Úloha renálneho androgénneho receptora v pohlavných rozdieloch v metabolizme amoniaku

Mar 23, 2022


Kontakt: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 E-mail:audrey.hu@wecistanche.com


Autumn N. Harris a kol

Abstraktné

Existujú pohlavné rozdiely v metabolizme a štruktúre amoniaku v obličkách, z ktorých mnohé sú sprostredkovanétestosterónu. Cieľom tejto štúdie bolo určiť úlohu renálnej expresietestosterónukanonický receptor, androgénny receptor (AR), v týchto sexuálnych dimorfizmoch. Študovali sme myši sobličky-špecifická AR delécia [KS-AR-knockout (KO)] vygenerovaná použitím Cre/loxP techník; kontrolné myši boli Cre-negatívne súrodenci (divoký typ). U samcov, ale nie u samíc, KS-AR-KO zvýšil vylučovanie amoniaku, čo eliminovalo rozdiely medzi pohlaviami. Hoci veľkosť obličkovej štruktúry typicky zodpovedá vylučovaniu amoniaku, KS-AR-KO sa znížilobličkyveľkosť, objemová hustota kortikálneho proximálneho tubulu a výška buniek kortikálneho proximálneho tubulu u mužov – ani jeden nebol zmenený u žien a objemová hustota zberného kanálika bola u oboch pohlaví nezmenená. Analýza kľúčového proteínu zapojeného do manipulácie s amoniakom ukázala u samcov myší, že KS-AR-KO zvýšil expresiu fosfoenolpyruvát karboxykinázy (PEPCK) aj Na+-K+ -2Cl kotransportéra (NKCC2) a znížil Na+/H+ výmenník izoforma 3 (NHE3) a expresia elektrogénneho Na+-bikarbonátového kotransportéra 1 (NBCel)-A. U samíc myší KS-AR-KO tieto parametre nezmenil. Tieto účinky sa vyskytli, aj keď KS-AR-KO nezmenil plazmutestosterónupríjem potravy alebo sérový Naþ, Kþ alebo HCO3 signifikantne u oboch pohlaví. Záverom možno povedať, že signálne dráhy závislé od AR u mužov, ale nie u žien,obličkyregulujú expresiu PEPCK a NKCC2 a vedú k sexuálnym rozdielom vo vylučovaní amoniaku. Protichodné účinky na NHE3 a NBCe1-Výraz pravdepodobne obmedzuje veľkosť zmien vylučovania amoniaku. Keďže AR nie je prítomný v hrubej vzostupnej končatine, účinok KS-AR-KO na expresiu NKCC2 je nepriamy. Napokon, AR sprostredkuje väčšieobličkyveľkosť a hustota objemu proximálnych tubulov u samcov v porovnaní so samicami myší.

NOVÉ A HODNÉSexuálne dimorfizmy v metabolizme amoniaku zahŕňajú signálne dráhy závislé od androgénneho receptora (AR) u mužov, ale nie u žien,obličkyktoré vedú k zmenenému proximálnemu tubulu (PT), expresii fosfoenolpyruvátkarboxykinázy a silnej vzostupnej končatine Naþ-Kþ -2Cl kotransportéra. Adaptívne odozvy v Na þ/H þ výmenníku 3 a elektrogénnom Na þ - bikarbonátovom kotransportéri 1- Expresia obmedzujú veľkosť účinku na vylučovanie amoniaku. Nakoniec, väčšia veľkosť obličiek a objemová hustota PT u samcov myší je výsledkom signalizácie PT androgénu prostredníctvom AR.

kľúčové slová: acidobázická; amoniak; androgénny receptor; rozdiely medzi pohlaviami;testosterónu

cistanche boosts testosterone

cistanche zvyšuje testosterón

ÚVOD

The presence of sex differences in many aspects of mammalian biology has been well established with sexual dimorphisms in structure and/or function have been identified in nearly every organ, including the kidney (1–3). Sex affects many aspects of kidney function and disease. Sex differences in blood pressure are widely recognized and thought to be related to sex-specific variations in nitric oxide, the renin-angiotensin-aldosterone system, and inflammation (4, 5). There are also differences in the expression of many renal epithelial cells Naþ transporters (6, 7). Understanding these differences can identify new disease mechanisms and/or new and improved therapeutic opportunities. The kidney regulates acid-base homeostasis, which is critical for normal health (8, 9). Renal ammonia Fn1 1 metabolism has a major role in acid-base homeostasis; ammonia excretion is the predominant component of basal net acid excretion, and changes in ammonia metabolism account for >80 percent odpovede na exogénne stimuly (10–16). Dysregulácia acidobázickej homeostázy priamo ovplyvňuje v podstate každý hlavný orgánový systém, urýchľuje progresiu chronického ochorenia obličiek a koreluje so zvýšenou mortalitou (17–19).

Naše štúdie ukázali, že existujú dôležité sexuálne účinky na metabolizmus amoniaku a štruktúru obličiek. Mužská oblička vylučuje menej amoniaku ako ženská oblička, a to napriek tomu, že mužská oblička je väčšia a má väčší kortikálny objem ako ženská oblička (20). Tento rozdiel vo vylučovaní amoniaku koreluje s variáciami vo viacerých obličkových aspektoch, vrátane niekoľkých enzýmov zapojených do tvorby a recyklácie amoniaku, vo veľkosti proximálneho tubulu, v hrubom vzostupnom ramene Henleho slučky (TAL) Naþ-Kþ - 2Cl - expresia kotransportéra (NKCC2) a pri zbere veľkosti buniek interkalovaných v kanáliku a expresie Rhesus (Rh) glykoproteínu (20). Nakoniec existujú rozdiely medzi pohlaviami v reakcii na kyslú záťaž (21). Mnohé z týchto rozdielov medzi pohlaviami sú zvrátené orchiektómiou prostredníctvom mechanizmu, ktorý je zrušený fyziologickýmtestosterónunahradenie, čo naznačuje, že zahŕňajútestosterónu-závislé signálne dráhy (22).

Kanonická cesta, cez ktorútestosterónusprostredkováva biologické účinky zahŕňa väzbu na androgénny receptor (AR) (23, 24). Expresia AR proteínu a mRNA bola pozorovaná v mužských aj ženských obličkách už desaťročia (25–28). Nedávno sme ukázali, že AR proteín je exprimovaný špecificky v proximálnom tubule a že expresia nebola detegovateľná ani v TAL, ani v zbernom kanáliku (22), kde sú známe pohlavné rozdiely v proteínoch zapojených do manipulácie s amoniakom. Naše štúdie ďalej ukázali, že expresia AR proximálneho tubulu bola prítomná v mužských aj ženských obličkách, pričom expresia bola približne dvakrát vyššia v mužskej obličke ako v ženskej obličke (22). Tieto pozorovania naznačujú, že AR môže sprostredkovať niektoré, ale nie všetky účinky pohlavia na obličkovú štruktúru a na tvorbu a transport amoniaku. Tiež vyvolávajú otázku o úlohe AR v ženských obličkách.

