Nadciśnienie tętnicze u rodziców osób zdrowych oraz

Marcin Zychma, Janusz Gumprecht, Małgorzata Rusek-Zychma,
Kamila Gumprecht, Beata Łabuz, Piotr Czank, Władysław Grzeszczak
PRACA ORYGINALNA
Klinika Chorób Wewnętrznych, Diabetologii i Nefrologii Śląskiej Akademii Medycznej w Zabrzu
Nadciśnienie tętnicze u rodziców osób zdrowych
oraz chorych na cukrzycę typu 1
— związek z parametrami kinetyki
przeciwtransportu sodowo-litowego
Association between family history of parental hypertension in type 1 diabetic
and non-diabetic subjects and sodium-lithum countertransport kinetics
Abstract
Background. It has been observed that erythrocyte sodium-lithium countertransport (SLC) in essential hypertensive
patients is raised by a mechanism of a low sodium affinity
constant (Km) and is associated with a family history of hypertension. Similar changes in SLC kinetics were marked in
diabetic patients with nephropathy. Aim of the study was to
assess, whether family history of parental hypertension affects SLC kinetics in diabetic and non-diabetic offspring.
Material and methods. Standard SLC activity, sodium affinity (Km), and maximum velocity (Vmax) were measured in normal and type 1 diabetic subjects with positive history of
parental essential hypertension, and in appropriatly
matched normal and type 1 diabetic subjects with no family
history of hypertension.
Results. Standard SLC activity was significantly higher
(p < 0.05) in normal, family hypertension-positive subjects, than in normal control subjects (0.30 ± 0.03 vs.
Wstęp
Do rozwoju nefropatii dochodzi u około 1/3 chorych
na cukrzycę typu 1, a czynniki determinujące podatność do jej wystąpienia wciąż są słabo poznane. Wiadomo, że odgrywają tu rolę zarówno zła kontrola glikemii,
Adres do korespondencji: dr med. Marcin J. Zychma
Klinika Chorób Wewenętrznych, Diabetologii i Nefrologii Śl. AM
ul. 3 Maja 13/15, 41–800 Zabrze
tel. (0 prefiks 32) 271 25 11, faks (0 prefiks 32) 271 46 17
e-mail [email protected]
Copyright © 2002 Via Medica, ISSN 1643–3165
0.25 ± 0.04 mmol of Li/h/L of RBC, respectively). There
were no significant changes in standard SLC activity between the two type 1 diabetic groups: with and without
positive parental hypertension history. Km was significantly lower (p < 0.005) in both normal and type 1 diabetic
— parental hypertension positive subjects, than in normal and type 1 diabetic control groups (94 and 89 vs. 131
and 127 mmol/L, respectively). There were no significant
changes in Vmax between the examined groups, although
mean Vmax was lower in both normal and type 1 diabetic
subjects with a history of parental hypertension.
Conclusions. Observed changes in SLC kinetics indicate
underlying alterations in membrane sodium transport, perhaps associated with a hereditary predisposition to both
hypertension and diabetic nephropathy.
key words: sodium-lithium countertransport, hypertension,
family history, type 1 diabetes
jak i czynniki genetyczne. Od dawna znane są również
doniesienia o związku pomiędzy chorobą nerek u osób
z cukrzycą a nadciśnieniem tętniczym [1]. U większości
chorych na cukrzycę typu 1, u których nie rozwija się
nefropatia, ciśnienie tętnicze krwi pozostaje prawidłowe,
pomimo zaawansowanego wieku czy długiego czasu
trwania choroby [2]. Jednak u osób z nefropatią cukrzycową, już w okresie mikroalbuminurii, rozwija się nadciśnienie tętnicze. Stwierdza się je u niemal wszystkich chorych z jawnym białkomoczem. Wzrasta ono stopniowo
wraz z obniżaniem się przesączania kłebuszkowego
(GFR, glomerular filtration rate) [3–8]. Ponadto stwierdzano wyższe wartości ciśnienia tętniczego krwi oraz częściej występujące nadciśnienie u rodziców chorych na
www.ddk.viamedica.pl
93
Diabetologia Doświadczalna i Kliniczna rok 2002, tom 2, nr 1
cukrzycę typu 1 z nefropatią w porównaniu z rodzicami
chorych z cukrzycą bez nefropatii [9, 10].
Przeciwtransport sodowo-litowy (SLC, sodium-lithium
countertransport) jest jednym z układów przezbłonowego transportu sodu w komórkach ludzkich erytrocytów.
W badaniach in vitro przemieszcza on zarówno sód, jak
i lit w obie strony błon komórkowych erytrocytów, a jego
powinowactwo do litu jest około 20-krotnie większe niż
do sodu. Transport litu odbywa się wbrew jego gradientowi potencjałów elektrochemicznych, a zgodnie z przeciwnie skierowanym gradientem stężeń sodu. Układ
przeciwtransportu sodowo-litowego nie akceptuje żadnych innych jedno- lub dwuwartościowych kationów
[11–14]. Aktywność SLC mierzy się szybkością wypływu litu z erytrocytów wstępnie nim „obładowanych”,
a następnie umieszczanych w roztworach chlorku sodu
o różnym stężeniu. Ocenia się ją zazwyczaj w tak zwanych warunkach standardowych, czyli gdy stężenie zewnątrzkomórkowego sodu wynosi 150 mmol/l. Możliwe
jest też wyznaczenie maksymalnej szybkości transportu
litu przez układ (Vmax) oraz jego stałej powinowactwa do
zewnątrzkomórkowego sodu –– odpowiadającą stałej
Michaelisa reakcji enzymatycznej (Km).
