Sistema kalikreina kinina : inhibición del canal de potasio de la médula externa renal (ROMK) y gonadectomía

• Autores: Guevara, Darío
• Año de publicación: 2016
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis de maestría
• Colaborador/a o director/a de tesis: Azurmendi, Pablo Javier; Arrizurieta, Elvira Emilia; Fernández, Belisario; Choi, Marcelo; Mottino, Aldo
• Materia: ROMK; Kalikreina; Glibenclamida; Gonadectomía; SHR; Ciencia de la vida
• Institución: Universidad de Buenos Aires

The kalikrein kinin system (KKs) is a complex multi-enzymatic system involved in blood pressure regulation by its action on nitric oxide and prostaglandins. Previous reports from our laboratory have shown that high K+ intake diminish blood pressure, with a concomitant KKS activation and plasma aldosterone concentration increase. Similar effect was observed after gonads removal, suggesting a modulator role of sexual hormones in this context. These results led to us to explore different components in the renal aldosterone pathway, such as aldosterone receptor, epithelial sodium channel and renal outer medullary potassium channel (ROMK). ROMK channel participate in epithelial transport of NaCl at both ascending limb of Henle and distal convolute tubule (DCT) by generation of electrochemical gradient that allows luminal Na+ reabsorption driven by ATPase Na+/K+ located in the basolateral membrane.\nIn order to elucidate the role of both potassium and sexual hormones in the regulation of the SKK, ROMK channel inhibition by glibenclamide and prepuberal gonadectomy was performed, respectively.\nWe studied spontaneously hypertensive rats (SHR) of both sexes at the age of 12 weeks of life. In the last three days of the experiment, a half of the animals were treated with glibenclamide using 4 % glucose as vehicle and the other half received vehicle alone. A gonadectomy at weaning (4th week of life) was performed in a half of each group. Mean blood pressure, glomerular filtration rate, plasma aldosterone, urine volume and Na+ and K+ concentration and urine kalikrein activity (UKa) were measured. Renal medulla and cortex mRNA levels of KCJN1 and Atp1a1 genes, as well as of the Klk1 gene in renal cortex, were determined by real-time PCR.\nROMK channel inhibition increased urine Na+/K+ (0.55 ± 0.03 vs 1.34 ± 0.30, p < 0.05). This response was different according to sex and presence of gonads: urine K+ excretion decreased in intact male and ovariectomized rats while Na+ excretion increased in intact female rats.\nThe Na+ and K+ excretion showed a directly proportional relationship (r = 0.99; p < 0.05) and glibenclamide administration decreased the slope in a 54. 8\n% (p < 0.001). These results showed that ROMK channel inhibition prevents the recycling of K+ and results in a net increase of Na+ concentration in the final urine.\nGlomerular filtration rate increased post glibenclamide administration (0.51 ± 0.06 vs 0.76 ± 0,06 ml/min/100gPC p < 0.01) in the all treated groups without changes in blood pressure (121 ± 11 vs 127 ± 10 mmHg) nor plasma aldosterone (55 ± 12 vs 49 ± 10 pg/ml) levels.\nThe treatment with glibenclamide not modified UKa (24. 37 ± 3.96 vs 28.37 ± 4.25 nkat/day/100gPC) as well as Klk1 mRNA levels (1.10 ± 0.31 vs 1.75 ± 0.42).\nThe mRNA levels analysis showed that ROMK channel inhibition drastically inhibited the gene expression of Kcjn1 (1.29 ± 0.28 vs 0.32 ± 0.11, p < 0.01) and Atp1a1 (0.94 ± 0.23 vs 0.20 ± 0.02, p < 0.01) in renal medulla and also that this response was different according to the gonads presence.\nTaken together, these results show that urinary ion excretion was modified after channel ROMK blockade, according to the important role of the channel in the renal handling along the nephron. The significant changes found in mRNA levels in renal medulla suggest an inhibitory effect in Kcjn1 and Atp1a1 gene expression by ROMK channel blockage. Additionally, the GFR increase also indicates a role of ROMK in tubuloglomerular feedback modulation. The differences found after gonadectomy suggest that, at least in part, some role of sexual hormones in the electrolyte balance exists.\nThe UKa and Klk1 mRNA levels indicate a negligible role of ROMK in KKS modulation and future experiments will be designed to elucidate the involved mechanism in aldosterone and sexual hormones regulation of this system
