Резюме

Автозомно доминиращо поликистозно бъбречно заболяване (ADPKD) се среща при 1 на 400 до 1 на 1000 души в Северна Америка, което го прави едно от най-често срещаните генетични заболявания и най-често наследствената нефропатия. Генетичният локус, отговорен за приблизително 85% от случаите, се открива в хромозома 16 (PKD1) и за повечето други случаи в хромозома 4 (PKD2). Съобщава се и за трети локус (прегледан в референции (1, 2, 3)). Значителните вариации в развитието на това разстройство обаче, дори при свързани индивиди със същата генетична лезия, предполагат, че модифициращите гени и/или факторите на околната среда също влияят върху прогресията на това заболяване.

диетичните

Прогресията на кистозната бъбречна болест в много животински модели на PKD може да бъде променена чрез добавяне на специфични нехранителни съединения към диетата или чрез манипулиране на съставките, които вече присъстват в диетата. Съединенията, добавени към диетата, които подобряват PKD при животински модели, включват еналаприл, лозартан, метилпреднизолон и HCO3 - (4, 5, 6), докато NH4Cl и NaCl (4, 6, 7) влошават заболяването. Диетичното ограничение на K + ускорява PKD, докато ограничаването на NaCl или протеини забавя прогресията му (4, 7, 8, 9, 10). От тези диетични модификации намаляването на съдържанието на протеини е значително, тъй като това е диетична манипулация, която може да намали развитието на бъбречни кисти и да удължи оцеляването, без да влияе негативно върху растежа на тялото (8, 9). Изследвания върху животински модели на ПКД показват, че намаленият прием на протеини в храната в началото на болестния процес значително забавя развитието на заболяването (7, 8, 9, 10), което предполага, че намаляването на приема на протеин при пациенти с неазотемична ПКД може да бъде много важен режим за лечение на това разстройство. С появата на потенциала за генетичен скрининг за PKD, положителна диагноза може да бъде поставена много преди да настъпи явно влошаване на бъбречната функция; това би позволило времето за подходяща диетична терапия да окаже влияние върху прогресирането на заболяването.

Друг потенциален терапевтичен подход към PKD включва промяна на вида на диетичния протеин. Два скорошни доклада показват, че диетичният соев протеин намалява растежа на бъбречната киста при животински модели на PKD (11, 12). Растителният протеин, получен от соя, може да има уникални ефекти върху това бъбречно заболяване, тъй като е доказано, че соевите диети имат благоприятно въздействие върху бъбреците при хората (13, 14, 15) и в някои животински модели на бъбречни заболявания (16, 17 ). Соевият протеин съдържа фитоестрогени; те могат да повлияят на баланса на стероидния хормон, който изглежда играе роля в някои модели на PKD (18, 19, 20).

Предишни проучвания върху ефекта на хранителния прием на протеини при животински модели на ПКН са използвали само мъжки животни. Въпреки че някои диетични лечения повлияват прогресията на болестта по същия начин при мъжете и жените, други се позовават на специфични за пола отговори (7, 21). При хората с PKD изглежда, че има свързана с пола разлика в прогресията на заболяването, като жените се поддават на бъбречна недостатъчност приблизително 5 години по-късно от мъжете (22, 23, 24, 25), въпреки че това откритие не е универсално ( 26). Прогресия на болестта при Хан: SPRD-cy моделът на плъхове също се влияе от пола и стероидните хормони (19, 20), което предполага, че хормоналните влияния играят роля в прогресията на това заболяване.

Изследванията, описани тук, проверяват хипотезата, че промяната на диетичното ниво на протеин и източника на протеин има различни ефекти върху прогресията на заболяването при мъжки и женски животни. Изследвахме ефекта на диетичния соев протеин във връзка с ефекта на ограничаване на протеините (до ниско, но поддържащо растежа ниво) в началото на болестния процес при мъжки и женски мишки CD1-pcy/pcy (pcy), животински модел на PKD. Тези проучвания показват, че полът и хранителният източник на протеини са важни фактори за способността на намаления прием на протеини в храната да забави прогресията на ПКД.