Účelom tejto štúdie teda bolo určiť úlohu renálnej AR pri sprostredkovaní týchto identifikovaných sexuálnych dimorfizmov v metabolizme obličkového amoniaku a obličkovej štruktúre. Pretože aktivácia AR má početné biologické účinky, ktoré môžu nepriamo zmeniť acidobázickú homeostázu, a tým manipuláciu s amoniakom, je komplikovaná interpretácia štúdií s použitím farmakologickej inhibície AR a/alebo globálnej delécie AR. V tejto štúdii sa preto použili myši s deléciou AR špecifickou pre obličky [KS-AR-knockout (KO)] generovanou pomocou techník Cre-loxP. Porovnali sme Cre-pozitívne myši s ich Cre-negatívnymi súrodencami, aby sme určili účinok KS-AR-KO. Boli hodnotené samce aj samice myší, aby bolo možné pochopiť úlohu AR u oboch pohlaví.

cistanche tubulosa roots

korene cistanche tubulosa

METÓDY

Zvieratá

Použili sme myši s miestami loxP lemujúcimi exón 2 génu AR (ARflfl/flfl), ktoré už boli opísané (29–31). Vyvolali sme deléciu AR celej obličky chovom myší exprimujúcich Cre-rekombinázu pod kontrolou promótora Pax-8 (Pax8Cre; 32). KS-AR-KO myši boli ARflfl/flfl, Pax8-Creþ; kontrolné myši boli ARflfl/flfl, Pax{10}}Cre. Všetky myši boli na kmeň C57/Bl6. Genotypizovali sme všetky myši pomocou DNA extrahovanej zo vzoriek chvostovej svorky. Myši použité v týchto experimentoch boli dospelí samci a samice myší vo veku -4 mesiacov. Myši boli držané na štandardnej strave pre hlodavce (18 percent bielkovín, Harlan Teklad, Madison, WI) s voľným prístupom k vode. Floridská univerzita a inštitucionálne výbory pre starostlivosť o zvieratá a ich používanie v Severnej Floride / Južnej Georgii pre veteránov schválili všetky protokoly pre zvieratá. Šľachtenie zvierat sa uskutočnilo na University of Florida College of Medicine Cancer and Genetics Transgenic Animal Core Facility vyškoleným personálom.


Experimenty s metabolickou klietkou

Myši boli umiestnené do metabolických klietok na 3 dni a kŕmené bežnou práškovou stravou (18 percent bielkovín, Harlan Teklad) zmiešanou 1:1 s vodou. Merala sa denná spotreba potravy a denne sa odoberali 24-hodinové vzorky moču. Vzorky moču sa odoberali do skúmaviek obsahujúcich minerálny olej ekvilibrovaný vodou, aby sa zabránilo vyparovaniu a strate molekúl plynu. Zaznamenával sa denný objem moču a pH. Vzorky moču sa uchovávali pri - 20 stupni až do ďalšej analýzy.


Analýza krvi

Krv bola získaná kanyláciou abdominálnej aorty u myší anestetizovaných izofluránom, natiahnutá do heparinizovanej striekačky a okamžite analyzovaná na koncentrácie Na, K a bikarbonátov pomocou mikroanalytického analyzátora krvných plynov Siemens (RAPIDLab 348 Analyzer, Siemens, Mníchov, Nemecko ). Testosterón v sére bol meraný v Centre pre výskum reprodukčného ligandového testu a analytického jadra na Lekárskej fakulte University of Virginia (IBL America mouse testosterone ELISA, Minneapolis, MN)


Analýza moču

Amoniak v moči sa meral s použitím modifikácie komerčne dostupnej súpravy (A7553, Pointe Scientific, Canton, MI), ako už bolo opísané (20, 33). pH moču sa meralo pomocou mikro-pH elektródy (ROSS semi-mikro pH, Orion 8103BN, Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA). Vylučovanie titrovateľnej kyseliny sa stanovilo použitím skôr opísaných štandardných techník (20, 33).


Protilátky

Tabuľka 1 ukazuje protilátky použité v tejto štúdii, ich dodávateľov a ich katalógové/identifikačné čísla.

cistanche tubulosa extract boosts testosterone and increases sexual ability

Extrakt z cistanche tubulosa zvyšuje testosterón a zvyšuje sexuálnu schopnosť

Príprava proteínov

Zvieratá boli anestetizované inhalačným izofluránom a obličky boli premyté in vivo srdcovou perfúziou s PBS (pH 7,4) s obsahom 6,000 U/l Na-heparínu a 120 mg/l lidokaínu. Pravá oblička sa rýchlo odstránila a kôra, vonkajšia dreň a vnútorná dreň sa izolovali na chladnom stolíku pod pitevným mikroskopom. Vzorky sa rýchlo zmrazili v tekutom dusíku a uskladnili zmrazené pri - 80 stupňoch až do použitia. Tkanivá sa homogenizovali v T-PER extrakčnom činidle tkanivového proteínu (Pierce Biotechnology, Rockford, IL) s použitím mikroskúmavkových paličiek (USA Scientific, Ocala, FL) a proteín sa extrahoval podľa odporúčaní výrobcu. Alikvotná časť sa použila na kvantifikáciu celkového proteínu pomocou testu s kyselinou bicinchonínovou (BCA) a zvyšok sa skladoval zmrazený pri 80 stupňoch až do použitia.

Postupy imunoblotu Desať mikrogramov obličkového proteínu sa podrobilo elektroforéze na 10 percentnom PAGE ReadyGel (Bio-Rad, Hercules, CA). Gély boli prenesené elektroforeticky na nitrocelulózové membrány, blokované 5 g/dl odtučneného sušeného mlieka zriedeného v tlmivom roztoku Blotto (50 mM Tris, 150 mM NaCl, 5 mM Na2EDTA a 0,05 % Tween 20, pH 7,6) a inkubované cez noc pri 4 °C. s primárnou protilátkou v odtučnenom sušenom mlieku. Ekvivalencia naplnenia a prenosu sa hodnotila farbením Ponceau S a vyhodnotením expresie domáceho proteínu b-aktínu. Po premytí boli membrány vystavené sekundárnej protilátke (kozí anti-králičí IgG, Cell Signaling Technology, Beverly, MA) konjugovanej s chrenovou peroxidázou v zriedení 1:5,000. Miesta reakcie protilátka-antigén sa vizualizovali pomocou zosilnenej chemiluminiscencie (SuperSignal West Pico Substrate, Pierce) a digitálneho zobrazovacieho systému Kodak Image Station 440CF. Vo vybraných experimentoch boli bloty stripované. Hustota pásov bola normalizovaná tak, že priemerná hustota v oblasti (kôra alebo vonkajšia dreň) v mužskom tkanive divokého typu (WT) bola 100. Obidve pohlavia (mužské a ženské) a oba genotypy (WT a KO) boli nanesené na rovnaké gél pre tieto experimenty. Neprítomnosť saturácie sa potvrdila skúmaním distribúcie intenzity pixelov vo všetkých imunoblotoch.


Imunoblotové postupy

Desať mikrogramov obličkového proteínu bolo podrobených elektroforéze na 10 percentnom PAGE ReadyGel (BioRad, Hercules, CA). Gély boli prenesené elektroforeticky na nitrocelulózové membrány, blokované 5 g/dl odtučneného sušeného mlieka zriedeného v Blotto pufri (50 mM Tris, 150 mM NaCl, 5 mM Na2EDTA a 0,05 % Tween 20, pH 7,6) a inkubované pri 4C cez noc s primárnou protilátkou v odtučnenom sušenom mlieku. Ekvivalencia naplnenia a prenosu sa hodnotila farbením Ponceau S a vyhodnotením expresie domáceho proteínu b-aktínu. Po premytí boli membrány vystavené sekundárnej protilátke (kozí anti-králičí IgG, Cell Signaling Technology, Beverly, MA) konjugovanej s chrenovou peroxidázou v riedení 1:5, 000. Miesta reakcie protilátka-antigén sa vizualizovali pomocou zosilnenej chemiluminiscencie (SuperSignal West Pico Substrate, Pierce) a digitálneho zobrazovacieho systému Kodak Image Station 440CF. Vo vybraných experimentoch boli bloty stripované. Hustota pásov bola normalizovaná tak, že priemerná hustota v oblasti (kôra alebo vonkajšia dreň) v mužskom tkanive divokého typu (WT) bola 100. Obidve pohlavia (mužské a ženské) a oba genotypy (WT a KO) boli nanesené na rovnaké gél pre tieto experimenty. Neprítomnosť saturácie sa potvrdila skúmaním distribúcie intenzity pixelov vo všetkých imunoblotoch.