W celu wyjaśnienia biologicznej funkcji przeciwtransportu sodowo-litowego wysunięto hipotezę o ścisłym związku
jego aktywności obserwowanej in vitro z działaniem układu wymiennika sodowo-wodorowego, regulującego in vivo
wewnątrzkomórkowe pH, proliferację i wzrost komórek
ustroju oraz, jak się przypuszcza, regulującego reabsorpcję sodu z komórek cewek bliższych nefronów [15, 16].
Mimo że pierwsze doniesienia weryfikujące powyższą hipotezę przyniosły negatywne wyniki [17], to jednak nowe
badania wskazują, że zarówno przeciwtransport sodowolitowy, jak i niewrażliwy na amiloryd (wrażliwy na floretynę) napływ Na+ zależny od kationów wodoru, mogą odbywać się poprzez nieznaną wcześniej izoformę wymiennika sodowo-wodorowego ludzkich erytrocytów [18].
W pierwszej, historycznej już pracy Canessy i wsp. opisano znacznie podwyższoną aktywność SLC u chorych na
nadciśnienie samoistne w porównaniu z osobami zdrowymi oraz chorymi na nadciśnienie wtórne [19]. Ponadto
wysoką aktywność SLC stwierdzono u zdrowych osób
dorosłych, a także dzieci, których rodzice chorują na samoistne nadciśnienie [19–21], co sugerowało rolę przeciwtransportu sodowo-litowego jako biochemicznego
wskaźnika nadciśnienia samoistnego lub dziedzicznej
podatności do jego wystąpienia. Wielu autorów badających to zagadnienie nie zdołało jednak wykazać ścisłej
zależności między wysoką aktywnością przeciwtransportu
a samoistnym nadciśnieniem [22–27], nie potwierdzając
tym samym doniesień z pierwszej pracy na ten temat [19].
Wiadomo jednak, że nie można ustalić zakresu wartości
aktywności przeciwtransportu charakterystycznego dla samoistnego nadciśnienia [28].
94
Ze względu na powyższe doniesienia oraz z uwagi
na prawdopodobny związek rodzinnej podatności do
wystąpienia nadciśnienia z ryzykiem rozwoju nefropatii
cukrzycowej podjęto liczne próby oceny aktywności
przeciwtransportu sodowo-litowego u chorych na cukrzycę typu 1 zarówno niepowikłaną, jak i powikłaną
nefropatią w różnych okresach jej trwania.
Uzyskiwane wartości standardowej aktywności przeciwtransportu sodowo-litowego w badanych grupach
osób z niepowikłaną cukrzycą typu 1 znacznie się różnią w poszczególnych pracach. Stwierdzano wyniki podobne do tych, jakie uzyskiwano w kontrolnych grupach osób zdrowych [29], jak również wartości podwyższone [30, 31].
Podobnie rozbieżne wyniki uzyskano przy ocenie
standardowej aktywności przeciwtransportu sodowo-litowego u chorych na cukrzycę typu 1 powikłaną nefropatią. Średnie wartości standardowej aktywności obserwowane w tych grupach były albo wyższe niż u osób
zdrowych czy u chorych na cukrzycę bez nefropatii [9,
32, 33], albo nie różniły się od nich [29, 31, 34]. Sporna
jest także kwestia, czy wysokie wartości standardowej
aktywności przeciwtransportu sodowo-litowego –– to
znaczy wyższe niż 0,4 mmol Li/h/l RBC, próg wyznaczony w pracy Canessy i wsp. [19] –– występują częściej
wśród chorych z nefropatią cukrzycową niż u chorych
z niepowikłaną cukrzycą typu 1 oraz czy wiąże się to
z występowaniem nadciśnienia w wywiadzie rodzinnym
[9, 31–34].
Standardowa aktywność przeciwtransportu sodowo-litowego mierzona wypływem litu z erytrocytów
przy zewnątrzkomórkowym stężeniu sodu wynoszącym
150 mmol/l nie odpowiada jednak maksymalnej szybkości wypływu, ponieważ takie stężenie nie jest wystarczające do wysycenia tego układu [12, 35]. Pomiar standardowej aktywności nie niesie ponadto żadnych informacji o ewentualnych zaburzeniach powinowactwa
przeciwtransportera do zewnątrzkomórkowego sodu.
Pomimo to, jedynie w niewielu pracach oceniano zmiany parametrów kinetyki przeciwtransportu –– jego szybkości maksymalnej (Vmax) i stałej Michaelisa (Km).
U osób z nadciśnieniem samoistnym może dojść do
wzrostu aktywności przeciwtransportu sodowo-litowego
dzięki wysokiemu powinowactwu tego układu do zewnątrzkomórkowego sodu, co wyraża się niskimi wartościami stałej Michaelisa (Km) [36].
U chorych na cukrzycę typu 1 bez nefropatii podwyższone wartości standardowej aktywności przeciwtransportu spotyka się u około 30% chorych [30, 37].
