Discussion
A jelen tanulmányban kimutattuk, hogy az MR és a GR jelen van a patkány mellékvesekéregben. Megmutattuk, hogy az MR-aktivitás megváltoztatása negatív visszacsatolási mechanizmusnak megfelelő módon szabályozza az aldoszterontermelést a ZG-ben. Ez a hatás specifikus az MR-re, mivel a GR aktivitásának modulálása a ZG-ben nem volt hatással az aldoszterontermelésre. Tudomásunk szerint ez az első alkalom, hogy az MR expressziójáról és az aldoszteronszekréció szabályozásában betöltött szerepéről a mellékvesekéregben beszámoltak. A ZF/ZR-ben hasonló visszacsatolási hurkot figyeltünk meg, amikor farmakológiai úton módosítottuk a GR aktivitását. Érdekes módon az MR aktiválása szintén elnyomta a kortikoszteron szekréciót a ZF/ZR sejtekben. Eredményeink összhangban vannak korábbi tanulmányokkal, amelyek szerint a mellékvese glükokortikoid szintézise modulálható a mellékvesekéregben szintetizálódó szteroidokkal (Baird és mtsai. 1983, Carsia & Malamed 1983, Darbeida & Durand 1987).
A FLUDRO-val történő MR-aktiválás negatív hatást gyakorolt az aldoszteron termelésre HS és LS táplálékkal tartott patkányokból preparált ZG sejtekben, míg a kanrénsav, egy MR antagonista, pozitívan szabályozta a szteroidogenezist az aldoszteron szekréció növekedésével LS táplált patkányokból származó ZG sejtekben. Az LS-csoportokban kifejezettebb választ tapasztaltunk, mint a HS-csoportokban. A GR agonista és antagonista hatásának hiánya a ZG sejtek bazális és stimulált aldoszteron felszabadulására erősen jelzi, hogy a szabályozó visszacsatolási hurok receptorspecifikus.
Mi lehet az aldoszteron ultrarövid visszacsatolási hurok fiziológiai és klinikai jelentősége? Szoros kapcsolat van az aldoszterontermelés és a környezeti tényezők, pl. a nátrium- és káliumbevitel, a testtartás, a napszak és a térfogatvesztés között. Régóta megállapították, hogy az aldoszteron e környezeti tényezők szintjének nem megfelelő szintje számos szív- és érrendszeri és anyagcsere-betegséghez vezet emberekben és más állatokban. Ezért a kritikusan érzékeny negatív visszacsatolási hurkok fontosak a normális homeosztázis fenntartásához. Ez különösen fontos a térfogat/nátrium homeosztázis esetében, mivel a környezeti nátriumbevitel változásaira adott válaszok idővel bekövetkező kis mértékű eltérése is jelentős káros kardiovaszkuláris hatásokhoz vezethet. Valószínűleg ezek a lehetséges következmények az oka annak, hogy a térfogat/nátrium homeosztázist szabályozó rendszerekben, pl. renin-angiotenzin rendszer, aldoszteron, natriuretikus peptidek, endotelin, vazopresszin és a vese (vese véráramlás, proximális tubulus, Henle-hurok és disztális tubulus/gyűjtőcsatorna) számos ellenőrző és egyensúlyozó rendszer működik. Ezeket a szabályozó faktorokat részben a következők szabályozzák: (1) “hosszú” negatív visszacsatolási hurok, pl. térfogat-renin-angiotenzin-aldoszteron negatív visszacsatolási hurok; (2) ellentétesen ható faktorok hatásiránya, pl. az aldoszteronszekréciót elnyomó natriuretikus peptidek és (3) ultrarövid visszacsatolási hurok, pl. a renin felszabadulásának közvetlen elnyomása a juxtaglomeruláris apparátusból az angiotenzin II és az 1-es típusú angiotenzinreceptor kölcsönhatása által. Bizonyos szempontból az ultrarövid visszacsatolási hurkok funkciói analógok az enzimfunkció termékgátlásának szinte univerzális fogalmával. Az angiotenzin II hatásával párhuzamosan a jelen tanulmány alátámasztja azt a hipotézist, hogy létezik egy