Материали и методи

Животни

Експерименталният протокол с животни беше в съответствие с Националния ръководство за здравни институти за грижи и употреба на лабораторни животни и беше одобрен от Университетския комитет за грижи и употреба на животните. Двойки за размножаване на модела pcy мишка на PKD (27, 28) са получени от V. H. Gattone II, Медицински център на Университета в Канзас. Мъжки и женски мишки се отбиват на възраст 4 седмици и се отглеждат в контролирани от- (22 до 24 ° C), влажност- (50 до 60% относителна влажност) и светлина (12-часов цикъл светлина/тъмнина).

Диети и експериментален протокол

Лабораторни анализи

Левият бъбрек е лиофилизиран, за да се определи съдържанието на вода. Десният бъбрек беше фиксиран в алкохолен реактив на Буин и вграден в парафинови блокове. Секции (4 μm) бяха монтирани на предметни стъкла и оцветени с периодична киселина-Schiff за визуализация. Морфометричните анализи на произволно избрани секции бяха извършени с помощта на микроскоп Olympus BX60, оборудван с камера Dage MTI CCD72 с компютърен интерфейс. Обучен, заслепен наблюдател извърши анализ на изображението с помощта на софтуера Microcomputer Imaging Device (Imaging Research, Inc., St. Catharine's, Онтарио, Канада). При увеличение на обекта към екрана от × 470, площта на кистата се определя от полета, които не се припокриват, докато се покрие цялата бъбречна секция. За да се направи оценка на обема на кистата, площта на кистата се умножава по теглото на десния бъбрек, разделено на телесното тегло; това се наричаше резултат от киста. Общият серумен протеин се определя по метода на Брадфорд (30) и серумният албумин се измерва с помощта на Sigma kit 631 реагенти (Sigma, St. Louis, MO). Концентрациите на серумен уреен азот (SUN) и креатинин се определят, като се използват реагенти от комплекти Sigma 640 и 555, съответно.

Статистически анализи

Данните бяха анализирани чрез ANOVA с 2 × 2 × 2 дизайн. Нормалността на данните беше тествана с помощта на W теста на Shapiro-Wilk. Ако е необходимо, данните се нормализират чрез логаритмично преобразуване. Данните се отчитат като нетрансформирани средства ± SEM. Разликите и взаимодействията се считаха за значителни при P Вижте тази таблица:

  • Преглед на линия
  • Преглед на изскачащия прозорец

Общи ефекти от нивото на протеини в храната, източника на протеини в храната и пола при мишки

Общи ефекти от нивото на протеини в храната, източника на протеин в храната и пола върху измерванията на серума при мишки

Ефекти на източника на протеин, нивото на протеин и пола върху съдържанието на вода в бъбреците (g) при мишки. Основните ефекти на източника на протеин, нивото на протеин и пола са значителни. За нива на значимост вижте Таблица 1.

Ефекти на източника на протеин, нивото на протеина и пола върху серумните концентрации на азот в урея (mg/dl) при мишки. Основните ефекти на източника на протеин и нивото на протеин са значителни. За нива на значимост вижте Таблица 2.

Освен че има по-малко увеличени бъбреци, площта на бъбреците, заета от кисти, е с 19% по-ниска при животни, хранени със соев протеин, в сравнение с казеин. Примери за бъбречни разрези за всяко лечение са показани на Фигура 5. Резултатът от киста също се изчислява чрез умножаване на площта на кистата по дясното тегло на бъбреците спрямо телесното тегло, за да се даде оценка на обема на кистата. Като цяло, резултатът от кистата е 37% по-нисък при животни, хранени с диети, съдържащи соев протеин, в сравнение с казеин. Въпреки това, имаше значително взаимодействие между нивото на протеин и източника на протеин. Простият анализ на ефекта на този параметър разкрива, че ефектът от соевия протеин е значителен само при животни върху LP диетите (Фигура 2). Съдържанието на вода в бъбреците е с 25% по-ниско при животните при диетата със соев протеин, което предполага по-малко натрупване на кистозна течност. Когато се изрази спрямо общото телесно тегло (mg/100 g), съдържанието на вода в бъбреците също е значително по-ниско (с 24%) при животни, хранени със соев протеин (данните не са показани). Въпреки че няма значителни взаимодействия между нито един от основните ефекти за бъбречната вода, данните за отделните средни групи (Фигура 3) имат сходни модели с отделните средни групи за относително тегло на бъбреците (Фигура 1) и оценка на кистата (Фигура 2), което показва че соевите протеинови ефекти са били най-големи при жените и при животните при LP диети.