Stała powinowactwa do sodu pozostaje tu prawidłowa,
a do wzrostu aktywności dochodzi dzięki wysokim wartościom szybkości maksymalnej (Vmax) [30]. Jest to więc
inny mechanizm niż spotykany w samoistnym nadciśnieniu.
www.ddk.viamedica.pl
Marcin Zychma i wsp. Nadciśnienie u rodziców –– kinetyka SLC
Natomiast u chorych na cukrzycę typu 1 powikłaną
nefropatią standardowa aktywność przeciwtransportu
sodowo-litowego pozostaje na ogół prawidłowa, obserwuje się natomiast zaburzenia jego funkcji polegające
na wysokim powinowactwie do zewnątrzkomórkowego
sodu (niskie wartości Km) z jednoczesnym obniżeniem
szybkości maksymalnej [29]. Poglądy dotyczące wpływu dziedzicznych predyspozycji na zmiany aktywności
przeciwtransportu u osób z nefropatią cukrzycową są
jednak sprzeczne [9, 31].
Biorąc pod uwagę fakt, że zarówno w nadciśnieniu
samoistnym, jak i w nefropatii cukrzycowej, stwierdzano
podobne zaburzenia funkcji układu przeciwtransportu
sodowo-litowego (niskie wartości Km) [29, 36] oraz
uwzględniając możliwość dziedziczenia zaburzeń funkcji przeciwtransportu przez dzieci rodziców chorych na
samoistne nadciśnienie [19–22], można wysunąć hipotezę, iż genetyczne zaburzenia przezbłonowego transportu sodu mogą predysponować zarówno do nadciśnienia samoistnego, jak i nefropatii cukrzycowej. Potwierdzają to obserwacje wyższych wartości standardowej aktywności przeciwtransportu u zdrowych rodziców
pacjentów z nefropatią cukrzycową w porównaniu
z grupą kontrolną [38].
Istotne byłoby stwierdzenie, czy chorzy na cukrzycę
typu 1, u których występują zaburzenia czynności przeciwtransportu sodowo-litowego, są narażeni na rozwój
nefropatii cukrzycowej.
Celem pracy była ocena związku pomiędzy obecnością nadciśnienia u rodziców osób zdrowych oraz chorych na cukrzycę typu 1 a parametrami kinetyki przeciwtransportu sodowo-litowego.
i osobę tę leczono z tego powodu farmakologicznie,
a na podstawie szczegółowej analizy dostępnej dokumentacji medycznej wykluczono inną możliwą przyczynę nadciśnienia: chorobę nerek, zaburzenia endokrynologiczne, miażdżycę, inne choroby układu krążenia lub
schorzenia neurologiczne.
Badane grupy nie różniły się znamiennie w zakresie
średnich wartości: wieku, wskaźnika masy ciała (BMI,
body mass index), stężenia w surowicy: triglicerydów,
cholesterolu całkowitego, cholesterolu frakcji HDL oraz
LDL. Obie badane grupy chorych na cukrzycę nie różniły się istotnie średnim czasem jej trwania, który u żadnego pacjenta nie przekraczał 15 lat. Średnie stężenie glikowanej hemoglobiny, badane na około 2–3 tygodnie
przed wykonaniem oznaczeń parametrów przeciwtransportu było w obu grupach podobne. U wszystkich chorych odnotowano prawidłowe stężenie mocznika i kreatyniny w surowicy krwi, mikroalbuminurię w moczu dobowym (oznaczaną metodą radioimmunologiczną)
niższą niż 30 mg/d. U żadnego z nich nie stwierdzano
cech neuropatii. Badane osoby nie przyjmowały żadnych leków oprócz podskórnych wstrzyknięć insuliny
u chorych na cukrzycę.
U wszystkich badanych osób wykonano całodobowe
monitorowanie ciśnienia tętniczego krwi aparatem Medilog ABP. Otrzymano wyniki ciśnienia skurczowego,
rozkurczowego oraz średniego całodobowego ciśnienia
tętniczego krwi, w godzinach dziennych (7:00-19:00)
i nocnych (19:00–7:00). Nie zaobserwowano istotnych
statystycznie różnic pomiędzy uzyskanymi w badanych
grupach wartościami ciśnień (tab. 1).
Standardowa aktywność przeciwtransportu
sodowo-litowego
Materiał i metody
Badane grupy
Przebadano 44 mężczyzn w wieku 20–32 lat, których
podzielono na następujące grupy:
Grupa I: (NC) –– kontrolna (osoby zdrowe, u których
w rodzinach nie występowało nadciśnienie tętnicze),
Grupa II: (EHC) –– osoby zdrowe, u których przynajmniej jedno z rodziców choruje na nadciśnienie samoistne,
Grupa III: (IDDM) –– chorzy na niepowikłaną cukrzycę typu 1 bez nadciśnienia w wywiadzie rodzinnym,
Grupa IV: (IDDM + EHC) –– chorzy na niepowikłaną
cukrzycę typu 1, u których przynajmniej jedno z rodziców choruje na nadciśnienie samoistne.
Osoby badane kwalifikowano do grup rodzinnie obciążonych nadciśnieniem, jeżeli przynajmniej u jednego
z rodziców lekarz stwierdził i udokumentował nadciśnienie tętnicze krwi (zgodnie z klasyfikacją JNC VI/WHO),
Żylną krew pobierano do probówek zawierających
heparynian sodu i następnie odwirowywano (3000 obrotów przez 10 min). Pobrane erytrocyty płukano 3-krotnie w roztworze płuczącym (110 mM MgCl2, 10 mM TRIS-Mops, pH 7,4) w temperaturze 4oC, a następnie inkubowano przez 6 godzin w roztworze ładującym (150 mM LiCl,
10 mM glukoza, 10 mM TRIS-Mops, pH 7,4) w temperaturze 37oC. Po zakończeniu inkubacji erytrocyty ponownie 3-krotnie płukano w roztworze płuczącym (w temp.