AR, androgen receptor; GS, glutamine synthetase; I, immunohistochemistry; NA, not applicable; NBCe1, electrogenic Na þ -bicarbonate cotransporter; NHE3, Na þ /Hþ exchanger isoform 3; NKCC2, Na þ -K þ -2Cl cotransporter; PEPCK, phosphoenolpyruvate carboxykinase; Rhbg, Rhesus B glycoprotein; Rhcg, Rhesus C glycoprotein; W, Western blot.

Príprava tkaniva na imunohistochémiu

Myši boli anestetizované inhalačným izofluránom. Obličky boli konzervované in vivo srdcovou perfúziou s PBS (pH 7,4) s obsahom 6,000 U/l Na-heparínu a 120 mg/l lidokaínu, po čom nasledoval jodistan-lyzín-2 percent paraformaldehydu, priečne narežte na niekoľko 2- až 3- mm hrubých plátkov a potom ponorte na 24–30 hodín pri 4 stupňoch do rovnakého fixačného prostriedku. Vzorky obličiek od každého zvieraťa boli vložené do polyesterového vosku vyrobeného z polyetylénglykol 400 distearanu (Polysciences, Warrington, PA) s 10 percentami 1-hexadekanolu a 2- mm hrubé rezy boli narezané a pripevnené na želatínu potiahnuté diapozitívov.

cistanche tubulosa benefit: increase sexual ability

cistanche tubulosa prínos: zvýšenie sexuálnej schopnosti

Imunohistochémia

Imunolokalizácia pre glykoproteín Rh rodiny B (Rhbg), glykoproteín Rh rodiny C (Rhcg), izoformu 3 výmenníka Na/Hþ (NHE3), glutamínsyntetázu (GS), NKCC2 a AR sa uskutočnila pomocou predtým opísaných imunoperoxidázových postupov (20, 22, 34 – 37). Stručne, rezy boli zbavené vosku v etanole, rehydratované, zahrievané v Trilogy (Cell Marque, Rocklin, CA) na 88 °C počas 30 minút a potom na 96 stupňov počas 30 minút, ochladené počas 30 minút a opláchnuté v PBS. Aktivita endogénnej peroxidázy bola blokovaná inkubáciou rezov v 3% H202 v destilovanej vode počas 45 minút. Rezy sa blokovali 15 minút blokovaním proteínov bez séra (Dako Cytomation) a potom sa inkubovali cez noc pri 4 °C s primárnou protilátkou. Rezy sa premyli v PBS, inkubovali sa 30 minút s polymérom spojeným, peroxidázou konjugovaným konským anti-králičím IgG (IMmPRESS, Vector Laboratories, Burlingame, CA), znova sa premyli PBS a potom sa vystavili diaminobenzidínu na 5 minút. Rezy boli premyté destilovanou vodou, dehydratované xylénom, pripevnené a pozorované svetelným mikroskopom. Porovnania značenia sa uskutočnili medzi rezmi z rovnakého imunohistochemického experimentu. Rezy sa skúmali na mikroskope Zeiss Axio Imager A2 vybavenom optikou DIC a fotografovali sa pomocou farebného digitálneho fotoaparátu Axiocam 305 a softvéru Zen 2.3 (Zeiss).

Imunolokalizácia pre fosfoenolpyruvát karboxykinázu (PEPCK) sa uskutočnila použitím modifikovaných imunoperoxidázových postupov, ako už bolo opísané (20, 22, 38–40). Stručne, rezy boli zbavené vosku v etanole, rehydratované, zahrievané v Trilogy (Cell Marque, Rocklin, CA) na 96 °C počas 60 min, ochladené počas 30 min a opláchnuté v PBS. Aktivita endogénnej peroxidázy bola blokovaná inkubáciou rezov v 3% H202 v metanole počas 45 minút. Rezy boli ošetrené 0,5 percentným Tritonom X-100 v PBS počas 15 minút. Rezy sa potom podrobili niekoľkým premytiam v PBS s obsahom 1 percenta BSA, 0,05 percenta saponínu a 0,2 percenta želatíny, po čom nasledovalo 15-minútové blokovanie proteínovým blokom bez séra (DAKO Cytomation) a potom inkubácia cez noc pri 4 °C s primárnou protilátkou. Rezy sa premyli v PBS obsahujúcom 0,1 percenta BSA, 0,05 percenta saponínu a 0,2 percenta želatíny, nasledovalo PBS a inkubovali sa 60 minút s kozím anti-králičím IgG konjugovaným s polymérom (MACH2, Biocare Medical, Concord, CA). znovu premyté v PBS a potom vystavené diaminobenzidínu počas 5 minút.

Negatívna kontrola

Každý imunohistochemický experiment zahŕňal časť, ktorá bola vystavená postupom imunoznačenia bez primárnych protilátok, aby sa zaistilo, že označenie bolo spôsobené len väzbou primárnej protilátky.

Morfometrická analýza

Objemová hustota proximálneho tubulu v kôre a vonkajšom pruhu vonkajšej drene, ako aj zberného kanála v kôre a vnútornom pruhu vonkajšej drene sa určila pomocou štandardných techník počítania bodov, ako už bolo opísané (20–22, 41 ).

Kvantitatívna imunohistochémia

Kvantitatívna imunohistochémia sa uskutočnila tak, ako sme už opísali a potvrdili (20, 22, 33, 37, 42). Segmenty proximálnych tubulov boli študované v rezoch označených za rovnakých podmienok v rovnakom experimente imunoznačenia pozorovateľom zaslepeným voči liečenej skupine. Merané špecifické segmenty proximálneho tubulu boli počiatočný proximálny stočený tubulus (PCT), definovaný ako segmenty PCT kontinuálne s Bowmanovým puzdrom, proximálny rovný tubul (PST) v medulárnom lúči a PST vo vonkajšom pruhu vonkajšej drene. Použili sme digitálne mikrofotografie s vysokým rozlíšením nasnímané náhodne vybraných polí obličkovej kôry a vonkajšieho pruhu vonkajšej drene pomocou mikroskopu Zeiss Axio Imager A2 vybaveného farebným digitálnym fotoaparátom Axiocam 305 a softvérom Zen 2.3 (Zeiss) bez použitia techník vylepšenia zobrazovania. . Pomocou softvéru ImageJ (v, 1.34j, National Institutes of Health, Bethesda, MD) sme merali intenzitu pixelov naprieč priamkou vedenou z lumenu tubulu cez individuálnu bunku. Tieto údaje sa potom analyzovali pomocou softvéru vytvoreného na mieru v programe Microsoft Excel 2016. Čistá intenzita každého pixelu na čiare sa potom určila ako rozdiel medzi absolútnou intenzitou a strednou intenzitou pixelov pozadia nameranou mimo bunky. Celková bunková expresia bola stanovená integráciou čistej intenzity pixelov cez celú bunku. Výška bunky bola určená ako vzdialenosť v pixeloch medzi apikálnymi a bazolaterálnymi okrajmi buniek a prevedená na absolútnu dĺžku pomocou kalibrovaného určenia veľkosti jednotlivých pixelov. Analyzovalo sa minimálne 15 jednotlivých buniek z aspoň štyroch mikrofotografií z každej obličky. Údaje zo všetkých skúmaných buniek daného typu segmentu proximálneho tubulu sa spriemerovali, aby sa získal jeden údajový bod na zviera na štatistickú analýzu.