Четиримикронни бъбречни секции (периодична киселина-Шиф, × 25) от мъжки (A до D) и женски (E до H) CD1-pcy/pcy мишки. (A и E) Животни, хранени с казеин, с нормална протеинова диета. (B и F) Животни, хранени с казеин, на диети с ниско съдържание на протеини. (C и G) Животни, хранени със соя, с нормална протеинова диета. (D и H) Хранени със соя животни на диета с ниско съдържание на протеини.

Стойностите на серумния креатинин не се различават при животните, хранени с тези два протеинови източника, което е показателно за факта, че тази мярка за бъбречна функция не се променя при животни от рода на тази възраст (нашите непубликувани наблюдения). Стойностите на SUN са били с 18% по-ниски при всички животни, хранени със соев протеин, в сравнение с животните, хранени с казеинова диета. В края на диетичното лечение телесното тегло и концентрациите на серумен протеин и албумин бяха сходни при животните, хранени с диети с казеин или соев протеин, което показва, че качеството на соевия протеин е адекватно за поддържане на растежа и осигуряване на адекватна протеинова хранителна стойност. Приемът на храна и вода също е сходен при животни, хранени с двата източника на протеин, което показва, че нивото на прием на протеини е сходно при животни, хранени с казеин и соя.

Ефекти на ниво протеин

Намаляването на протеините в храната значително е повлияло на бъбречния размер, оценката на кистата и съдържанието на течности при домашни животни (Таблица 1). След 13 седмици при диетите, бъбреците са били с 32% по-малки при животните при диетите с LP в сравнение с тези при диетите на NP. Теглото на бъбреците, изразено спрямо телесното тегло, е с 30% по-ниско при животните при диетите с LP. По отношение на оценките за оценка на киста, бъбреците от животни на диети с LP имат 25% по-ниска оценка на киста, отколкото бъбреците от животни на диетите на NP. Простият анализ на ефектите, дължащ се на взаимодействията между основните ефекти (вж. По-горе), разкрива, че ефектите на нивото на протеини върху размера на бъбреците и оценката на кистата са значителни при хранените със соя животни, но не и при тези, хранени с казеин (Фигури 1 и 2). Количеството вода в бъбреците също е било по-ниско при животните при диетите с LP, което показва по-малко натрупване на кистозна течност.

Концентрациите на СЛЪНЦЕ са били с 25% по-ниски при животните при LP диети в сравнение с тези при NP диети. Въпреки че приемът на храна е по-висок при животните на LP в сравнение с NP диетите, общото количество консумиран протеин все още е с 61% по-ниско от количеството, консумирано от животните на NP диета (23,4 g/d в сравнение с 60,0 g/d) . Въпреки по-ниския прием на протеини, в края на диетичното лечение телесното тегло и концентрациите на серумен протеин и албумин са сходни при животните при диетите NP и LP, което показва, че животните от всички диети получават адекватни диетични протеини. Стойностите на серумния креатинин също са подобни при животните на NP в сравнение с диетите с LP. Приемът на вода е бил с 27% по-нисък при животните на LP диети.

Ефекти на пола

Размерът на бъбреците, резултатът от кистата и съдържанието на вода също са били повлияни от пола на мишките в това проучване (Таблица 1). Има обаче взаимодействия в анализа на размера на бъбреците и кистата (както е посочено по-горе), а простите анализи на ефекти разкриват, че разликите между половете в размера на бъбреците и кистата са налице само при животни, хранени със соев протеин (Фигури 1 и 2). Съдържанието на вода в бъбреците е с 35% по-ниско при женските в сравнение с мъжките животни. В края на диетичното лечение концентрациите на SUN, серумен креатинин, серумен протеин и серумен албумин са сходни при мъжки и женски животни. Приемът на храна и вода също беше сходен.

Дискусия

Доказано е, че намаляването на приема на протеини в храната забавя прогресията на ПКД при мишката и при плъховете Han: SPRD-cy и удължава преживяемостта при мишката (7, 8, 9, 10). Настоящото проучване предполага не само, че намаляването на протеините е от полза при женските мишки, но също така, че ефектите на диетичния соев протеин върху размера на бъбреците и кистите може да са по-големи при женските животни. Докладвани са и други диетични манипулации, които влияят по различен начин на прогресията на PKD при мъжки и женски модели животни. Заместването на диетично рибено масло с масло от слънчогледово семе намалява продължителността на живота на мъжките мишки, но няма ефект върху техните женски аналози (21). При Han: SPRD-cy плъхове, натоварването с NH4Cl оказа по-голямо влияние върху относителното тегло на бъбреците и концентрациите на SUN при женските в сравнение с мъжките животни (7).