ultrarövid visszacsatolási hurok is, amely az aldoszteronszint és az MR segítségével módosítja az aldoszteron termelését a végső szintézis helyén. Ez a lépés tovább finomítja az aldoszteron termelését, hogy az megfeleljen annak a környezetnek, amelyben a szervezet éppen tartózkodik. Természetesen ez egy másik pontot is biztosít ezekben a volumen homeosztatikus mechanizmusokban, ahol a diszfunkció kardiovaszkuláris diszfunkcióhoz és betegséghez vezethet. Két jelentés potenciálisan releváns ezekkel a lehetőségekkel kapcsolatban. A normál ZG sejteken végzett jelen vizsgálatokkal ellentétben, ahol az RU 486 nem volt hatással az aldoszteron szekrécióra, két megváltozott körülmények között, primer aldoszteron tumoros sejtekben (Burton és mtsai. 2011) és Zucker elhízott hipertóniás patkányokban (Clapham & Turner 1997) az RU 486 elnyomta a plazma aldoszteron, de nem a plazma kortikoszteron szintjét. A jelen vizsgálathoz hasonlóan a RU 486 nem változtatta meg az aldoszteronszintet a kontrollpatkányokban (Clapham & Turner 1997). Érdekes, hogy a tumorsejtekben az MR-antagonisták nem voltak hatással az aldoszterontermelésre. Az MR aktiválását nem végezték el. Mivel a sejtpreparátumokban hasonló aldoszteron- és kortizolszintet találtak, sejtkeveredés vagy megváltozott sejttípus volt jelen (Burton és mtsai. 2011). Végül, a jelen vizsgálat eredményei a szteroidok mellékvesén kívüli szabályozására is alkalmazhatók, valószínűsíthető fiziológiai és klinikai jelentőségükkel.
Hogyan módosítják az MR-aktivitás változásai az aldoszteronszekréciót? A kortikoszteronszekréció növekedése az aldoszterontermelés egyidejű elnyomása mellett arra utal, hogy az aldoszteron bioszintézis késői útja a szabályozás helye. Az aldoszteron szintézisének utolsó lépése a CYP11B2 (aldoszteron-szintáz) aktivitására támaszkodik (Mornet és mtsai. 1989). A kortikoszteron aldoszteronná történő átalakulásának csökkenése valószínűleg a CYP11B2 csökkent aktivitásának köszönhető, és nem a CYP11B2 expressziójának megváltozásának, mivel kísérleteink rövid (1 óra) időtartamúak voltak. A HS körülmények között csökkent CYP11B2 fehérjeszintre vonatkozó megállapításunk és a CYP11B2 aktivitás MR általi módosításának javasolt mechanizmusa valószínűleg magyarázza a szabályozó visszacsatolási hurok gyengülését a magas sótartalmú diétán.
Az alacsony nátriumbevitel az aldoszteronszekréció jól ismert stimulátora (Marusic & Mulrow 1967, Aguilera & Catt 1979), és eredményeink összhangban vannak ezekkel a jelentésekkel. Megfigyeltük a szérum kortikoszteron emelkedését magas sótartalmú étrend mellett. A szérum kortikoszteron emelkedésével összhangban a magas sótartalmú diétán lévő patkányokból izolált ZF/ZR sejtek magasabb bazális kortikoszteron-szekréciót mutattak. Nem vizsgálták azokat a mechanizmusokat, amelyek révén a táplálékkal bevitt nátrium befolyásolja a kortikoszteronszekréciót, bár korábbi vizsgálatok kimutatták, hogy a nátriumhiányos patkányok mellékveséiben csökkent a kortikoszteronszekréció (Eisenstein & Strack 1961). A kortizoszteron mind a ZF/ZR, mind a ZG által termelhető, bár a keringő kortizoszteron legnagyobb része a ZF/ZR-ből származik a lényegesen nagyobb tömegük miatt. Mivel azonban a ZG sejtekből történő bazális kortikoszteronfelszabadulást nem befolyásolta a táplálékkal történő nátriumbevitel változása, arra következtettünk, hogy a ZF/ZR sejtek hozzájárulnak a szérum kortikoszteron emelkedéséhez magas nátriumbevitel esetén.