Rozhodli sme sa pre interkalovanú veľkosť buniek typu A a expresiu proteínu špecifickú pre bunky, ako už bolo opísané (20, 22). Stručne, získali sme vysokovýkonné digitálne mikrofotografie vnútorného pruhu vonkajšej drene tkanivových rezov, ktoré boli podrobené imunohistochémii pre interkalovaný bunkovo ​​špecifický marker Rhbg alebo Rhcg. Jednotlivé interkalované bunky boli ohraničené pomocou softvéru ImageJ (v. 1.34j, National Institutes of Health). Veľkosť bunky sa určila ako počet pixelov v načrtnutých oblastiach a previedla sa na plochu pomocou kalibrovaného merania pixelov na mikrometer. Intenzita imunoznačky na každom pixeli sa určila ako rozdiel medzi absolútnou intenzitou pixelov a strednou intenzitou pozadia a intenzita jednobunkovej imunoznačky sa určila integráciou čistej intenzity pixelov v bunke pomocou softvéru na mieru vytvoreného v programe Microsoft Excel 2016.

cistanche treat kidney disease so to increase sexual ability

cistanche liečiť ochorenie obličiek tak, aby sa zvýšila sexuálna schopnosť

VÝSLEDKY

Overenie vymazania AR špecifického pre obličky

Farmakologická blokáda AR alebo globálna delécia vyvoláva širokú škálu fenotypových zmien (43), ktoré by mohli nepriamo zmeniť renálne štrukturálne a amoniakové reakcie. Aby sme sa vyhli týmto problémom, vytvorili sme myši KS-AR-KO pomocou techník Cre loxP. Efektívnosť renálnej delécie AR sme potvrdili pomocou imunohistochémie (obr. 1). U WT myší imunohistochémia ukázala jadrovú AR imunoznačku obmedzenú na proximálny tubul; to bolo podobné našim zisteniam v normálnej myšiej obličke (22). V obličkách KO nebola prítomná detegovateľná AR imunoznačka ani u jedného pohlavia (obr. 1). Tieto zistenia ukazujú generovanie myší s renálnou deléciou AR.

štatistická analýza pomocou softvéru SPSS (26.2) a Microsoft Excel 2016.

Pretože testosterón má početné extrarenálne účinky, ktoré by mohli nepriamo zmeniť renálne acidobázické mechanizmy, zvážili sme možnosť, že KS-AR-KO by mohol zmeniť hladiny testosterónu alebo estradiolu v plazme. Koncentrácie testosterónu a estradiolu v plazme sa však medzi myšami WT a KO u oboch pohlaví významne nelíšili (tabuľka 2).

Fyziologická charakterizácia AR delécie špecifickej pre obličky Telesná hmotnosť bola vyššia u samcov myší WT ako u samíc myší WT napriek žiadnemu rozdielu medzi pohlaviami v príjme potravy, ako už bolo uvedené (22), čo je v súlade so známymi extrarenálnymi účinkami pohlavia na telesnú hmotnosť. KS-AR-KO však nezmenil denný príjem potravy ani telesnú hmotnosť u oboch pohlaví (tabuľka 2).

Hmotnosť obličiek bola významne vyššia u samcov WT myší ako u samíc WT myší (obr. 2), podobne ako sme predtým uviedli u normálnych myší (22). KS-AR-KO významne znížila hmotnosť obličiek u samcov myší KS-AR-KO do tej miery, že hmotnosť obličiek samca KS-AR-KO sa významne nelíšila od hmotnosti samice WT alebo KS-AR-KO (obr. 2) . U samíc myší KS-AR-KO významne nezmenil hmotnosť obličiek. Účinok pohlavia na hmotnosť obličiek teda vyžaduje expresiu AR v mužských obličkách.

Ani koncentrácie Naþ, Kþ v plazme, ani koncentrácie bikarbonátu sa významne nelíšili medzi myšami WT a KS-AR-KO u oboch pohlaví (tabuľka 2). Klírens močoviny, ktorý sa používa ako marker rýchlosti glomerulárnej filtrácie, sa významne nelíšil medzi myšami WT a KS-AR-KO u oboch pohlaví (tabuľka 2).

Figure 1. Verification of androgen receptor (AR) deletion. A: high-power photomicrographs of AR immunolabel in the cortex of wild-type (WT) mice and mice with kidney-specific AR deletion [KS-AR-knockout (KO)]. Strong nuclear AR immunoreactivity was present in the proximal tubules throughout the cortex in the WT kidney, where no detectable immunolabel was present in the KO kidney. Images are representative of findings in 24 mice. B: highpower photomicrographs of AR immunolabel in the testes of WT and KS-AR-KO mice. AR immunoreactivity was present and did not differ between WT and KO testes. Scale bars = 100 mm.

Čisté vylučovanie kyseliny

Čisté vylučovanie kyseliny zahŕňa dva procesy: vylučovanie amoniaku (NH4+) a titrovateľné vylučovanie kyseliny. U samcov myší KS-AR-KO významne zvýšil vylučovanie amoniaku, čím sa eliminoval rozdiel medzi pohlaviami vo vylučovaní amoniaku (obr. 2). Vylučovanie amoniaku nebolo významne zmenené u samíc myší pomocou KS-AR-KO. Vylučovanie titrovateľnej kyseliny nebolo významne zmenené KS-AR-KO u oboch pohlaví (tabuľka 2). pH moču bolo významne znížené KS-AR-KO u samcov myší, ale nie u samíc myší (tabuľka 2); avšak účinok KS-AR-KO na vylučovanie amoniaku pretrvával po štatistickom zvážení pH moču (P < 0,001="" podľa="" anova).="" proximálny="" tubul="" ar="" teda="" sprostredkováva="" pohlavné="" rozdiely="" vo="" vylučovaní="" amoniaku="" u="" samcov="" myší,="" ale="" jeho="" delécia="" nemala="" žiadny="" významný="" vplyv="" na="" vylučovanie="" amoniaku="" u="" samíc="">

Účinok AR delécie špecifickej pre obličky na štruktúru proximálneho tubulu

Proximálne tubuly predstavujú väčší podiel kortikálneho objemu v mužskej obličke ako v ženskej obličke, a to je závislé od testosterónu (20, 22). Stanovili sme teda účinky delécie KS-AR u samcov a samíc myší na štruktúru proximálnych tubulov. Použitím imunoznačky PEPCK ako špecifického markera proximálneho tubulu imunohistochémia kvalitatívne ukázala, že KS-AR-KO znížil podiel kortexu, ktorý bol proximálnym tubulom (obr. 3A). Kvantitatívna analýza s použitím formálnych techník počítania bodov (41) ukázala, že KS-AR-KO významne znížil objemovú hustotu proximálneho tubulu v kôre mužov, čo je paralelné so zmenou hmotnosti obličiek (obr. 3B). Naopak, vo vonkajšom pruhu vonkajšej drene KS-AR-KO významne nezmenil objemovú hustotu proximálneho tubulu u samcov myší (obr. 3B). U samíc myší KS-AR-KO kvalitatívne nezmenil podiel kortexu, ktorý bol proximálnym tubulom (obr. 3A) a kvantitatívne nezmenil objemovú hustotu proximálneho tubulu ani v kôre, ani vo vonkajšej dreni (obr. 3B). Pohlavný rozdiel v objemovej hustote kortikálneho proximálneho tubulu prítomný u myší WT nebol prítomný u myší KS-AR-KO. V mužskej obličke teda AR sprostredkúva pohlavné rozdiely v objemovej hustote proximálneho tubulu v kôre. Zdá sa, že vo vonkajšej dreni expresia AR neovplyvňuje objemovú hustotu proximálneho tubulu u oboch pohlaví.

Zdá sa, že tieto zmeny v štruktúre proximálnych tubulov u samcov myší KS AR-KO zahŕňajú zmeny vo veľkosti buniek. U samcov myší KS-AR-KO významne znížil výšku buniek proximálneho tubulu v PCT aj kortikálnej PST, tj v celej kôre (obr. 3C). Výška buniek v PST vo vonkajšej dreni sa významne nezmenila (obr. 3C). Tieto výsledky sú paralelné so zisteniami objemovej hustoty. Delécia AR špecifická pre obličky u samíc myší nezmenila výšku buniek proximálneho tubulu ani v PCT, kortikálnej PST alebo PST vo vonkajšej dreni, čo je paralelné s nedostatkom účinku na objemovú hustotu a celkovú veľkosť obličiek v ženskej obličke (obr. 2B).

