Diskuse

V této studii jsme prokázali, že MR a GR jsou přítomny v kůře nadledvin potkanů. Ukázali jsme, že změna aktivity MR reguluje produkci aldosteronu v ZG způsobem, který odpovídá mechanismu negativní zpětné vazby. Tento účinek je specifický pro MR, protože modulace aktivity GR v ZG neměla na produkci aldosteronu žádný vliv. Pokud je nám známo, je to poprvé, co byla popsána exprese MR a její role v regulaci sekrece aldosteronu v kůře nadledvin. V ZF/ZR jsme pozorovali podobnou zpětnovazební smyčku, když jsme farmakologicky modifikovali aktivitu GR. Zajímavé je, že aktivace MR rovněž potlačila sekreci kortikosteronu v buňkách ZF/ZR. Naše zjištění jsou v souladu s předchozími studiemi, které ukazují, že syntéza glukokortikoidů v nadledvinách může být modulována steroidy syntetizovanými v kůře nadledvin (Baird et al. 1983, Carsia & Malamed 1983, Darbeida & Durand 1987).

Aktivace MR pomocí FLUDRO působila negativně na produkci aldosteronu v buňkách ZG připravených z potkanů udržovaných na HS i LS dietě, zatímco kyselina kanrenová, antagonista MR, pozitivně regulovala steroidogenezi se zvýšením sekrece aldosteronu v buňkách ZG z potkanů krmených LS. Výraznější reakci jsme zaznamenali u skupin s LS ve srovnání se skupinami s HS. Absence účinku agonisty a antagonisty GR na bazální a stimulované uvolňování aldosteronu ze ZG buněk velmi svědčí o tom, že regulační zpětnovazební smyčka je receptorově specifická.

Jaký může mít fyziologický a klinický význam ultrakrátká zpětnovazební smyčka aldosteronu? Existuje těsný vztah mezi produkcí aldosteronu a faktory prostředí, např. příjmem sodíku a draslíku, polohou, denní dobou a ztrátou objemu. Již dlouho je známo, že nepřiměřená hladina aldosteronu pro úroveň těchto faktorů prostředí vede k řadě kardiovaskulárních a metabolických onemocnění u lidí i jiných zvířat. Proto jsou pro udržení normální homeostázy důležité kriticky citlivé smyčky negativní zpětné vazby. To je zvláště důležité pro homeostázu objemu a sodíku, protože i drobné nesrovnalosti v reakcích na změny v příjmu sodíku v prostředí v průběhu času mohou vést k podstatným nepříznivým kardiovaskulárním účinkům. Tyto potenciální důsledky jsou pravděpodobně důvodem, proč existuje několik kontrolních mechanismů v systémech regulujících homeostázu objemu/sodíku, např. systém renin-angiotenzin, aldosteron, natriuretické peptidy, endotelin, vazopresin a ledviny (průtok krve ledvinami, proximální tubulus, Henleova klička a distální tubulus/sběrný kanálek). Tyto regulační faktory jsou částečně řízeny: (1) „dlouhé“ negativní zpětnovazební smyčky, např. negativní zpětnovazební smyčka objem-renin-angiotenzin-aldosteron; (2) směr působení opačně působících faktorů, např. natriuretických peptidů potlačujících sekreci aldosteronu a (3) ultrakrátké zpětnovazební smyčky, např. přímé potlačení uvolňování reninu z juxtaglomerulárního aparátu interakcí angiotenzinu II s angiotenzinovým receptorem typu 1. V některých ohledech jsou funkce ultrakrátkých zpětnovazebních smyček analogické téměř univerzálnímu konceptu inhibice funkce enzymu produktem. Souběžně s účinkem angiotenzinu II podporuje současná studie hypotézu, že existuje také ultrakrátká zpětnovazební smyčka, která modifikuje produkci aldosteronu v místě jeho konečné syntézy pomocí hladiny aldosteronu a MR. Tento krok dále zpřesňuje produkci aldosteronu tak, aby byla vhodná pro prostředí, ve kterém se organismus právě nachází. Samozřejmě také poskytuje další bod těchto objemových homeostatických mechanismů, jehož dysfunkce může vést ke kardiovaskulární dysfunkci a onemocnění. K těmto možnostem se potenciálně vztahují dvě zprávy. Na rozdíl od současných studií na normálních ZG buňkách, kde RU 486 neměl žádný vliv na sekreci aldosteronu, u dvou změněných podmínek, primárních aldosteronových nádorových buněk (Burton et al. 2011) a Zuckerových obézních hypertenzních potkanů (Clapham & Turner 1997), RU 486 potlačil plazmatické hladiny aldosteronu, ale nikoli plazmatické hladiny kortikosteronu. Podobně jako v této studii RU 486 nezměnil hladiny aldosteronu u kontrolních potkanů (Clapham & Turner 1997). Zajímavé je, že v nádorových buňkách neměli antagonisté MR žádný vliv na produkci aldosteronu. Aktivace MR nebyla provedena. Protože v buněčných preparátech byly zjištěny podobné hladiny aldosteronu a kortizolu, jednalo se o buněčnou příměs nebo o změněný typ buněk (Burton et al. 2011). V neposlední řadě mohou být výsledky této studie použitelné pro regulaci steroidů mimo nadledviny s jejich pravděpodobným fyziologickým a klinickým významem.