4oC), po ostatnim płukaniu krwinki zawieszono w roztworze płuczącym w celu uzyskania hematokrytu 25–
–30%. Następnie dodano po 0,5 ml tak przygotowanej
zawiesiny erytrocytów do 2 ml roztworu zawierającego
NaCl (150 mM NaCl, 10 mM glukoza, 10 mM TRIS-Mops,
0,1 mM Ouabaina, 0,02 mM Bumetanid, pH 7,4) oraz do
2 ml roztworu bezsodowego (75 mM MgCl2, 85 mM sacharoza, 10 mM glukoza, 10 mM TRIS-Mops, 0,1 mM
Ouabaina, 0,02 mM Bumetanid, pH 7,4). Bezpośrednio
po zmieszaniu erytrocytów z roztworami pobrano połowę (1,25 ml) objętości każdej z zawiesin, odwirowano
www.ddk.viamedica.pl
95
Diabetologia Doświadczalna i Kliniczna rok 2002, tom 2, nr 1
Tabela 1. Wybrane parametry kliniczne w badanych grupach
Table 1. Selected clinical paramethers of the study groups
NC
n = 11
EHC
n = 10
25,4 ± 2,9
24,6 ± 3,5
26,5 ± 3,1
24,9 ± 3,8
––
––
10,6 ± 2,3
11,3 ± 2,9
Stężenie cholesterolu całkowitego w surowicy [mg%]
188,7 ± 52,5
175,8 ± 13,7
183,5 ± 44,3
187,8 ± 61,8
Stężenie triglicerydów w surowicy [mg%]
111,0 ± 64,2
131,5 ± 14,5
133,7 ± 39,6
138,1 ± 56,9
Wiek (lata)
Czas trwania cukrzycy (lata)
IDDM
n = 12
EHC + IDDM
n = 11
Stężenie cholesterolu frakcji HDL w surowicy [mg%]
29,2 ± 8,1
26,6 ± 4,8
28,0 ± 7,8
30,3 ± 6,9
Stężenie cholesterolu frakcji LDL w surowicy [mg%]
104,0 ± 34,2
88,6 ± 20,3
108,4 ± 55,1
97,1 ± 33z,2
––
––
8,8 ± 2,2
9,1 ± 1,2
Średnie całodobowe ciśnienie tętnicze krwi [mm Hg]
Hemoglobina glikowana HbA1c (%)
81,7 ± 4,5
83,3 ± 5,5
82,7 ± 7,8
85,1 ± 6,0
Średnie ciśnienie tętnicze w godz. 7:00–19:00
84,1 ± 6,6
85,4 ± 5,5
86,0 ± 4,9
90,9 ± 7,1
Średnie ciśnienie tętnicze w godz. 19:00–7:00
73,3 ± 5,7
75,5 ± 7,4
81,3 ± 8,0
80,6 ± 7,2
BMI [kg/m2]
23,2 ± 0,4
24,1 ± 0,5
22,7 ± 0,4
22,9 ± 0,8
Wartości wyrażono jako średnią ± odchylenie standardowe; NC –– grupa kontrolna osób zdrowych, bez nadciśnienia u rodziców; EHC –– osoby zdrowe, nadciśnienie u przynajmniej jednego z rodziców; IDDM –– chorzy na niepowikłaną cukrzycę typu 1; IDDM + EHC –– chorzy na niepowikłaną cukrzycę typu 1, nadciśnienie przynajmniej u jednego z rodziców; BMI (body mass index) — wskaźnik masy ciała
(3000 obrotów, 5 min w 4oC), a supernatant przeniesiono do osobnej probówki w celu pomiaru stężenia litu
(próbki 0’). Pozostałą część zawiesiny inkubowano
przez 60 minut w temperaturze 37oC. Po zakończeniu
inkubacji zawiesiny odwirowano (jak wyżej), nadsącze
przeniesiono do osobnych probówek w celu pomiaru
stężenia litu (próbki 60’). Stężenie litu w próbkach oznaczono metodą spektrometrii emisyjnej z plazmą wzbudzoną indukcyjną (ICP-AES). Standardową aktywność
przeciwtransportu wyznaczono jako różnicę pomiędzy
szybkością wypływu litu do medium sodowego i niezawierającego sodu.
Stała Km i Vmax przeciwtransportu
sodowo-litowego
Erytrocyty obładowane litem przygotowano tak jak do
oznaczenia standardowej aktywności. Nastepnie krwinki
inkubowano w roztworach zawierających 0; 37,5; 62,5; 75;
100 i 150 mmol/l NaCl, których izotoniczność uzyskano,
dodając MgCl2 (roztwory zawierały ponadto 10 mM glukozy, 10 mM TRIS-Mops, 0,1 mM Ouabainy, 0,02 mM Bumetanidu, pH 7,4). Pobranie próbek w czasie 0’, wypływ litu
oraz pobranie próbek po 60 minutach inkubacji wykonano
analogicznie do oznaczania standardowej aktywności.