A glükokortikoidok és a GR által a glükokortikoidtermelés szabályozására gyakorolt intra-adrenális visszacsatolási hurok létezését már régóta számos in vivo (Peron és mtsai. 1960, Hill & Singer 1968) és in vitro vizsgálat (Morrow és mtsai. 1967, Carsia & Malamed 1983) sugallja. Ezek a vizsgálatok ellentétes eredményekről számolnak be azzal kapcsolatban, hogy a glükokortikoidok gátolják vagy serkentik a glükokortikoidtermelést. Úgy tűnik, hogy a szabályozás iránya az alkalmazott kísérleti modelltől és a kezelés időtartamától függ. Ebben a tanulmányban bizonyítékot szolgáltatunk a kortikoszteron-szekréció negatív szabályozó visszacsatolására, amely összhangban van Carsia & Malamed (1983) eredményeivel, bár más kutatók ellentétes eredményekről számoltak be (Darbeida & Durand 1987, Li et al. 2011, Asser et al. 2014). A nagyszámú munka ellenére a mechanizmusok, amelyekkel a glükokortikoidok szabályozzák a szteroidogenezist, nem jól ismertek. Eredményeink, amelyek szerint DEX-kezelés hatására csak az ACTH-stimulált ZF/ZR sejtekben csökken a kortikoszteron-szekréció kifejezett depressziója, összhangban vannak Latner és munkatársai (Latner et al. 1977) eredményeivel, amelyek szerint a glükokortikoidok csökkentik az ACTH kötődését a receptorához. Ezenkívül a glükokortikoid antagonista, a RU 486 nem befolyásolta a bazális kortikoszteron szekréciót, de serkentette a kortikoszteron termelését az ACTH által. Ezek az adatok arra utalnak, hogy a GR-aktivitás módosítja a ZF/ZR sejtek ACTH iránti érzékenységét. Más, hosszabb inkubációs időt alkalmazó munkák arra utalnak, hogy a glükokortikoidok gátolják a fehérjeszintézist és szabályozzák a transzkripciót számos célgénen a mellékvesekéregben (Morrow és mtsai. 1967, Asser és mtsai. 2014). Bár ez a magyarázat a mi vizsgálatunkban a kísérleteink időtartama miatt valószínűtlennek tűnik, nem zárhatjuk ki, hogy genomikus hatások is hozzájárulhattak megfigyeléseinkhez.
Vizsgálatunk meglepő eredménye volt, hogy a ZF/ZR a ZG-vel ellentétben nem mutat receptorspecificitást. A GR vagy az MR aktiválása képes elnyomni a kortikoszterontermelést a ZF/ZR-ben. Az MR aktiválásáról beszámoltak, hogy modulálja a glükokortikoid termelést, de ezt a hatást csak az agyban mutatták ki. A fludrokortizon adása emberekben a hipotalamusz-hipofízis tengely (HPA) downregulációja révén gátolja a kortizolkoncentrációt (Otte és mtsai. 2003, Buckley és mtsai. 2007, Lembke és mtsai. 2013). Az MR egyértelmű befolyását a glükokortikoidok HPA visszacsatolásos szabályozásában tovább bizonyították, amikor kimutatták, hogy a canrenoinsavnak ellentétes hatása van a kortizol- és ACTH-szekrécióra (Arvat és mtsai. 2001, Wellhoener és mtsai. 2004). Eredményeink arra utalnak, hogy amellett, hogy az MR-aktivitás központilag szabályozza a glükokortikoidtermelést, azt lokálisan is szabályozhatja a mellékvesében, bár a szabályozás nyilvánvalóan függ a sóbevitel szintjétől. Mindkét diétán ACTH-ra adott válaszként az MR-aktiváció gátolja a kortikoszterontermelést, de tisztázatlan okokból az alacsony sótartalmú diétán úgy tűnik, hogy növeli a kortikoszteronszintet. Tekintettel arra, hogy in vivo a mellékvese véráramlása a ZG-ből a ZF/ZR felé irányul, az aldoszteron parakrin hatással lehet a glükokortikoid-termelésre, aminek érdekes fiziológiai és patofiziológiai következményei lehetnek.
