ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2014, том 458, № 2, с. 239-242
ФИЗИОЛОГИЯ
УДК 612.460+612.463
РОЛЬ ИНКРЕТИНА КАК ИНТЕГРАТОРА РЕГУЛЯЦИИ БАЛАНСА НАТРИЯ И ВОДЫ © 2014 г. Академик Ю. В. Наточин, А. С. Марина, А. В. Кутина
Поступило 20.05.2014 г.
БО1: 10.7868/80869565214260284
Баланс в организме определяет такие ключевые физиологические параметры, как объем внеклеточной жидкости и ее осмоляльность. Объем крови влияет на гемодинамику, кровенаполнение сосудистого русла, а от осмоляльности плазмы крови зависит объем каждой клетки организма. Несмотря на изменения поступления солей с пищей, скорость их удаления почками, кишечником и другими органами, у человека и млекопитающих животных баланс непре-
рывно поддерживается на стабильном уровне и находится под контролем нервной системы и эндокринных желез. К числу физиологически активных веществ, влияющих на выделение почкой, относятся альдостерон [1], атриопептид [2, 3], простагландин Е2 [4—6] и др. Недавно нами было обнаружено участие инкретина, пептида желудочно-кишечного тракта (глюкагоноподоб-ный пептид-1), вырабатывающегося в ответ на поступление пищи [7], в регуляции выведения и осмотически свободной воды почкой [8— 10]. Представляло интерес выяснить, в какой степени инкретины способны обеспечить баланс при альтернативных типах его нарушения — гипо- и гипернатриемии.
Обычно одни гормоны секретируются при увеличении количества в организме, другие — при его снижении. Альдостерон поступает в кровь при гиповолемии, дефиците [1], секреция в кровь атриопептида наблюдается при гиперволемии [2], вазопрессина — при гиповолемии и гиперосмии [11].
Исходя из сказанного, задача настоящего исследования состояла в выяснении роли инкрети-на на примере эффекта его миметика при гипер-волемии в условиях неизменной, сниженной или увеличенной концентрации в сыворотке крови. Иными словами, на фоне увеличенного объе-
Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова
Российской Академии наук, Санкт-Петербург
ма внеклеточной жидкости мы оценивали действие инкретина и реакцию организма на разнонаправленные сдвиги концентрации в сыворотке крови. В качестве миметика инкретина использовали эксенатид, который по сравнению с глюкагоноподобным пептидом-1 более устойчив к ферментативному расщеплению в крови [12].
Эксперименты были проведены на самках крыс популяции Вистар, массой тела 180—230 г. Крысы получали стандартный гранулированный корм (рецепт ПК-120, ООО "Аллер Петфуд", Россия) и имели свободный доступ к воде. Накануне после 17.00 и утром в день эксперимента крыс не кормили, сохраняя доступ к воде. В конце эксперимента крыс возвращали в клетки вивария и использовали в повторных опытах не ранее, чем через 1 неделю. Содержание животных и проведение экспериментов выполняли в соответствии с российскими и международными правилами по работе с лабораторными животными. Во время эксперимента крыс помещали в индивидуальные клетки-пеналы с проволочным дном, через которое моча по воронке стекала в мерную пробирку. Диурез регистрировали при спонтанных мочеиспусканиях в течение 4 ч. Для создания избытка воды и солей во внутренней среде организма внутрибрюшинно вводили различные солевые растворы: изотонический — 5 мл/100 г массы тела 0.9% раствора №С1, гипотонический — 5 мл/100 г массы тела 0.6% раствора №С1, гипертонический — 1.8 мл/100 г массы тела 2.5% раствора №С1. Введение 0.9% раствора №С1 вызывает гиперволемию без изменения концентрации в сыворотке крови, инъекция 0.6% раствора №С1 моделирует гипоосмию и гиперволемию, а введение 2.5% раствора №С1 — гиперосмию в сочетании с гиперволемией. При этом объемы изотонического и гипертонического растворов №С1 были рассчитаны таким образом, чтобы вводилось равное количество в организм. Эксенатид растворяли в 0.9% растворе №С1 до концентрации 0.15 нмоль/мл и вводили 0.1 мл/100 г массы тела внутримышечно одновременно с нагрузками (п = 10 в каждой серии опытов). Кровь забирали
239
8*
240
НАТОЧИН и др.
CH2o, мл/мин на 100 г м. т.
Рис. 1. Влияние эксенатида на экскрецию почкой осмотически свободной воды (Сн о, мл/мин на 100 г массы тела) при нагрузке 0.6, 0.9 или 2.5% раствором №С1. 1 — введение 0.6% раствора №С1, 2 — то же + инъекция эксенатида, 3 — введение 0.9% раствора NaC1, 4 — то же + инъекция эксенатида, 5 — введение раствора 2.5% №С1, 6 — то же + инъекция эксенатида. * — значимость различий с группой с введением раствора без инъекции эксенатида при р < 0.05. Стрелка — введение раствора и инъекция эксенатида.
из сонной артерии под золетиловым наркозом (5 мг/100 г массы тела внутримышечно) в контрольной группе и через 15 и 30 мин после введения солевых растворов, затем наркотизированных крыс забивали путем декапитации.