Hmotnosť obličiek, objemová hustota kortikálneho proximálneho tubulu a výška buniek v PCT a kortikálnej PST boli vyššie v mužskej obličke WT ako v ženskej obličke WT, čo je v súlade s našimi predchádzajúcimi pozorovaniami (20, 22). U samcov myší KS-AR-KO už tento rozdiel medzi pohlaviami neexistoval a každý z týchto parametrov sa významne nelíšil od parametrov pozorovaných u samíc myší WT alebo KS-AR-KO. Pohlavné rozdiely v hmotnosti obličiek, objemovej hustote kortikálneho proximálneho tubulu a výške buniek v PCT a kortikálnej PST teda závisia od expresie AR.

Table 2. Physiological parameters

Účinok vymazania AR špecifického pre obličky na štruktúru zberného kanála

V zbernom kanáliku sú dôležité rozdiely medzi pohlaviami, pričom objemová hustota zberného kanálika je väčšia v pomere kôry alebo vonkajšej drene, ktorá bola zberným kanálikom u samcov alebo samíc myší (obr. 4A). Kvantitatívna morfometrická analýza ukázala, že KS-AR-KO významne nezmenil objemovú hustotu zberného kanálika ani v kôre, ani vo vonkajšej dreni u oboch pohlaví (obr. 4B). Renálna AR teda nesprostredkuje sexuálny dimorfizmus pri zbere objemovej hustoty kanála.

Expresia amoniagénneho enzýmu Výsledky čistého vylučovania kyseliny ukazujú, že obličkovo špecifická delécia AR zvyšuje vylučovanie amoniaku u samcov myší, aj keď znižuje objemovú hustotu proximálnych tubulov a výšku buniek v kortexe. To naznačuje, že účinky na vylučovanie amoniaku nemožno pripísať jednoducho hypertrofii proximálneho tubulu vedúcej k zvýšenej genéze amoniaku a namiesto toho sú výsledkom samostatných a špecifických účinkov na genézu amoniaku a/alebo transport amoniaku. Ďalej sme teda skúmali kľúčové proteíny zapojené do genézy amoniaku a transportu amoniaku.

PEPCK je kľúčový enzým proximálneho tubulu potrebný na vznik amoniaku a nachádza sa výlučne v proximálnom tubule v obličkách (16, 44). U samcov myší KS-AR-KO významne zvýšil kortikálnu expresiu PEPCK; u samíc myší nebol žiadny účinok KS-AR-KO (obr. 5A). Zvýšenie expresie PEPCK u samcov myší KS-AR-KO eliminovalo rozdiel medzi pohlaviami u myší WT (obr. 5A). Skúmanie expresie imunoznačiek PEPCK ukázalo, že samce myší KS-AR-KO mali vyššiu intenzitu imunoznačenia PEPCK v PCT a kortikálnej PST ako myši WT (obr. 5B). Vo vonkajšom pruhu vonkajšej drene nebol žiadny detegovateľný rozdiel v intenzite imunoznačenia PEPCK (obr. 5B). Kvantitatívna imunohistochémia samcov myší ukázala, že KS-AR-KO významne zvýšil intenzitu imunoznačenia PEPCK v PCT aj kortikálnej PST, ale nie vo vonkajšom pruhu vonkajšej drene (obr. 5C). Takže u samcov myší, ale nie u samíc myší, expresia AR proximálneho tubulu znižuje expresiu PEPCK v segmentoch kortikálneho proximálneho tubulu, ale nie v PST vo vonkajšej dreni.

Proximálny tubul má schopnosť recyklovať amoniak zahŕňajúcu GS (37, 42, 45, 46). Ani u samcov ani u samíc myší KS-AR-KO významne nezmenil GS expresiu (obr. 5D). Zdá sa teda, že renálna AR nemoduluje expresiu GS.

Figure 7. Effect of androgen receptor (AR) deletion on proximal tubule Naþ /Hþ exchanger isoform 3 (NHE3) expression. A: immunoblot analysis of NHE3 expression. Kidney-specific AR deletion [KS-AR-knockout (KO)] significantly decreased NHE3 expression in male mice. In female mice, NHE3 expression was not significantly altered. B: NHE3 immunohistochemistry. NHE3 immunolabel was less intense in the proximal straight tubule (PST) and cortical proximal convoluted tubule (PCT) of male KS-AR-KO mice compared with male WT mice. C: quantitative immunohistochemistry (qIHC). In male mice, PCT and cortical PST NHE3 expression was decreased significantly by KS-AR-KO, and in the outer medullary PST (OM PST) it was not significantly altered. P values indicate comparison of genotype and sex by two-way ANVOA or Student's t test. Scale bars = 100 mm. n = 5 mice per group. NS, not significant.

Účinok delécie AR špecifickej pre obličky na expresiu NBCe1

NBCe1 je integrálny membránový proteín proximálneho tubulu s hlavnou úlohou pri filtrovanej reabsorpcii bikarbonátu, ktorá tiež reguluje metabolizmus amoniaku (47–49). V obličke myši sú prítomné dva zostrihové varianty NBCe1, NBCe1-A a NBCe{5}}B (50, 51). Použitím pan-NBCel protilátky, ktorá rozpoznáva oba varianty NBCel, sme zistili, že KS-AR-KO významne znížil kortikálnu expresiu NCBe1 v mužskej, ale nie ženskej obličke (obr. 6A).

Účinok delécie AR špecifickej pre obličky na transportéry amoniaku Vylučovanie amoniaku obličkami zahŕňa koordinovaný transport NH3/NH4+ špecifickými membránovými proteínmi (10, 16, 52). To zahŕňa transportéry v proximálnom tubule (NHE3), TAL slučky Henleho (NKCC2) a imunoznačenie zberného kanálika nebolo detekovateľné vo vonkajších segmentoch medulárneho proximálneho tubulu (obr. 6C), ako už bolo uvedené (48). Potom sme použili kvantitatívnu imunohistochemickú analýzu na kvantifikáciu segmentovo špecifických zmien v expresii NBCe1-A. To ukázalo, že KS-AR KO u samcov myší znížil expresiu NBCe1-A v PCT a kortikálnej PST, tj v celom kortexe (obr. 6D). Expresia AR teda reguluje expresiu kortikálneho proximálneho tubulu NBCe1-A v mužskej obličke, ale nie v ženskej obličke.

(Rhbg a Rhcg). Pohlavné rozdiely vo vylučovaní amoniaku korelujú s rozdielmi v expresii každého z nich (6, 20) a testosterón reguluje expresiu NHE3 aj NKCC2 (22). NKCC2 sprostredkúva reabsorpciu amoniaku TAL (10, 16, 52). U samcov myší KS-AR-KO významne zvýšil expresiu proteínu NKCC2 pomocou imunoblotovej analýzy; u samíc myší nenastala žiadna významná zmena (obr. 8). Táto zmena expresie u samcov myší pravdepodobne prispieva k zmenenému medulárnemu posunu amoniaku a tým uľahčuje účinok KS-AR-KO na zvýšenie vylučovania amoniaku u samcov myší.

Rh glykoproteíny Rhbg a Rhcg sú primárne proteíny, ktoré sprostredkovávajú sekréciu amoniaku z kanálov a ich expresia je vo všeobecnosti paralelná so zmenami vo vylučovaní amoniaku (10, 16, 52). Avšak KS-AR-KO významne nezmenil expresiu Rhbg proteínu ani u samcov, ani u samíc KS-AR-KO myší ani v kôre, ani vo vnútornom pruhu vonkajšej drene (obr. 9). Účinky na expresiu Rhcg boli podobné. Rhcg imunohistochémia, vyhodnotená kvalitatívne a pomocou kvantitatívnej imunohistochémie, neukázala žiadne významné zmeny v intenzite Rhcg imunoznačky v interkalovaných bunkách vonkajšieho pruhu vonkajšej drene u oboch pohlaví (obr. 10). Zdá sa teda, že renálna AR nemoduluje expresiu Rhbg ani Rhcg.