A vizsgálat egyik korlátja, hogy a glomerulosa és a fasciculata zónák közötti kontamináció potenciálisan elhomályosíthatja a különböző ingerekre adott válaszváltozásokat. Ezt valószínűtlennek tartjuk a CYP11B2 hiánya alapján a ZF/ZR-ben és a mikroszkópos adatok alapján, ahol a ZF/ZR és ZG sejtek határozottan eltérő jellemzőkkel rendelkeznek, kevés vagy egyáltalán nem mutattak kontaminációt a két sejtprepben. A második korlátozás az, hogy a jelen tanulmány nem tudja értékelni e parakrin vs. a mellékvese szteroidogenezist irányító klasszikus endokrin hatások relatív jelentőségét. A harmadik korlátot az jelenti, hogy nem tudjuk, hogy a kortizol vagy a kortikoszteron az MR-rel kölcsönhatásba lépve ugyanazt a hatást fejtheti-e ki, mint az aldoszteron. Azonban, mint korábban említettük, a véráramlás irányát tekintve a glomerulosa és a fasciculata zónák között, ha ez bekövetkezne, az nem lenne helyi, parakrin hatás. Negyedszer, nem zárhatjuk ki a keresztreaktivitás lehetőségét az MR agonista és antagonista és a GR között. Bár ismert, hogy a fludrokortizon némi glükokortikoid-aktivitást fejt ki, az MR-hez való affinitása 15-ször nagyobb, mint a GR-hez (Agarwal és mtsai. 1977). Tudomásunk szerint a kanrénsav GR-rel való kölcsönhatásáról semmilyen dózisban nem számoltak be. Ötödször, amikor nem láttuk egy manipuláció hatását a bazális szteroidtermelésre, nem következtethetünk teljes bizonyossággal arra, hogy nincs ilyen hatás, mivel ugyanilyen valószínűsíthető értelmezés lenne az is, hogy a vizsgálati rendszereink nem elég érzékenyek a kis hatások észleléséhez. Végül, ezeknek a patkányvizsgálatoknak az emberre való extrapolációja bizonytalan.
Végezetül, a mellékvese szteroidtermelését szabályozó klasszikus, hosszú visszacsatolási hurkok mellett a jelen tanulmány alátámasztja azt a hipotézist, hogy vannak negatív, ultrarövid szabályozási hurkok, amelyeket specifikusan az MR közvetít az aldoszteronszekrécióra és a GR a kortikoszterontermelésre izolált ZG, illetve ZF/ZR sejtekben. Itt számolunk be arról a váratlan eredményről, hogy az MR-aktiváció negatívan szabályozza a glükokortikoid-szekréciót a ZF/ZR sejtekben is. Bizonytalan, hogy ezek a rövid visszacsatolási hurkok hogyan lépnek kölcsönhatásba a hosszú visszacsatolási hurkokkal. Ezek az eredmények azonban érdekes kérdéseket vetnek fel e szteroidok termelésének fiziológiás szabályozásával és potenciális patofiziológiai diszregulációjával kapcsolatban.