일측 신절제 유도 염분 민감성 고혈압 랫드에서 포타시움 투여로 인한 소디움 운반체의 발현 변화

Abstract

목적 포타시움은 혈압을 조절하는 중요한 요소로 알려져 왔다. 이 연구의 목적은 포타시움 식이가 혈압을 조절하는 기전에 있어 신 소디움 운반체의 발현의 변화와 연관이 있는지를 알아보고자 하는 것이다. 실험은 일측 신절제로 유도된 염분 민감성 랫드에서 포타시움 투여로 진행되었다.

방법 성숙 Sprague-Dawley 웅성 랫드에서 일측 신절제를 시행한 후 4주간 정상 식이 (0.3% NaCl)을 시행하였다. 이후 실험기간 내내 고염식이 (3% NaCl)를 진행하였다. 포타시움 투여군은 섭취 물을 1% KCl로 공급하였다. 주요 신 운반체의 발현은 Western 분석을 통해 각각 1주와 3주에 순차적으로 관찰하였다. WNK 키나아제의 메신저 리보핵산은 정량 중합효소 연쇄반응을 통해 각각 1주와 3주에 순차적으로 관찰하였다. 생리적 지표와 일일 소디움과 클로라이드 균형 역시 희생일에 측정되었다.

결과 고염식이 단독군에 비해 포타시움 투여군에서 소변량이 증가하였으나 (투여군 vs. 대조군; 1.52  0.16 vs. 1.22  0.10 ml/hr/100g Bwt 1주; 1.63  0.23 vs. 1.18  0.09 ml/hr/100g Bwt 3주). 소변 오스몰은 변화를 보이지 않았고 (투여군 vs. 대조군; 603.9  23.07 vs. 634.2  19.55 mOsm/Kg 1주; 838.7  57.87 vs. 810.5  90.70 mOsm/Kg 3주), 일일 소디움과 클로라이드 균형은 음의 값을 보였다 (투여군 vs. 대조군; -1.99  0.48 vs. -2.61  0.44 mmol/24hr/100g Bwt 1주; -0.79  0.65 vs. –2.56  0.86 mmol/24hr/100g Bwt 3주). 포타시움 투여군의 수축기 혈압은 고염식이 단독군에 비해 감소하였다(투여군 vs. 대조군; 140.3  2.97 vs. 150.9  4.04 mmHg 1주; 180.3  1.76 vs. 207.7  6.21 mmHg 3주). 포타시움 투여군에서 NCC, ENaC 그리고 NHE3의 단백 발현은 감소되었다(대조군의 각각 49 %, 33 %, 21 % 1주; 16 %, 10 %, 7 % 3주). AQP-2의 발현 또한 포타시움 투여군에서 3주째에 감소되었다(대조군의 1%). 이와는 반대로 NKCC2, ROMK는 포타시움 투여균에서 뚜렷한 변화를 보이지 않았다. WNK4 메신저 리보핵산의 발현은 포타시움 투여군에서 증가하였다 (대조군의 1.4배 1주; 1.9배 3주). KS-WNK1과 L-WNK1은 실험기간동안 뚜렷한 변화를 보이지 않았다.

결론 본 연구는 일측 신절제 유도 염분 민감성 랫드모델에서 소디움과 클로라이드의 배설과 관련하여 포타시움 식이의 혈압 강하효과를 설명하였다. NCC, ENaC-γ 그리고 NHE3의 적응성 변화가 포타시움 식이의 혈압 강하효과에 부분적인 역할을 할 것으로 생각된다. 원위 네프론에서는 WNK 키나아제 경로가 NCC 발현의 변화에 기여할 것으로 생각된다.

핵심어 : 포타시움, 염분미감성 고혈압, 신 소디움 운반체|Background Dietary potassium is an important modulator of systemic blood pressure. The purpose of this study was to determine whether dietary potassium is associated with an altered abundance of major renal sodium transporters that may contribute to the modulation of systemic blood pressure. The experiments were performed by potassium repletion in salt-sensitive hypertensive rats induced by uninephrectomy (uNx-SSH rats).

Methods Unilateral nephrectomy (uNx) was performed in male Sprague-Dawley rats, and they were fed a normal-salt diet (0.3% NaCl) for 4 weeks. Thereafter, the rats were fed a high-salt (HS) diet (3% NaCl) for the entire experimental period. The potassium repleted (HS+KCL) group was given a mixed solution of 1% KCl as a substitute for drinking water. The expressions of major renal sodium transporters were determined sequentially at 1 and 3 wk by semi-quantitative immunoblotting. The level of expression of messenger RNA (mRNA) of With-No-Lysine (WNK) kinases was also determined sequentially at 1 and 3 wk by real-time PCR. Physiologic parameters and daily sodium and chloride balance were also measured on the day of sacrifice.

Results In the HS+KCL group, the urine flow rate was increased (1.52  0.16 vs. 1.22  0.10 ml/hr/100g Bwt at 1 wk; 1.63  0.23 vs. 1.18  0.09 ml/hr/100gBwt at 3 wk); urine osmolality did not show any differences (603.9  23.07 vs. 634.2  19.55 mOsm/kg at 1 wk; 838.7  57.87 vs. 810.5  90.70 mOsm/kg at 3 wk) compared with the HS group and daily sodium and chloride balances were negative (-1.99  0.48 and -2.61  0.44 mmol/24hr/100g Bwt at 1 wk; -0.79  0.65 and –2.56  0.86 mmol/24hr/100g Bwt at 3 wk, respectively). The systolic BP of the HS+KCL group was decreased compared to the HS group (140.3  2.97 vs. 150.9  4.04 mmHg at 1 wk; 180.3  1.76 vs. 207.7  6.21 mmHg at 3 wk). Protein abundances of NCC, ENaC-γ, and NHE3 in the HS+KCL group were significantly decreased (49 %, 33 %, and 21 % of the HS group at 1 wk, respectively; 16 %, 10 %, and 7 % of HS group at 3 wk). The expression of AQP2 was significantly reduced in response to the HS+KCL (1% of control) at 3 wk. In contrast, the expressions of NKCC2 and ROMK in the HS+KCL group did not show any significant alterations compared with those in the HS group. WNK4 mRNA expression was significantly increased in the HS+KCL group (1.4-fold of control at 1 wk and 1.9-fold of control at 3 wk). The full-length WNK1 (L-WNK1) / kidney specific WNK1 (KS-WNK1) ratio was decreased in the HS+KCL group (0.6-fold of control at 1 wk and 0.6-fold of control at 3 wk).

Conclusions We demonstrated a blood pressure lowering effect of dietary potassium supplementation in uNx-SSH rats associated with increased sodium and chloride excretion. Adaptive alterations of NCC, ENaC-γ, and NHE3 may partly play a role in the antihypertensive effect of dietary potassium. In the distal nephron, the WNK kinases pathway may be involved in the altered expression of NCC. The more relevant mechanism might be located in the proximal tubule. Further studies are needed to elucidate the precise mechanism.

Key words: Potassium, Salt-sensitive hypertension, Renal sodium transporters