Jak změny aktivity MR modifikují sekreci aldosteronu? Zvýšení sekrece kortikosteronu při současném útlumu produkce aldosteronu naznačuje, že místem regulace je pozdní cesta biosyntézy aldosteronu. Poslední krok syntézy aldosteronu závisí na aktivitě CYP11B2 (aldosteron syntázy) (Mornet et al. 1989). Pokles konverze kortikosteronu na aldosteron je s největší pravděpodobností způsoben sníženou aktivitou CYP11B2, a nikoliv změnou exprese CYP11B2 vzhledem ke krátkému (1 h) trvání našich experimentů. Naše zjištění snížené hladiny proteinu CYP11B2 v podmínkách HS a navržený mechanismus modifikace aktivity CYP11B2 pomocí MR pravděpodobně vysvětluje útlum regulační zpětné vazby při dietě s vysokým obsahem soli.

Nízký příjem sodíku je známým stimulátorem sekrece aldosteronu (Marusic & Mulrow 1967, Aguilera & Catt 1979) a naše výsledky jsou v souladu s těmito zprávami. Pozorovali jsme zvýšení sérového kortikosteronu při dietě s vysokým obsahem soli. V souladu se zvýšením sérového kortikosteronu vykazovaly izolované ZF/ZR buňky potkanů na dietě s vysokým obsahem soli vyšší bazální sekreci kortikosteronu. Mechanismy, kterými sodík v dietě ovlivňuje sekreci kortikosteronu, nebyly zkoumány, i když předchozí studie ukázaly, že nadledviny potkanů s nedostatkem sodíku mají sníženou sekreci kortikosteronu (Eisenstein & Strack 1961). Kortikosteron mohou produkovat jak ZF/ZR, tak ZG, i když většina cirkulujícího kortikosteronu pochází ze ZF/ZR, protože mají podstatně větší hmotnost. Protože však bazální uvolňování kortikosteronu z buněk ZG nebylo ovlivněno změnami v příjmu sodíku v potravě, usoudili jsme, že buňky ZF/ZR přispívají ke zvýšení kortikosteronu v séru při vysokém příjmu sodíku.

Existence intraadrenální zpětnovazební smyčky, kterou působí glukokortikoidy a GR na regulaci produkce glukokortikoidů, byla dlouho naznačována několika studiemi in vivo (Peron et al. 1960, Hill & Singer 1968) a in vitro (Morrow et al. 1967, Carsia & Malamed 1983). Tyto studie uvádějí protichůdné výsledky ohledně toho, zda glukokortikoidy inhibují nebo stimulují produkci glukokortikoidů. Zdá se, že směr regulace závisí na použitém experimentálním modelu a době trvání léčby. V této studii poskytujeme důkaz o negativní regulační zpětné vazbě na sekreci kortikosteronu v souladu se zjištěními Carsia & Malameda (1983), ačkoli jiní badatelé uvádějí opačné výsledky (Darbeida & Durand 1987, Li et al. 2011, Asser et al. 2014). Navzdory velkému množství prací nejsou mechanismy, kterými glukokortikoidy regulují steroidogenezi, dobře známy. Naše výsledky, které ukazují výrazný útlum sekrece kortikosteronu pouze u ACTH stimulovaných ZF/ZR buněk při léčbě DEX, jsou v souladu s poznatky Latnera a spolupracovníků (Latner et al. 1977), které naznačují, že glukokortikoidy snižují vazbu ACTH na jeho receptor. Kromě toho antagonista glukokortikoidů RU 486 neovlivnil bazální sekreci kortikosteronu, ale stimuloval produkci kortikosteronu pomocí ACTH. Tyto údaje poukazují na možnost, že aktivita GR modifikuje citlivost buněk ZF/ZR na ACTH. Jiné práce využívající delší inkubační doby naznačují, že glukokortikoidy inhibují syntézu proteinů a regulují transkripci na několika cílových genech v kůře nadledvin (Morrow et al. 1967, Asser et al. 2014). Ačkoli se toto vysvětlení zdá v naší studii nepravděpodobné vzhledem k délce trvání našich experimentů, nemůžeme vyloučit, že k našim pozorováním mohly přispět genomické účinky.

