Stellenwert von Nierennerven, Blutdruckoszillationen und Drucknatriurese bei der Regulation des Natriumbestandes und des Blutdruckes - Bilanzuntersuchungen an wachen Hunden
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die längerfristige Regulation des arteriellen Blutdrucks ist eng mit der Regulation des Natrium- Bestands verbunden. Verschiedenste Regulationselemente sichern die Konstanz des Na-Bestands, der individuelle Stellenwert vieler Regulationselemente ist jedoch noch unklar bzw. umstritten. Ziel war es, mittels Bilanzuntersuchungen an chronisch instrumentierten frei laufenden Hunden die Stellenwerte wichtiger Regulationelemente für die längerfristige Einstellung von Na-Bestand und Druck unter Bedingungen erhöhten, normalen und gesenkten Na-Bestands zu bestimmen. Nach dem Konzept des Renal body fluid pressure control system ist der Mechanismus der Drucknatriurese bzw. Druckantinatriurese ein unersetzlicher Regler des Na-Bestands, der im ganzen physiologischen Druckbereich wirksam ist, und über den der Na-Bestand mit extremer Regelgüte („infinite gain") konstant gehalten wird. Unsere Befunde stellen das Konzept infrage. Demnach ist der Stellenwert des Druck(anti)natriurese-Mechanismus limitiert: 1) Im Druckbereich von -20% bis +10% des normalen Drucks ist der Mechanismus nicht wirksam, weder bei spontanen Druckoszillationen, noch bei langfristigen experimentellen Änderungen des Nierenarteriendrucks; dies gilt bei normalem wie bei moderat erhöhtem oder gesenktem Na-Bestand. 2) Nur wenn durch anhaltende Gabe Na-retinierender Substanzen der Druck um mehr als 20% erhöht ist, wird der Mechanismus wirksam, kann aber den Na-Mehrbestand nicht korrigieren, wie die „infinite gain"- Theorie nahelegt. 3) Die Drucknatriurese ist kein unersetzlicher Regler: Wird bei erhöhtem Na- Bestand die Drucknatriurese blockiert, sind die 24-h Na-Bilanzen dennoch ausgeglichea Die Befunde belegen den hohen Stellenwert des Renin-Angiotensin-Aldosteron-Systems (RAAS). Die Renin-Freisetzung wird v.a. vom Druck und vom Na-Bestand gesteuert. 1) Änderungen des Drucks im Bereich von -20 bis +10% wirken sich allein über die von der druckabhängigen Reninfreisetzung ausgehenden Aktivitätsänderungen des RAAS auf die Na-Exkretion aus. 2) Ist der Na-Bestand gesenkt, erfolgt ein Ausgleich des Defizits nur durch das RAAS, das durch die Na- Bestandsabhängige Reninfreisetzung und zusätzlich über eine Angiotensin-unabhängige Stimulation der Aldosteronfreisetzung aktiviert wird. Die vasokonstriktorische Angiotensin-Wirkung ist entscheidened für die Druck-Stabililität bei Na-Defizit. 3) Ist der Na-Bestand erhöht, wird die Aktivität des RAAS durch die Na-Bestandsabhängige Reninfreisetzung und zusätzlich durch eine Angiotensin-unabhängige Hemmung der Aldosteron-Freisetzung supprimiert, wodurch eine fortgesetzte Na-Retention verhindert wird. Stickstoffmonoxid (NO) soll natriuretisch wirken und in die Reninfreisetzung involviert zu sein, der Hypertonus bei NO-Hemmung soll auf einer Na-Retention beruhen. Unsere Befimde belegen, dass l) NO die Na-Bestandsabhängige und die druckabhängige Reninfreisetzung moduliert, aber nicht vermittelt, und 2) der Hypertonus bei NO-Hemmung nicht auf einer Na-Retention beruht. Nach dem Konzept des Renal body fluid pressure control system determinieren Änderungen des Na-Bestands über osmotisch adäquate Änderungen des Wasserbestands den Druck. Nach unseren Befunden muß dieses Konzept modifiziert werden. 1) Änderungen des Na-Bestands sind häufig von Änderungen des Kalium-Bestands gefolgt. Die simultanen Änderungen beider Bestände determinieren die Änderungen des Wasserbestands. 2) Während Mehrbestand an Wasser tatsächlich regelhaft; zum Hochdruck fuhrt, ist ein Defizit des Wasserbestands nicht mit Druckabfall verbunden, da der Druck u.a. durch Angiotensin II-bedingte Vasokonstriktion stabilisiert wird. Jüngste Arbeiten anderer Autoren suggerieren, dass bei Na-Retention regelhaft große Na-Mengen in osmotisch inaktiver Form gespeichert würden. Unseren Befunden zufolge ist jedoch die Menge des osmotisch inaktiven Natriums nicht dynamisch reguliert, zumindest nicht bei gesunden Hunden innerhalb von 4 Tagen. Hingegen stellen die Zellen einen rasch verfügbaren osmotisch aktiven Na-Speicher dar, der dynamisch reguliert und mit Natrium-Kalium-Austausch gekoppelt ist.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Antihypertensive effect of 0.1 Hz blood pressure oscillations to the kidney. Circulation 101: 553-557 (2000)
Nafe B, Stegemann J, Bestie M, Richter N, Seeliger E, Schimke I, Reinhardt HW, Persson PB
- Toward an integrative concept of control of total body sodium. News Physiol. Sci.15: 319-325 (2000)
Reinhardt HW, Seeliger E
- Blood pressure oscillations: Is there an independent antihypertensive effect? Response Circulation 103, e21 (2001)
Nafz B, Stegemann J, Seeliger E, Reinhardt HW, Persson PB, Bestie MH, Richter N, Schimke I
- Contribution of pressure natriuresis to control of total body sodium: balance studies in freely moving dogs. J. Physiol. (London) 537.3: 941-947 (2001)
Seeliger E, Safak E, Persson PB, Reinhardt HW
- Low dose nitric oxide inhibition produces a negative sodium balance in conscious dogs. J. Am. Soc. Nephrol. 12: 1128-1136 (2001)
Seeliger E, Persson P, Boemke W, Mollenhauer G, Nafz B, Reinhardt HW
- Nitric oxide and the role of blood pressure variability to the kidney. Acta Physiol Scand. 173: 45-49 (2001)
Nafz B, Seeliger E, Persson P
- Elevated renal perfusion pressure does not contribute to natriuresis induced by isotonic saline infusion in freely moving dogs. J. Physiol. (London) 559.3: 939-951 (2004)
Seeliger E, Andersen JL, Bie P, Reinhardt HW
- The "body fluid pressure: control system" relies on the Renin-Angiotensin-Aldosterone system. Balance studies in freely moving dogs. Clin. Exp. Pharmacol Physiol. 32: 394-399 (2005)
Seeliger E, Wronski T, Ladwig M, Rebeschke T, Persson PB, Reinhardt HW
- Are large amounts of sodium stored in an osmotically inactive form during sodium retention? Balance studies in freely moving dogs. Am. J. Physiol Regul Integr. Comp. Physiol 290: 1429-1435 (2006)
Seeliger E, Ladwig M, Reinhardt HW
- Reply to Dr. Weschler's Letter to the Editor: Under what conditions is ingested sodium rendered osmotically inactive ? Am. J, Physiol. Regul Integr. Comp. Physiol. 291: 858-859 (2006)
Seeliger E, Ladwig M, Reinhardt HW