W celu wyznaczenia Km i Vmax przeciwtransportu sodowo-litowego skorzystano z liniowej zależności wiążącej powyższe parametry z szybkością wypływu litu (Li)
i stężeniem sodu (Na):
wypływ Li = Vmax – (wypływ Li/Na) ¥ Km
Współczynnik korelacji dla zależności szybkości wypływu litu od szybkości wypływu Li/Na we wszystkich
przypadkach przekraczał 0,98.
96
Analiza statystyczna
Uzyskane wyniki poddano analizie statystycznej,
używając testów ANOVA lub Kruskala-Wallisa (w zależności od rozkładu zmiennych –– test Shapiro-Wilka) oraz testów post-hoc. Wartości przedstawiono odpowiednio jako średnią oraz odchylenie standardowe
lub medianę i zakres. Za istotne statystycznie przyjęto
wartości p < 0,05.
Wyniki
Zarówno w grupie osób zdrowych (EHC), jak i chorych na cukrzycę typu 1 (IDDM + EHC), których przynajmniej jedno z rodziców choruje na nadciśnienie samoistne, obserwowano znamiennie wyższe (p < 0,05)
średnie wartości standardowej aktywności przeciwtransportu sodowo-litowego w porównaniu z kontrolną
grupą osób zdrowych bez nadciśnienia w wywiadzie rodzinnym (NC). Nie obserwowano istotnych różnic średnich wartości standardowej aktywności pomiędzy obiema badanymi grupami chorych na cukrzycę typu 1
(IDDM vs. IDDM + EHC). Stała powinowactwa do sodu
(Km) była znamiennie niższa (p < 0,005) zarówno w grupie osób zdrowych (EHC), jak i chorych na cukrzycę
typu 1 (IDDM + EHC), których rodzice chorują na nadciśnienie samoistne, w porównaniu z grupą osób bez
nadciśnienia w wywiadzie rodzinnym (NC i IDDM). Badane grupy nie różniły się między sobą istotnie średnimi
wartościami szybkości maksymalnej, jednak były one
niższe w grupach EHC i IDDM + EHC niż w pozostałych
grupach (tab. 2).
www.ddk.viamedica.pl
Marcin Zychma i wsp. Nadciśnienie u rodziców –– kinetyka SLC
Tabela 2. Wartości standardowej aktywności i parametrów kinetyki przeciwtransportu sodowo-litowego w badanych grupach
Table 2. Standard sodium-lithium countertransport activity and kinetic paramethers in the study groups
NC (a)
EHC (b)
IDDM (c)
IDDM + EHC (d)
0,25 ± 0,04
0,3 ± 0,03
0,29 ± 0,06
0,31 ± 0,06
a ´ b p < 0,05
a ´ d p < 0,05
Km [mmol/l]
131 (92–187)
94 (64–129)
127 (84–195)
89 (46–133)
a ´ d, c ´ d p < 0,005
a ´ b, b ´ c p < 0,01
Vmax [mmol Li/h/l RBC]
0,55 ± 0,08
0,49 ± 0,06
0,54 ± 0,08
0,48 ± 0,05
Standardowa aktywność SLC
[mmol Li/h/l RBC]
Standardowa aktywność i Vmax wyrażono jako średnią ± odchylenie standardowe, dla Km podano medianę i zakres; NC –– grupa kontrolna osób zdrowych, bez nadciśnienia u
rodziców; EHC –– osoby zdrowe, nadciśnienie u przynajmniej jednego z rodziców; IDDM –– chorzy na niepowikłaną cukrzycę typu 1; IDDM + EHC –– chorzy na niepowikłaną cukrzycę typu 1, nadciśnienie u przynajmniej jednego z rodziców; SLC (sodium-lithium countertransport) przeciwtransport sodowo-litowy; Km — stała Michaelisa reakcji enzymatycznej; Vmax — maksymalna szybkość transportu litu przez układ
Dyskusja
Obserwowane przez autorów wyższe wartości standardowej aktywności przeciwtransportu sodowo-litowego w grupie osób zdrowych obciążonych rodzinnym
wywiadem nadciśnienia samoistnego są zgodne z wcześniejszymi doniesieniami [19–21]. Jednak różnica uzyskanych średnich wartości standardowej aktywności
pomiędzy grupami, w zależności od obecności lub braku nadciśnienia tętniczego u rodziców, jest znacznie
mniejsza niż na przykład w pracy Canessy i wsp. [19],
która jednak jest obciążona dużym wpływem nielosowego doboru grup badanych (selection bias) [28].
W kolejnych bowiem doniesieniach inne grupy badające przeciwtransport sodowo-litowy u osób z nadciśnieniem nie zdołały uzyskać tak jednoznacznych wyników
i nie potwierdziły ścisłego związku wysokich wartości
przeciwtransportu z samoistnym nadciśnieniem [22–
–27]. W niniejszej pracy również nie zaobserwowano
zależności między występowaniem nadciśnienia samoistnego u rodziców badanych osób a wartościami standardowej aktywności wyższymi niż 0,4 mmol Li/h/l
RBC. Wyniki uzyskane przez autorów potwierdzają raczej jedynie tendencję do wyższych aktywności przeciwtransportu w związku z dodatnim wywiadem rodzinnym w kierunku nadciśnienia samoistnego niż możliwość przyjęcia określonego progu aktywności SLC,
charakterystycznego dla nadciśnienia samoistnego czy
nefropatii cukrzycowej.