DISKUSIA

Táto štúdia poskytuje dôležité nové informácie týkajúce sa mechanizmu, ako AR moduluje sexuálne dimorfizmy v obličkách. Pretože AR má množstvo extrarenálnych úloh, ktoré by mohli skomplikovať pochopenie jeho úlohy v obličkách, vytvorili sme prvú myš KS-AR-KO. KS-AR-KO u samcov myší zvýšil vylučovanie amoniaku, ale znížil celkovú veľkosť obličiek, objemovú hustotu proximálneho tubulu a výšku buniek proximálneho tubulu, čím sa eliminovali predtým identifikované rozdiely medzi pohlaviami. Expresia viacerých kľúčových proteínov (PEPCK a NKCC2) zapojených do manipulácie s amoniakom sa zvýšila pomocou KS-AR-KO, čo pravdepodobne prispieva k zvýšenému vylučovaniu amoniaku. Súčasne bola znížená expresia iných proteínov (NHE3 a NBCe1-A), čo bude mať tendenciu otupovať zmeny vo vylučovaní amoniaku. KS-AR-KO nemal žiadny detegovateľný účinok u samíc myší alebo v zbernom kanáli žiadneho pohlavia. Tabuľka 3 ukazuje tieto účinky. Tieto zistenia naznačujú, že manipulácia s obličkovým amoniakom a štruktúra proximálnych tubulov zahŕňa renálne AR-dependentné signálne dráhy v kôre mužskej obličky, ale nie v ženskej obličke a nie vo vonkajšej dreni oboch pohlaví.

Figure 6. Effect of androgen receptor (AR) deletion on electrogenic Naþ -bicarbonate cotransporter 1 (NBCe1) expression. A: immunoblot analysis using a pan-NBCe1 antibody in the cortex of male (left) and female (right) wild-type (WT) mice and mice with kidney-specific AR deletion [KS-AR-knockout (KO)]. Total NBCe1 protein expression was significantly less in male KS-AR-KO mice than in male WT mice. Total NBCe1 abundance did not change significantly in female mice. B: immunoblot analysis using a NBCe1-A-specific antibody. NBCe1-A expression was significantly less in male KS-AR-KO mice than in WT mice. KS-AR-KO did not change NBCe1-A abundance significantly in female mice. C: NBCe1-A immunohistochemistry in the proximal convoluted tubule (PCT; top), cortical proximal straight tubule (PST; middle), and PST outer medulla (PST OM; bottom) in male WT mice (left) and male KS-AR-KO mice (right). NBCe1-A immunolabel intensity was less in cortical proximal tubule segments in KS-AR-KO mice than in WT mice. NBCe1-A immunolabel was not detectable in the OM PST, as previously reported (47, 48). D: quantitative immunohistochemistry (qIHC) for NBCe1-A. Male KS-AR-KO mice had significantly less NBCe1-A expression in the PCT and cortical PST than did WT mice. P values indicate comparison of genotype and sex by two-way ANVOA or Student's t test. Scale bars = 100 mm. n = 5 mice per group. NS, not significant.

Figure 6. Effect of androgen receptor (AR) deletion on electrogenic Naþ -bicarbonate cotransporter 1 (NBCe1) expression. A: immunoblot analysis using a pan-NBCe1 antibody in the cortex of male (left) and female (right) wild-type (WT) mice and mice with kidney-specific AR deletion [KS-AR-knockout (KO)]. Total NBCe1 protein expression was significantly less in male KS-AR-KO mice than in male WT mice. Total NBCe1 abundance did not change significantly in female mice. B: immunoblot analysis using a NBCe1-A-specific antibody. NBCe1-A expression was significantly less in male KS-AR-KO mice than in WT mice. KS-AR-KO did not change NBCe1-A abundance significantly in female mice. C: NBCe1-A immunohistochemistry in the proximal convoluted tubule (PCT; top), cortical proximal straight tubule (PST; middle), and PST outer medulla (PST OM; bottom) in male WT mice (left) and male KS-AR-KO mice (right). NBCe1-A immunolabel intensity was less in cortical proximal tubule segments in KS-AR-KO mice than in WT mice. NBCe1-A immunolabel was not detectable in the OM PST, as previously reported (47, 48). D: quantitative immunohistochemistry (qIHC) for NBCe1-A. Male KS-AR-KO mice had significantly less NBCe1-A expression in the PCT and cortical PST than did WT mice. P values indicate comparison of genotype and sex by two-way ANVOA or Student's t test. Scale bars = 100 mm. n = 5 mice per group. NS, not significant.

Prvým hlavným zistením v tejto štúdii je, že expresia AR sprostredkuje rozdiely medzi pohlaviami vo veľkosti obličiek. Predchádzajúce štúdie na ľuďoch, potkanoch a myšiach ukázali, že mužská oblička je väčšia ako ženská (3, 56, 57). Prvým dôkazom, že ide o signálnu dráhu závislú od testosterónu, bolo pozorovanie, že nadmerné podávanie androgénu kvalitatívne zvýšilo veľkosť proximálneho tubulu potkana (57). Ďalšie dôkazy u dospelých mužov naznačujú, že dochádza k nárastu objemu obličiek v závislosti od dávky, s odhadovaným nárastom o 4{7}}cm3 na 100 mg týždennej suplementácie testosterónu (58). Nedávno sme ukázali, že samce myší majú väčšiu veľkosť obličiek a proximálnych tubulov ako samice myší (20, 22) a že tieto rozdiely boli závislé od testosterónu (22). V súlade s týmito predchádzajúcimi zisteniami táto štúdia ukazuje, že u samcov myší renálna expresia AR reguluje veľkosť celej obličky aj proximálneho tubulu. Okrem toho KS-AR-KO vedie k tomu, že veľkosť mužských obličiek je rovnaká ako u žien s intaktnou expresiou AR. U samcov myší teda testosterón pôsobiaci prostredníctvom renálnych signálnych dráh závislých od AR môže úplne zodpovedať za sexuálny dimorfizmus vo veľkosti obličiek a proximálneho tubulu.

Druhým hlavným zistením je, že rozdiely vo vylučovaní amoniaku na základe pohlavia sú u samcov myší sprostredkované dráhami závislými od AR. Naše predchádzajúce štúdie ukázali, že samice myší vylučujú približne dvakrát toľko amoniaku v moči ako samce myší (20–22), používajú rôzne spôsoby odozvy na reakciu na kyslú záťaž (21) a že rozdiel v bazálnej exkrécii amoniaku je závislý od testosterónu. mechanizmus (22). Táto štúdia rozširuje tieto zistenia tým, že ukazuje, že KS-AR-KO eliminuje sexuálny dimorfizmus pri vylučovaní amoniaku. Zmeny v diétnom zaťažení fixnou kyselinou môžu zmeniť vylučovanie amoniaku, ale zmeny vo vylučovaní amoniaku u myší s deléciou AR nemožno pripísať tomuto mechanizmu, pretože KS-AR-KO nezmenil príjem potravy. Väčšina zmien, ktoré sa vyskytujú v metabolizme amoniaku, ako napríklad pri metabolickej acidóze alebo hypokaliémii, vedie k zmenám veľkosti obličiek a proximálnych tubulov, ktoré sú paralelné s vylučovaním amoniaku (59–61). Avšak samce myší s renálnou deléciou AR majú zvýšené vylučovanie amoniaku, ale znižujú celkovú veľkosť obličiek a proximálnych tubulov, čo naznačuje, že účinok na vylučovanie amoniaku nie je nešpecifickou odpoveďou na zmeny v obličkovej hmote. Táto inkongruentná veľkosť obličiek a reakcia amoniaku v reakcii na renálnu deléciu AR sa zhodujú so zisteniami v našich predchádzajúcich štúdiách s použitím modelu gonadektómie, ktorý hodnotil účinok testosterónu (22). U samcov myší teda testosterón pôsobiaci prostredníctvom renálnej AR u samcov reguluje vylučovanie amoniaku cestami, ktoré nesúvisia s účinkami na veľkosť obličiek, veľkosť proximálnych tubulov a endogénne kyslé zaťaženie súvisiace s príjmom potravy.