Fil: Guevara, Darío. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Buenos Aires, Argentina
El sistema kalikreina kinina (SKK) es un sistema multienzimático complejo involucrado en la regulación de la presión arterial a través de la acción del óxido nítrico y las prostaglandinas. Trabajos previos de nuestro laboratorio han demostrado que el incremento en la ingesta de K+ disminuye la presión arterial con una activación del SKK y aumento la aldosterona plasmática concomitantes. Efecto similar fue observado tras la remoción de gónadas, evidenciando un rol de las hormonas sexuales sobre el sistema. Estos resultados llevaron a estudiar diferentes puntos de la vía de la acción de aldosterona en el riñón, como lo es su receptor, el canal epitelial de sodio y el canal rectificador de K+ de la médula externa renal (ROMK). El ROMK es necesario para el transporte epitelial de NaCl a nivel del asa ascendente de Henle y túbulo contorneado distal (TCD), ya que genera un gradiente electroquímico que permite la reabsorción de Na+ luminal impulsada por la ATPasa Na+/K+ en la membrana basolateral.\nCon el objetivo de dilucidar el rol del potasio y de las hormonas sexuales en la regulación del SKK, se inhibió el canal ROMK por glibenclamida y gonadectomía prepuberal, respectivamente.\nSe utilizaron ratas espontáneamente hipertensas de ambos sexos a las 12 semanas de vida, a la mitad de los animales se les suministró glibenclamida con glucosa 4 % como vehículo por vía oral y la otra mitad recibió vehículo durante los últimos tres días del experimento. Se realizó la gonadectomía (Gx) al destete (4° semana) en la mitad de los animales de cada grupo. Se midió la presión arterial, filtrado glomerular, aldosteronemia, diuresis, excreción urinaria de Na+ y K+ y actividad de kalikreina urinaria (KU). Los niveles de ARNm se midieron por PCR en tiempo real para Kcjn1 y Atp1a1 en médula y corteza renal y para Klk1 en corteza.\nLa inhibición del canal ROMK aumentó la relación Na+/K+ urinaria (0.55 ± 0.03 vs 1.34 ± 0.30, p < 0,05). Esta respuesta mostró diferencias según sexo y presencia de gónadas: en ratas macho y ovariectomizadas la excreción de K+ disminuyó mientras que en hembras enteras aumento la de Na+. Las excreciones de Na+ y K+ fueron directamente proporcionales (r= 0,99; p < 0,05) y el tratamiento con glibenclamida disminuyó su pendiente en un 54.8 % (p < 0,001).\nEstos resultados muestran que la inhibición del canal ROMK impide el reciclado de K+ generando un aumento neto de la concentración de Na+ en la orina final.\nEl filtrado glomerular aumentó post tratamiento con glibenclamida en todos los grupos experimentales (0,51 ± 0,06 vs 0,76 ± 0,06 ml/min/100gPC p < 0.01), sin cambios en presión arterial (121 ± 11 vs 127 ± 10 mmHg), ni aldosterona plasmática (55 ± 12 vs 49 ± 10 pg/ml).\nEl tratamiento con glibenclamida no modificó los niveles de KU (24.37 ± 3.96 vs 28.37 ± 4.25 nkat/día/100gPC), ni de ARNm de Klk1 en corteza renal (1.10 ± 0.31 vs 1.75 ± 0.42).\nLa inhibición del ROMK indujo un descenso abrupto en la expresión génica de Kcjn1 (1.29 ± 0.28 vs 0.32 ± 0.11 p < 0.01) y Atp1a1 (0.94 ± 0.23 vs 0.20 ± 0.02 p < 0.01) en médula renal y esta respuesta fue modulada por la presencia de gónadas.\nEl conjunto de resultados muestra que el bloqueo del canal ROMK modificó la excreción urinaria de iones acorde a su participación en el manejo de los mismos a lo largo del nefrón. Los cambios drásticos encontrados en los niveles de ARNm de Kcjn1 y Atp1a1 en médula renal sugieren que dicho bloqueo modula la expresión génica de los mismos. A su vez, el consistente aumento en el filtrado glomerular, sin mostrar variaciones en la presión arterial, muestra una participación del canal en la modulación del feedback tubuloglomerular. La diferencia en la respuesta luego de la gonadectomía, sugiere que, al menos en parte las hormonas sexuales jueguen un rol en el balance electrolítico.\nLos niveles de KU y ARNm de Klk1 sugieren que el ROMK no intervendría en la regulación del SKK y nuevos experimentos serán necesarios para dilucidar los mecanismos por los que la aldosterona y las hormonas sexuales modulan dicho sistema.
Magíster de la Universidad de Buenos Aires en Biología Molecular Médica