Механизмите, чрез които соевият протеин забавя разширяването на бъбреците и растежа на кистата са неясни. Истинските усвояемости на казеин и соев протеин са високи (97 до 98%), така че приемът на азот при тези две диети е сходен (33). В допълнение, соевият протеин се обработва термично, за да инактивира активността на инхибитора на соевия трипсин. Диетата AIN-93G, която беше използвана в това проучване, включва също добавки със сярна аминокиселина (29), тъй като както казеинът, така и соевият протеин имат относително недостиг на тези аминокиселини. В диетичните проучвания често е желателно да се включи група с двойно хранене. Въпреки това, в съгласие с проучване, използващо мъжки мишки, хранени със соев протеин (11), приемът на храна (и калории) не се различава при хранене с казеин в сравнение с животни, хранени със соя. Следователно група, хранена по двойки със същото количество храна, каквато е консумирана от храни със соя, би била идентична с групата, хранена с казеин (контролна).

Аномалиите в метаболизма на извънклетъчния матрикс и компонентите на базалната мембрана могат да променят растежа на епителните клетки при PKD и изглежда причиняват интерстициално възпаление и фиброза (1, 2, 3). В тази връзка наскоро беше демонстриран противовъзпалителен ефект на соевия протеин в Han: SPRD-cy модел на плъх на PKD (19). Инхибирането на възпалението изглежда намалява растежа на кистата, както е показано при метилпреднизолон при Han: SPRD-cy плъх и pcy мишка (5). Соевите изофлавони могат да имат противовъзпалителни ефекти, тъй като някои, като генистеин (39), могат да инхибират активността на тирозин киназата, свързана с активирането на цитокини и растежен фактор, и могат да инхибират пролиферацията на възпалителни клетки (40). Събитията с фосфорилиране на тирозин са важни регулатори на събитията на метаболизма на бъбречния фосфоинозитид (41, 42); тази вътреклетъчна сигнална система е променена в мишката (43, 44, 45). От друга страна, скорошно проучване показа, че добавянето на генистеин към диетите на мъжки парчета животни при високо ниво на хранителен протеин не влияе върху прогресията на заболяването (11). Следователно не е ясно дали диетичният генистеин или други изофлавони играят роля в докладваните противовъзпалителни ефекти на диетичния соев протеин.

Предполага се, че аминокиселината L-аргинин може да медиира защитния ефект на диетичното ограничаване на протеините при бъбречно заболяване (46) и че по-високото ниво на L-аргинин в соевия протеин може да придаде своя защитен ефект върху бъбречната функция (16) . L-аргининът е предшественик на няколко продукта, участващи в нараняване и възстановяване на тъканите, т.е. азотен оксид, полиамини и пролин. Не всички проучвания обаче демонстрират защитен ефект на L-аргинин при бъбречно заболяване (прегледано в справка (47)) и установихме, че добавянето на L-аргинин към диета с ниско съдържание на протеини за 3 месеца не влияе върху размера на бъбреците при възрастни мъжки или женски мишки (наши непубликувани наблюдения).

Механизмът, чрез който соевият протеин оказва благоприятно въздействие при мишки, особено при женските, и дали това се превръща в подобрена преживяемост, предстои да се определи. Настоящото проучване обаче потвърждава, че намаляването на размера на бъбреците и кистите при PKD може да бъде постигнато при животински модели на заболяването, като се използват диетични стратегии, които запазват нормалния растеж. Това също така показва, че ефектите от диетичната терапия върху заболяването могат да бъдат значително различни при мъжете и жените. Въпреки че тези ефекти трябва да бъдат потвърдени в проучвания при хора, преди да могат да се правят препоръки, доказателствата, че източникът на протеин има значително въздействие върху заболяването, в този модел поражда възможността за допълнителен режим на диетична терапия.

Бележки под линия

Тази работа беше представена частично на 30-та годишна среща на Американското общество по нефрология, Сан Антонио, Тексас, 4 ноември 1997 г.