Väčšina tvorby amoniaku prebieha v proximálnom tubule. Naša predchádzajúca práca identifikovala sexuálne dimorfizmy v generácii amoniaku v proximálnych tubuloch, ktoré sú závislé od testosterónu odvodeného zo semenníkov (22). Výsledky tejto štúdie ďalej rozširujú tieto zistenia tým, že ukazujú, že renálna AR u samcov myší reguluje expresiu enzýmu generujúceho amoniak PEPCK, ale nie enzýmu recyklujúceho amoniak GS. Tento účinok na expresiu PEPCK nie je nešpecifickým účinkom súvisiacim so zmenami veľkosti proximálneho tubulu, pretože účinky delécie renálneho AR na veľkosť proximálneho tubulu sú opakom jeho účinkov na expresiu PEPCK. Okrem toho zistenie, že renálna delécia AR nemení expresiu GS, naznačuje, že GS je regulovaný mechanizmami odlišnými od mechanizmov používaných pre PEPCK.

Figure 10. Effect of kidney-specific androgen receptor deletion [KS-AR-knockout (KO)] on Rhesus C glycoprotein (Rhcg) expression. A: inner stripe of the outer medulla (OMi) Rhcg immunohistochemistry. There was no detectable effect of KS-AR-KO on Rhcg immunolabel in either male or female mice. B: single cell quantitative immunohistochemistry (qIHC) Rhcg expression. Mean single cell Rhcg expression in OMi intercalated cells was determined using qIHC techniques. KS-AR-KO did not alter Rhcg expression significantly in either sex. P values indicate comparison of genotype and sex by two-way ANVOA or Student's t test. Scale bars = 100 mm. n = 5 mice per group. NS, not significant; WT, wild type.

Amoniak produkovaný v proximálnom tubule sa prednostne vylučuje do luminálnej tekutiny prostredníctvom apikálneho mechanizmu závislého od NHE 3- (54, 55). Predchádzajúce štúdie ukázali, že strata testosterónu znižuje expresiu NHE3 (22, 62). Zistenia tejto štúdie ďalej rozširujú tieto zistenia tým, že ukazujú, že renálna delécia AR u samcov myší znižuje expresiu NHE3. Zdá sa teda, že testosterón pôsobiaci prostredníctvom aktivácie AR zvyšuje expresiu NHE3 kortikálneho proximálneho tubulu. Je však dôležité si uvedomiť, že tieto účinky nie sú paralelné s vylučovaním amoniaku a namiesto toho sa predpokladá, že minimalizujú pozorované zmeny vo vylučovaní amoniaku. Namiesto toho, pretože NHE3 je tiež rozhodujúci pre filtrovaný NaCl a reabsorpciu vody, tieto účinky môžu prispieť k väčšej reabsorpcii NaCl v proximálnom tubule prítomnej u mužov (6, 7).

Reabsorpcia amoniaku v TAL vytvára intersticiálny gradient amoniaku potrebný na zber sekrécie amoniaku (63, 64). Predchádzajúce štúdie z našej skupiny ukázali, že expresia NKCC2 je väčšia u samíc myší ako u samcov myší (20–22), že existuje sexuálny dimorfizmus v reakcii NKCC2 na zaťaženie kyselinou (21) a že rozdiel v bazálnej expresii NKCC2 zahŕňa mechanizmus závislý od testosterónu (22). Táto štúdia ukazuje, že strata renálnej AR u samcov myší zvýšila expresiu NKCC2. Veľkosť tohto účinku bola takmer identická s rozdielom, ktorý sme identifikovali medzi samcami a samicami myší (20, 21) a v súčasnej štúdii eliminovala sexuálny dimorfizmus expresie NKCC2. Okrem toho zistený rozdiel medzi samcami myší s intaktnou renálnou AR a deléciou AR je paralelný s našimi predtým identifikovanými rozdielmi medzi samcami myší s orchiektómiou v porovnaní s intaktnými a falošne operovanými kontrolami (24). Zdá sa teda, že testosterón pôsobiaci prostredníctvom AR sprostredkováva sexuálny dimorfizmus pri expresii NKCC2. Zdá sa však, že táto regulácia je nepriama, pretože v našej predchádzajúcej správe (22) ani v tejto štúdii nebola v TAL zistiteľná expresia AR. Jedným z možných nepriamych mechanizmov vysvetľujúcich toto pozorovanie je, že u mužov vedie delécia AR k zníženiu veľkosti proximálneho tubulu, čo v kombinácii so zníženou expresiou NHE3 proximálneho tubulu zvyšuje zvýšené dodávanie rozpustenej látky do TAL, čo stimuluje expresiu NKCC2.

Table 3. Summary of renal AR deletion effects

Sekrécia amoniaku zo zberných kanálov je hlavným determinantom vylučovania amoniaku močom a glykoproteíny Rh Rhbg a Rhcg sú primárnymi transportérmi amoniaku zo zberných kanálov (16, 65–68). Už sme predtým ukázali sexuálne dimorfizmy pri zbere objemovej hustoty kanála a expresii Rh glykoproteínov, pričom samice myší majú väčšiu objemovú hustotu zberného kanála, veľkosť interkalovaných buniek a expresiu Rhbg a Rhcg (20). Táto štúdia nezistila žiadne detegovateľné zmeny v objemovej hustote zberu kanálov alebo expresii Rhbg a Rhcg v reakcii na KS-AR-KO u samcov ani samíc myší. To je paralelné s nedostatočným účinkom nedostatku testosterónu vyvolaného orchiektómiou na objemovú hustotu zberných kanálikov, veľkosť interkalovaných buniek a expresiu Rhbg a Rhcg (22). Dospeli sme k záveru, že sexuálny dimorfizmus v zbernom kanáli sa vyskytuje prostredníctvom mechanizmov, ktoré nezahŕňajú testosterón a signálne dráhy závislé od AR.

Zdá sa, že vonkajšia dreň reaguje inak na pohlavie, testosterón a AR ako kôra. Na rozdiel od renálnej kôry vo vonkajšej dreni nie je zaznamenaný sexuálny dimorfizmus v objemovej hustote proximálneho tubulu alebo výške proximálneho tubulu (20), žiadny vplyv deficitu testosterónu vyvolaného orchiektómiou na tieto parametre (22) a žiadny vplyv renálnych AR delécia (súčasná štúdia). Tento nedostatok účinku sexu, testosterónu a expresie AR nie je spôsobený absenciou expresie AR, ako sme ukázali expresiu AR v celom proximálnom tubule, vrátane vonkajšej drene (22). Pochopenie mechanizmov, ktoré sú základom tohto axiálneho rozdielu v reakcii proximálneho tubulu na pohlavie, testosterón a AR, bude dôležitou cestou pre budúce skúmanie.

Posledným pozorovaním je, že delécia AR nemala zistiteľné účinky na ženskú obličku. AR je prítomná v celom proximálnom tubule u oboch pohlaví, a hoci je u žien exprimovaná na nižších úrovniach, absolútny rozdiel v expresii bol len - 50 percent (22). Čiastočne by nedostatok účinku delécie AR mohol naznačovať zníženú aktiváciu AR cirkulujúcim testosterónom, čo je, ako je ukázané v tejto štúdii, podstatne menej u žien ako u mužov. Imunohistochémia však naznačuje podstatnú jadrovú lokalizáciu AR v ženskej obličke (odkaz 22 a súčasná štúdia), čo typicky indikuje aktiváciu signalizačných procesov závislých od AR. Tieto pozorovania naznačujú možnosť, že iné rozdiely závislé od pohlavia zhoršujú signalizačné mechanizmy závislé od AR v ženskom proximálnom tubule.