Podobne średnie wartości standardowej aktywności
w obydwu grupach chorych na cukrzycę typu 1 są być
może wynikiem istotnego wpływu zaburzeń metabolicznych cukrzycy, a szczególnie hiperglikemii, na układy
przezbłonowego transportu sodu w erytrocytach. Wpływ
ten może wyrażać się na przykład obniżeniem aktywności komórkowej Na+-K+ ATP-azy spowodowanym „stresem osmotycznym” komórek na skutek gromadzenia
się w nich produktów przemian szlaku poliolowego [39,
40]. Być może zaburzenia wewnątrzkomórkowej osmolarności znajdują odbicie nie tylko w zmianach aktywności
Na+-K+ ATP-azy, lecz również aktywności innych przezbłonowych wymienników jonowych.
Ponadto oznaczanie samej tylko aktywności przeciwtransportera sodowo-litowego w warunkach standardowych jest zdecydowanie zbyt mało czułe, aby ocenić,
a tym bardziej sprecyzować, istotę zaburzeń funkcji tego
układu [29, 30, 36, 41]. Już w trakcie szczegółowych
badań nad kinetyką przeciwtransportu sodowo-litowego u chorych na cukrzycę typu 1 powikłaną nefropatią
okazało się, że doniesienia o podwyższonych wartościach jego standardowej aktywności w nefropatii cukrzycowej [32, 33] nie zostały potwierdzone w kolejnych
pracach [29, 31]. Tendencja do występowania niższych
wartości stałej powinowactwa przeciwtransportu do
sodu (Km), obserwowana w dobranych przez autorów
grupach z dodatnim wywiadem rodzinnym w kierunku
nadciśnienia samoistnego (EHC oraz IDDM + EHC) jest
podobna do stwierdzanej przez innych autorów w nadciśnieniu samoistnym [36] i nefropatii cukrzycowej [29].
Jednak uzyskane w tym badaniu wartości mediany Km
w grupach pacjentów z nadciśnieniem w wywiadzie rodzinnym wynoszą odpowiednio 94 i 89 mmol Na/l
u osób zdrowych oraz u chorych na cukrzycę z dodatnim wywiadem rodzinnym. Są więc one istotnie niższe
niż w dobranych grupach kontrolnych bez nadciśnienia
u rodziców, ale wyższe niż wartości stwierdzane przez
Rutherforda i wsp. u osób z nadciśnieniem i nefropatią
cukrzycową [29, 36]. W niniejszej pracy w grupie osób
zdrowych z nadciśnieniem w wywiadzie rodzinnym autorzy stwierdzili u 2 badanych standardową aktywność
wyższą niż 0,4 mmol/h/l RBC, u których jednocześnie
odnotowano najniższe w swojej grupie wartości Km.
W badanych grupach chorych na cukrzycę typu 1 autorzy zaobserwowali standardową aktywność powyżej
0,4 mmol/h/l RBC u 2 pacjentów z ujemnym rodzinnym
wywiadem nadciśnieniowym oraz u 3 z dodatnim rodzinnym wywiadem nadciśnieniowym. U wszystkich
chorych z dodatnim wywiadem nadciśnieniowym i wysoką standardową aktywnością stwierdzono wartości Km
niższe niż jej mediana w tej grupie. Natomiast u chorych
www.ddk.viamedica.pl
97
Diabetologia Doświadczalna i Kliniczna rok 2002, tom 2, nr 1
na cukrzycę bez nadciśnienia w wywiadzie obserwowano wyższe niż średnia w tej grupie wartości Vmax. Obserwacje te należy jednak potwierdzić w badaniach przeprowadzonych wśród większych liczebnie grup.
Być może zastosowane w niniejszym badaniu kryteria doboru pacjentów nie pozwoliły na pełne wykluczenie występowania wtórnego nadciśnienia u ich rodziców. Nie wyklucza się, że zaburzenia przeciwtransportu
stwierdzane u potomstwa są słabiej zaznaczone niż te
występujące u rodziców, jeżeli tylko jedno z rodziców
choruje na nadciśnienie tętnicze. Kwestia ta pozostanie
zapewne niewyjaśniona aż do momentu poznania mechanizmów molekularnych dziedziczenia zaburzeń przeciwtransportu. Obecnie wiadomo tylko, że u małp naczelnych locus genowy (QTL, quantitative trait locus)
istotnie sprzężony z aktywnością SLC (maximum multipoint lod score 9,3) znajduje się na homologu ludzkiego
chromosomu 4, pomiędzy wskaźnikami D4S2456 a D4S
2365, i odpowiada za około 2/3 całkowitej zmienności
dziedzicznej SLC [42].
Nadal dyskutuje się, na ile obserwowane u części
chorych na cukrzycę zaburzenie funkcji przeciwtransportu sodowo-litowego wiąże się z dziedziczeniem predyspozycji do wystąpienia nefropatii w cukrzycy, gdyż
jej związek z patogenezą tego powikłania nadal jest niejasny. Opublikowane wyniki prospektywnej, 8-letniej obserwacji dużej grupy 170 chorych na cukrzycę typu 1
wskazały jednak, że aktywność SLC powyżej arbitralnie
przyjętego progu 0,3 mmol/h/l RBC wiąże się z 4,5-krotnym zwiększeniem ryzyka rozwoju mikroalbuminurii (po
uwzględnieniu korekty dla płci, wydalania albumin
w chwili rozpoczęcia obserwacji, wyrównania glikemii,
ciśnienia tętniczego, cholesterolu i triglicerydów) [43].
