală sau hiperfiltrare.
METODE
Animale
Șobolani masculi OP și OR Sprague-Dawley au fost achiziționați la vârsta de 6-8 săptămâni de la Charles River, unde au fost menținuți ca colonii separate și au fost hrăniți cu o dietă standard de chow. Așa cum s-a descris anterior (58), aceste colonii de șobolani OP și OR au fost derivate dintr-o linie de șobolani Sprague-Dawley de la râul Charles printr-o reproducere selectivă pe baza fenotipului de creștere în greutate în timpul consumului unei diete bogate în energie. Toți șobolanii au fost hrăniți cu o dietă standard de chow (13% kcal din grăsimi, 1% NaCl, LabDiet 5001) la sosirea la Hines Veterans Affairs Hospital. După măsurătorile inițiale, dieta a fost trecută la o dietă MHF (32% kcal din grăsimi, 0,5% NaCl, Research Diets D12266B) pe durata experimentelor. Apa a fost furnizată ad libitum. Toate animalele au fost îngrijite în conformitate cu Ghidul Institutelor Naționale de Sănătate pentru îngrijirea și utilizarea animalelor de laborator și toate protocoalele au fost aprobate de Comitetul instituțional de îngrijire și utilizare a animalelor Hines Veterans Affairs.
Proceduri experimentale
Au fost efectuate patru experimente în grupuri separate de șobolani OP și OR. Experimentul 1 a examinat efectul administrării prelungite (5 luni) a unei diete MHF asupra tensiunii arteriale măsurate prin radiotelemetrie (TA) și a leziunilor renale. Experimentele 2-4 au fost efectuate după 3 luni de administrare a unei diete MHF, înainte de dezvoltarea unei leziuni renale substanțiale (26), pentru a caracteriza mecanismele hemodinamice antecedente potențiale ale leziunii renale asociate obezității, care au inclus 1) rata de filtrare glomerulară (GFR) măsurători la șobolani conștienți și volumul glomerular determinat morfometric asociat, 2) capacitatea de autoreglare a fluxului sanguin renal la starea de echilibru (RBF) după modificările pasului BP la șobolanii anesteziați și 3) Relațiile BP-RBF și autoreglarea dinamică a RBF înainte și în timpul administrarea de ester metilic N-nitro-l-arginină (l-NUME) la șobolani conștienți.
Experimentul 1: Răspunsurile la TA și leziuni renale după 5 luni de hrănire cu MHF.
Experimentul 2: GFR ambiental și volumul glomerular după 3 luni de alimentare cu MHF.
Șobolanii OP (n = 6) și OR (n = 9) hrăniți cu dieta MHF timp de 3 luni au fost anesteziați [pentobarbital sodic (50 mg/kg ip)] și o minipompă osmotică (2ML1, Durect, Cupertino, CA) conținând 10 mg/ml FITC-inulină (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO) dizolvată în 10 mM PBS (pH 7,4) a fost implantată chirurgical (subcutanat) în regiunea subscapulară pentru determinarea GFR în starea conștientă, similar cu metodele anterioare descris de alții (15, 59). La trei zile după operație, șobolanii au fost plasați în cuști metabolice și s-au obținut o recoltare de urină 24 de ore și o probă de sânge din vena cozii. După recoltarea de urină 24 de ore, șobolanii au fost anesteziați, iar rinichii au fost perfuzionați pentru analiza morfometrică.
Experimentul 3: autoreglare renală în starea de echilibru după 3 luni de hrănire cu MHF.
Șobolanii OP (n = 7) și OR (n = 7) hrăniți cu dieta MHF timp de 3 luni au fost anesteziați [inactină (100 mg/kg ip)] și pregătiți chirurgical pentru evaluarea capacității de autoreglare renală, așa cum s-a descris anterior (11, 14, 36, 37, 39, 40). Indicii de autoreglare au fost calculați ca variație fracțională în RBF/variație fracțională TA, așa cum s-a descris anterior (1, 11, 14, 36, 37, 39, 40).
Experimentul 4: hemodinamica renală ambientală și autoreglare dinamică după 3 luni de hrănire cu MHF.
Șobolanii OP (n = 11) și OR (n = 9) hrăniți cu dieta MHF timp de 3 luni au fost anesteziați [pentobarbital sodic (50 mg/kg ip)] și au fost instrumentați cronic cu un transmițător radiotelemetric BP și o sondă Transonic RBF pe stânga artera renală, așa cum s-a descris anterior (1, 11, 34, 35, 37). După 7 zile de recuperare după operație, înregistrările inițiale (2-4 ore la 200 Hz) ale TA și RBF au fost făcute la șobolani conștienți. După una până la trei dintre aceste înregistrări la intervale de 24 de ore, l -NAME a fost administrat în apă potabilă la o doză de 100 mg/l (~ 10 mg · kg -1 = zi -1). Începând cu cel puțin 48 de ore după inițierea l -NAME, s-au obținut din nou înregistrări BP și RBF. După 4-6 zile și două până la trei astfel de înregistrări, doza de l -NAME a fost crescută la 250 mg/l (∼25 mg · kg -1 -1 zi -1), iar înregistrările BP și RBF au fost obținute într-un studiu similar manieră. Rezultatele medii ale celor două sau trei înregistrări separate de 2 până la 4 h ale BP și RBF la fiecare șobolan înainte și în timpul ambelor doze de administrare de l -NAME au fost utilizate pentru a caracteriza hemodinamica renală de bază și efectele l -NAME asupra acestor măsurători.