Эксенатид синтезирован на химическом факультете СПбГУ под руководством проф. М.И. Ти-
това. Осмоляльность проб сыворотки крови и мочи определяли криоскопическим методом на микроосмометре 3300 ("Advanced Instruments", США). Концентрацию Na+ в пробах мочи и сыворотки крови измеряли на пламенном фотометре Sherwood-420 (Великобритания) и с помощью ионоселективного блока на автоматическом биохимическом анализаторе Erba XL-200 (Чехия) соответственно. Концентрацию креатинина в сыворотке крови и моче определяли кинетическим методом по реакции Яффе без депротеинизации на автоматическом биохимическом анализаторе Er-ba XL-200. Показатели функций почек рассчитывали по стандартным формулам [13] и нормализовали на массу тела. Все данные представлены в виде М± т. Сравнение между группами проводили с использованием одно- или двухфакторного дисперсионного анализа и метода Холма и Шида-ка для попарного сравнения средних. Различия считали статистически значимыми прир < 0.05.
Введение 0.9% раствора NaCl, практически изотонического плазме крови, увеличивало объем внеклеточной жидкости без изменения ее осмоляльности (300 ± 1 мОсм/кг воды в контрольной группе, 300 ± 1 и 299 ± 1 мОсм/кг воды через 15 и 30 мин после нагрузки соответственно, p > 0.05). Этот вариант гиперволемии не сопровождался изменением диуреза (0.21 ± 0.04 мл, в контроле 0.24 ± 0.06 мл на 100 г массы тела за 1 ч эксперимента, p > 0.05), экскреции осмотически свободной воды (рис. 1). Отмечался небольшой рост выведения Na+ c 8 ± 2 до 21 ± 3 мкмоль на 100 г массы тела за 1 ч эксперимента, p < 0.05. После введения 0.6% раствора NaCl наблюдалось кратковременное снижение осмоляльности в сыворотке крови с 300 ± 1 до 295 ± 2 мОсм/кг воды (p < < 0.05) и концентрации Na+ в ней с 143 ± 1 до 140 ± 1 ммоль/л (p < 0.05) на 15 мин опыта. Диурез возрастал с 0.24 ± 0.06 мл до 0.89 ± 0.07 мл на 100 г массы тела (p < 0.05) в первый час эксперимента за счет увеличения экскреции осмотически свободной воды (рис. 1). За время опыта выводилось около 30% от введенного избытка жидкости. Выведение Na+ не изменялось (рис. 2). Инъекция 2.5% раствора NaCl приводила к гиперосмии (314 ± 1 мОсм/кг воды, p < 0.05) и гипернатрие-мии (152 ± 1 ммоль/л, p < 0.05) уже через 15 мин опыта. Отмечался рост диуреза за счет увеличения экскреции осмотически активных веществ и Na+ (рис. 2). Это увеличение мочеотделения сопровождалось выраженным усилением реабсорб-ции осмотически свободной воды (рис. 1). Скорость клубочковой фильтрации не изменялась при введении растворов NaCl разной концентрации.
Инъекция миметика инкретинов (эксенатид в дозе 0.015 нмоль на 100 г массы тела) на фоне избытка воды в организме после введения 0.6% рас-
РОЛЬ ИНКРЕТИНА КАК ИНТЕГРАТОРА РЕГУЛЯЦИИ
241
твора №С1 способствовала ускорению выведения осмотически свободной воды (рис. 1). Для экскреции 30% введенной жидкости требовалось 36 ±2 мин, а без инъекции эксенатида — 53 ± ± 5 мин (р < 0.05). Нормализация гомеостатиче-ских показателей была обусловлена усилением выделения осмотически свободной воды и осмотически активных веществ в изотонической среде. В то же время инъекция эксенатида не изменяла экскрецию осмотически свободной воды при гиперволемии (введение 0.9% раствора №С1) и, напротив, усиливала ее реабсорбцию на фоне введения в организм избытка №+ (инъекция 2.5% раствора №С1, рис. 1). Другая ситуация наблюдается в случае экскреции избытка №+. При расчетах учитывали, что эксенатид изменяет проксимальную реабсорбцию и увеличивает выведение №+ почкой. Эта поправка внесена в расчет и в данные на рис. 2. Инъекция миметика инкретинов дополнительно усиливала выведение №+ почкой только в случае введения гипертонического раствора №С1 (рис. 2). Для экскреции 30% введенного натрия без инъекции пептида требовалось 99 ± 9 мин, на фоне эксенатида — 45 ± 6 мин (р < < 0.05). При этом миметик инкретинов практически не влиял на выведение №+ после введения изотонического и гипотонического растворов ШС1 (рис. 2).
Требовалось найти решение наблюдаемого физиологического парадокса — качественно разного ответа на инъекцию одного и того же пептида, эксенатида — в зависимости только от складывающейся ситуации с изменением водно-солевого баланса. Нами была найдена возможная разгадка механизма этого эффекта инкретина. По имеющимся данным, стимуляция рецепторов глюкагонопо-добного пептида-1 на клетках проксимального сегмента нефрона крыс и человека уменьшает реабсорбцию жидкости за счет блокады №+/Н+-об-менника [14, 15], что приводит к увеличению объема первичной мочи, поступающей в дистальный сегмент нефрона. В этом отделе нефрона и собирательных трубках действуют гормоны, изменяющие реабсорбцию №+ или воды в зависимости от характера сдвига химического состава и объема внеклеточной жидкости и плазмы крови. Наше предположение состоит в том, что в случае действия инкретина их влияние распространяется на больший объем жидкости, что обеспечивает более быстрый и более сильный эффект.
Полученные результаты свидетельствуют о необычном вкладе инкретинов в регуляцию водно-солевого обмена. Их уникальная физиологическая роль в том, что, в отличие от других гормонов, они способствуют нормализации водно-солевого баланса независимо от вектора возмущающего воздействия. В условиях экспериментальной гиперосмии с гиперволемией или при снижении осмоляль-
V, мкмоль/мин на 100 г
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.