Analogiczne wyniki uzyskano wcześniej w przypadku
nieco krótszej obserwacji mniej licznej grupy chorych
na cukrzycę [44].
Niejasne są ponadto relacje między zaburzeniami
przeciwtransportu sodowo-litowego a funkcją składowych układu wymiennika sodowo-wodorowego. Ostatnie doniesienie wskazuje, że aktywność SLC w erytrocytach dodatnio koreluje z ekspresją izoformy NHE-3
w proksymalnych cewkach nefronów [45]. Jednocześnie obserwacje wzmożonej aktywności wymiennika
sodowo-wodorowego w limfoblastach osób chorych na
nadciśnienie tętnicze lub nefropatię cukrzycową oraz
towarzysząca im zwiększona aktywność białka G doprowadziły do identyfikacji polimorficznego wariantu
podjednostki b3 tego białka i jego związku z powyższymi zaburzeniami, a także z nadciśnieniem tętniczym
u osób bez cukrzycy [46]. Pomimo tak obiecujących
przesłanek wykluczono związek polimorfizmu podjednostki b3 białka G z predyspozycją do rozwoju nefropatii zarówno u chorych na cukrzycę typu 1, jak i typu 2
98
[47, 48]. Tym bardziej istotne wydają się próby identyfikacji białka odpowiedzialnego za obserwowany in vitro
przeciwtransport sodowo-litowy. Pierwsze doniesienia
wskazywały białko tiolowe o masie 33-kD jako odpowiedzialne za obserwowane zmiany kinetyki SLC [49,
50]; w kolejnych badaniach czynnościowych sugerowano, że białkiem tym może być tropomiozyna [51].
Powyższe obserwacje są zatem dobrą podstawą do
kolejnych badań genetycznych wspólnej składowej
dziedzicznej predyspozycji do rozwoju nadciśnienia
samoistnego i nefropatii cukrzycowej, szczególnie
w świetle negatywnych wyników badań polimorfizmu
białka G.
Streszczenie
Wstęp. U chorych na nadciśnienie tętnicze obserwuje się
wzmożoną aktywność przeciwtransportu sodowo-litowego
(SLC) poprzez mechanizm niskiej stałej powinowactwa do
sodu (Km), co wiąże się ze stwierdzanymi w rodzinie przypadkami nadciśnienia tętniczego. Podobne zaburzenia SLC
obserwowano u chorych na cukrzycę i nefropatię. Celem
pracy była ocena związku pomiędzy obecnością nadciśnienia u rodziców osób zdrowych oraz chorych na cukrzycę
a parametrami kinetyki SLC.
Materiał i metody. Standardową aktywność przeciwtransportu sodowo-litowego, stałą powinowactwa do sodu (Km)
i szybkość maksymalną (Vmax) oznaczono u osób zdrowych
oraz u chorych na cukrzycę typu 1, których przynajmniej
jedno z rodziców choruje na nadciśnienie tętnicze, a także
u dobranych chorych na cukrzycę i osób zdrowych, bez
nadciśnienia w wywiadzie rodzinnym.
Wyniki. Standardowa aktywność SLC była istotnie wyższa
(p < 0,05) u osób zdrowych z dodatnim wywiadem rodzinnym nadciśnienia w porównaniu z grupą kontrolną (odpowiednio 0,30 ± 0,03 vs. 0,25 ± 0,04 mmol Li/h/l RBC). Nie
stwierdzono istotnych różnic w standardowej aktywności
SLC pomiędzy grupami chorych na cukrzycę w zależności
od obecności lub braku wywiadu rodzinnego nadciśnienia.
Stała Km była istotnie niższa (p < 0,005) zarówno u osób
zdrowych, jak i u chorych na cukrzycę z dodatnim wywiadem nadciśnienia u rodziców w porównaniu z grupą kontrolną osób zdrowych i chorych na cukrzycę (odpowiednio
94 i 89 vs. 131 i 127 mmol/l). Nie obserwowano istotnych
różnic w Vmax pomiędzy badanymi grupami, jednak średnia
Vmax była niższa zarówno u osób zdrowych, jak i u chorych na
cukrzycę z dodatnim wywiadem w kierunku nadciśnienia.
Wnioski. Obserwowane zmiany kinetyki SLC najpewniej odzwierciedlają dziedziczne zaburzenia przezbłonowego
transportu sodu, prawdopodobnie związane z dziedziczną
predyspozycją zarówno do nadciśnienia tętniczego, jak
i nefropatii cukrzycowej.
słowa kluczowe: przeciwtransport sodowo-litowy,
nadciśnienie, wywiad rodzinny, cukrzyca typu 1
www.ddk.viamedica.pl
Marcin Zychma i wsp. Nadciśnienie u rodziców –– kinetyka SLC
Piśmiennictwo
1. Ritz E., Hasslacher C. The role of hypertension in diabetic
nephropathy. Nephrol. Dial. Transplant. 1990; 5: 623–627.
2. Parving H.H., Smidt U.M., Frisberg B., Bonnevie-Nielson V.,
Anderson A.P. A prospective study of glomerular filtration rate
and arterial blood pressure in insulin-dependent diabetics
with diabetic nephropathy. Diabetologia 1981; 20: 457–461.