Perspektívy a význam

Lepšie pochopenie mechanizmu a biologických dôsledkov vplyvu pohlavia na obličkovú štruktúru a metabolizmus amoniaku je rozhodujúce pre optimalizáciu našej schopnosti starať sa o mužov aj ženy s acidobázickými poruchami. Napriek nedávnemu pokroku v našom chápaní účinku pohlavia na metabolizmus amoniaku a úlohu renálneho AR sú potrebné ďalšie štúdie. Určite existujú na testosteróne nezávislé účinky sexu, ktorých mechanizmus nie je v súčasnosti úplne známy. Či už to zahŕňa priame účinky iných pohlavných steroidných hormónov, ako sú estrogény alebo progesterón, nepriame účinky aktivácie proximálneho tubulu AR alebo účinky pohlavných chromozómov, ktoré sú nezávislé od gonádových hormónov, budú dôležitými otázkami pre budúce štúdie.

to relieve kidney problems and to enhance renal androgen by cistanche

cistanche zmierňuje problémy s obličkami a zvyšuje kfunkcia idney

POĎAKOVANIE

Ďakujeme Dr. Sharon W. Matthews a Chao Chen (University of Florida, College of Medicine Core Laboratory Electron Microscopy Core Laboratory) za vynikajúce spracovanie tkaniva pre naše imunohistochemické experimenty. Za meranie hladín testosterónu v sére ďakujeme Centru lekárskej fakulty Univerzity vo Virgínii pre výskum reprodukčného ligandového testu a analytického jadra. Ďakujeme Dr. Gail Prins za dodanie anti-AR protilátok a za ich odborné znalosti v oblasti AR.

ZVEREJNENIA

Autori nedeklarujú žiadne konflikty záujmov, finančné ani iné.

AUTORSKÉ PRÍSPEVKY

ANH a IDW navrhli a navrhli výskum; ANH, RAC, H.-WL a JWV uskutočnili experimenty; ANH, RAC, H.-WL, JWV a IDW analyzované dáta; ANH, RAC, JWV a IDW interpretovali výsledky experimentov; ANH pripravil čísla; ANH vypracoval rukopis; ANH, RAC, H.-WL, JWV a IDW upravovali a revidovali rukopis; ANH, RAC, H.-WL, JWV a IDW schválili konečnú verziu rukopisu.


LITERATÚRA

1. Výbor inštitútu medicíny pre pochopenie biológie pohlavia a rodu D; Wizemann TM, Pardue ML (redaktori). Skúmanie biologického prínosu pre ľudské zdravie: Záleží na pohlaví? Washington, DC: National Academies Press, 2001. doi:10.17226/ 10028.

2. Karp NA, Mason J, Beaudet AL, Benjamini Y, Bower L, Braun RE a kol. Prevalencia sexuálneho dimorfizmu vo fenotypových znakoch cicavcov. Nat Commun 8: 15475, 2017. doi:10.1038/ncomms15475.

3. Sabolić I, Asif AR, Budach WE, Wanke C, Bahn A, Burckhardt G. Rodové rozdiely vo funkcii obličiek. Pflugers Arch 455: 397–429, b2007. doi:10.1007/s00424-007-0308-1.

4. Ramirez LA, Sullivan JC. Pohlavné rozdiely pri hypertenzii: kde sme boli a kam ideme. Am J Hypertens 31: 1247-1254,2018. doi:10.1093/ajh/hpy148.

5. Layton AT, Sullivan JC. Nedávne pokroky v rozdieloch medzi pohlaviami vo funkcii obličiek. Am J Physiol Renal Physiol 316: F328–F331, 2019. doi:10.1152/ajprenal.00584.2018.

6. Veritas LC, Girardi ACC, Curry J, Pei L, Ralph DL, Tran A, Castelo- Branco RC, Pastor-Soler N, Arranz CT, Yu ASL, McDonough AA. Sexuálny dimorfný vzor renálnych transportérov a homeostázy elektrolytov. J Am Soc Nephrol 28: 3504–3517, 2017. doi:10.1681/ASN.

7. Li Q, McDonough AA, Layton HE, Layton AT. Funkčné dôsledky sexuálneho dimorfizmu transportných vzorov spolu s proximálnym tubulom potkanov: modelovanie a analýza. Am J Physiol Renal Physiol 315: F692–F700, 2018. doi:10.1152/ajprenal.00171.2018.

8. Mitch WE. Metabolické a klinické dôsledky metabolickej acidózy. J Nephrol 19 Suppl 9: S70–S75, 2006.

9. Hamm LL, Nakhoul N, Hering-Smith KS. Acidobázická homeostáza. Clin J Am Soc Nephrol 10: 2232–2242, 2015. doi:10.2215/ CJN.07400715.

10. Weiner ID, Mitch WE, Sands JM. Metabolizmus močoviny a amoniaku a kontrola vylučovania dusíka obličkami. Clin J Am Soc Nephrol 10: 1444–1458, 2015. doi:10.2215/CJN.10311013.

11. Zle O, Davies HE. Vylučovanie kyseliny pri ochorení obličiek. QJ Med 28: 259-313, 1959.

12. Baertl JM, Sancetta SM, Gabuzda GJ. Vzťah akútnej deplécie draslíka k renálnemu metabolizmu amónia u pacientov s cirhózou. J Clin Invest 42: 696-706, 1963. doi:10.1172/JCI104761.

13. Maher T, Schambelan M, Kurtz I, Hunter HN, Jones JW, Sebastian A. Zlepšenie metabolickej acidózy diétnym obmedzením draslíka u hyperkalemických pacientov s chronickou renálnou insuficienciou. J Lab Clin Med 103: 432-445, 1984.

14. Strih L, Gabuzda GJ. Nedostatok draslíka a endogénne preťaženie amóniom z obličiek. Am J Clin Nutr 23: 614-618, 1970. doi:10.1093/acne/23.5.614. F642 AJP-Renal Physiol doi:10.1152/ajprenal.00260.2021 www.ajprenal.org

15. Tannen RL, McGill J. Vplyv draslíka na renálnu produkciu amoniaku. Am J Physiol 231: 1178-1184, 1976. doi:10.1152/ajplegacy. 1976.231.4.1178.

16. Weiner ID, Verlander JW. Transportéry amoniaku a ich úloha v acidobázickej rovnováhe. Physiol Rev 97: 465–494, 2017. doi:10.1152/ physrev.00011.2016.

17. Kovesdy CP, Anderson JE, Kalantar-Zadeh K. Asociácia hladín bikarbonátu v sére s mortalitou u pacientov s CKD bez závislosti na dialýze. Nephrol Dial Transplant 24: 1232–1237, 2009. doi:10.1093/ndt/gfn633.

18. Navaneethan SD, Schold JD, Arrigain S, Jolly SE, Wehbe E, Raina R, Simon JF, Srinivas TR, Jain A, Schreiber MJ Jr, Nally JV Jr. Sérový bikarbonát a úmrtnosť v štádiu 3 a štádiu 4 chronického ochorenia obličiek . Clin J Am Soc Nephrol 6: 2395–2402, 2011.

19. Raphael KL, Murphy RA, Shlipak MG, Satterfield S, Huston HK, Sebastian A, Sellmeyer DE, Patel KV, Newman AB, Sarnak MJ, Ix JH, Fried LF; Health ABC Study. Koncentrácia bikarbonátu, acidobázický stav a úmrtnosť v štúdii zdravia, starnutia a zloženia tela. Clin J Am Soc Nephrol 11: 308–316, 2016.

20. Harris AN, Lee HW, Osis G, Fang L, Webster KL, Verlander JW, Weiner ID. Rozdiely v metabolizme amoniaku v obličkách u mužov a žien. Am J Physiol Renal Physiol 315: F211–F222, 2018. doi:10.1152/ajprenal.00084.2018.



Tiež sa vám môže páčiť