Překvapivým zjištěním v naší studii bylo, že ZF/ZR na rozdíl od ZG nevykazuje receptorovou specifitu. Aktivace GR nebo MR může potlačit produkci kortikosteronu v ZF/ZR. Bylo zjištěno, že aktivace MR moduluje produkci glukokortikoidů, ale tento účinek byl prokázán pouze v mozku. Bylo zjištěno, že podávání fludrokortizonu u lidí inhibuje koncentraci kortizolu snížením regulace hypotalamo-hypofyzární osy (HPA) (Otte et al. 2003, Buckley et al. 2007, Lembke et al. 2013). Jasný vliv MR na zpětnovazební kontrolu glukokortikoidů HPA byl dále prokázán, když se ukázalo, že kyselina kanrenová má opačný účinek na sekreci kortizolu a ACTH (Arvat et al. 2001, Wellhoener et al. 2004). Naše zjištění naznačují, že kromě toho, že aktivita MR centrálně reguluje produkci glukokortikoidů, může ji regulovat i lokálně v nadledvinách, i když tato regulace zřejmě závisí na úrovni příjmu soli. Při obou dietách v reakci na ACTH aktivace MR inhibuje produkci kortikosteronu, ale z nejasných důvodů se zdá, že při dietě s nízkým obsahem soli hladinu kortikosteronu zvyšuje. Vzhledem k tomu, že in vivo proudí krev nadledvinami ze ZG do ZF/ZR, mohl by mít aldosteron parakrinní účinek na produkci glukokortikoidů se zajímavými fyziologickými a patofyziologickými důsledky.

Jedním omezením studie bylo, že kontaminace mezi zónami glomerulosa a fasciculata by mohla potenciálně zastřít změny v reakci na různé podněty. Domníváme se, že je to nepravděpodobné na základě nepřítomnosti CYP11B2 v ZF/ZR a mikroskopických údajů, kdy buňky ZF/ZR a ZG mají zřetelně odlišné vlastnosti, vykazovaly malou, pokud vůbec nějakou kontaminaci v obou buněčných preparátech. Druhým omezením je, že tato studie nemůže posoudit relativní význam těchto parakrinních a klasických endokrinních účinků řídících steroidogenezi nadledvin. Třetím omezením je, že nevíme, zda kortizol nebo kortikosteron interakcí s MR může mít stejný účinek jako aldosteron. Jak však bylo uvedeno výše, vzhledem ke směru toku krve z glomerulosy do zóny fasciculata, pokud by k němu došlo, nejednalo by se o lokální, parakrinní účinek. Za čtvrté, nemůžeme vyloučit možnost zkřížené reakce agonisty a antagonisty MR s GR. Ačkoli je známo, že fludrokortizon vykazuje určitou glukokortikoidní aktivitu, jeho afinita k MR je 15krát vyšší než k GR (Agarwal et al. 1977). Nejsou nám známy žádné zprávy týkající se interakce kyseliny kanrenové s GR v jakékoli dávce. Za páté, když jsme nezaznamenali účinek manipulace na bazální produkci steroidů, nemůžeme s jistotou vyvodit závěr, že žádný neexistuje, protože stejně pravděpodobná interpretace by byla, že naše testovací systémy nejsou dostatečně citlivé, aby zachytily malé účinky. A konečně, extrapolace těchto studií na potkanech na člověka je nejistá.

Závěrem lze říci, že kromě klasických dlouhých zpětnovazebních smyček regulujících produkci steroidů nadledvin podporuje tato studie hypotézu, že existují negativní ultrakrátké regulační smyčky zprostředkované specificky MR na sekreci aldosteronu a GR na produkci kortikosteronu v izolovaných buňkách ZG a ZF/ZR. Uvádíme zde neočekávané zjištění, že aktivace MR také negativně reguluje sekreci glukokortikoidů v buňkách ZF/ZR. Jak tyto krátké zpětnovazební smyčky interagují s jejich dlouhými zpětnovazebními smyčkami, není jisté. Tato zjištění však vyvolávají zajímavé otázky týkající se fyziologické regulace a potenciální patofyziologické dysregulace produkce těchto steroidů.

.