3. Hasslacher C., Stech W., Wahl P., Ritz E. Blood pressure and
metabolic control as risk factors for nephropathy in type I
(insulin-dependent) diabetes. Diabetologia 1985; 28: 6–11.
4. Mogensen C.E. High blood pressure as a factor in the progression of diabetic nephropathy. Acta Med. Scand. 1976;
602: 29–32.
5. Parving H.H., Andersen A.R., Smidt U.M., Oxenboll B., Edsberg B., Christiansen J.S. Diabetic nephropathy and arterial
hypertension. Diabetologia 1983; 24: 10–12.
6. Wiseman M., Viberti G.C., Mackintosh D., Jarrett R.J., Keen
H. Glycaemia, arterial pressure, and microalbuminuria in type
I (insulin-dependent) diabetes mellitus. Diabetologia 1984;
26: 401–405.
7. Mathiesen E.R., Oxenboll K., Johansen P.A, Svedsen P.A.,
Deckert T. Incipient nephropathy in type I (insulin-dependent)
diabetes. Diabetologia 1984; 26: 406–410.
8. Mogensen C.E., Christensen C.K. Predicting diabetic nephropathy in insulin-dependent patients. N. Eng. J. Med. 1984;
311: 89–93.
9. Krolewski A.S., Canessa M., Warram J.H. Predisposition to
hypertension and susceptibility to renal disease in insulin dependent diabetes mellitus. N. Engl. J. Med. 1988; 318: 140–
–145.
10. Viiberti G.C., Keen H., Wiseman M.J. Raised arterial pressure in parents of proteinuric insulin-dependent diabetics. Br.
Med. J. 1987; 295: 515–517.
11. Pandey G.N., Sarkadi B., Haas M., Gunn R.B., Davis J.M.,
Tosteson D.C. Lithium transport pathways in human red blood
cells. J. Gen. Physiol. 1978; 72: 233–247.
12. Sarkadi B., Alifimoff J.K., Gunn R.B., Tosteson D.C. Kinetics
and stoichiometry of Na-dependent Li transport in human red
blood cells. J. Gen. Physiol. 1978; 72: 249–265.
13. Haas M., Schooler J., Tosteson D.C. Coupling of lithium to
sodium transport in human red cells. Nature 1975; 258: 425–
–427.
14. Duhm J., Eisenried F., Becker B.F., Greil W. Studies on the
lithium transport across the red cell membrane. Li uphill transport by the Na-dependent Li countertransport system of human erythrocytes. Pfluegers Arch. 1976; 364: 147–155.
15. Mahanensmith R.L., Aronson P.S. The plasma membrane
sodium-hydrogen exchanger and its role in physiological and
pathophysiological processes. Circ. Res. 1985; 57: 773–788.
16. Ng L.L., Simmons D., Frighi V., Garrido M.C., Bomford J.,
Hockaday T.D.R. Leucocyte Na/H antiport activity in type I
(insulin dependent) diabetic patients with nephropathy. Diabetologia 1990; 33: 371–377.
17. Dudley C.R.K., Giuffra L.A., Raine A.E.G., Reeders S.T. Assessing the role of APNH, a gene encoding for a human
amiloride-sensitive Na/H antiporter, on the interindividual
variation in red cell Na/Li countertransport. J. Am. Soc. Nephrol. 1991; 2: 937–943.
18. Zerbini G., Maestroni A., Mangilli R., Pozza G. Amiloride-insensitive Na+-H+ exchange: a candidate mediator of erythrocyte Na+-Li+ countertransport. J. Am. Soc. Nephrol. 1998;
9: 2203–2211.
19. Canessa M., Adragna N., Solomon H.S., Conolly T.M., Tosteson D.C. Increased sodium-lithium countertransport in red
cells of patients with essential hypertension. N. Engl. J. Med.
1980; 302: 772–776.
20. Carr S.J., Thomas T.H., Wilkinson R. Erythrocyte sodium-lithium countertransport in primary and renal hypertension: relation to family history. Eur. J. Clin. Invest. 1989; 9: 101–106.
21. Houtman P.N., Shah V., Dillin M.J. Sodium-lithium countertransport and family history of hypertension in childhood. Acta
Paediatr. 1993; 82: 1057–1060.
22. Woods J.W., Falk R.J., Pittman A.W., Klemmer P.J., Watson
B.S., Namboodiri K. Increased red-cell sodium-lithium countertransport in normotensive sons of hypertensive parents.
N. Engl. J. Med. 1982; 306: 593–595.
23. Weder A.B., Fitzpatrick M.A., Toretti B.A., Hinderliter A.L.,
Egan B.M., Julius S. Red-cell sodium-lithium countertransport as a genetic marker in essential hypertension. J. Hypertens. 1986; 4 (supl. 6): 373–375.
24. Brugnara C., Corrocher R., Foroni L., Steinmayr M., Bonfanti
F., DeSandre G. Lithium-sodium countertransport in erythrocytes of normal and hypertensive subjects. Relationship with
age and plasma renin activity. Hypertension 1983; 5: 529–534.
25. Smith J.B., Ash K.O., Hunt S.C. Three red cell sodium transport systems in hypertensive and normotensive Utah adults.
Hypertension 1984; 6: 159–166.
26. Wiley J.S., Clarke D.A., Bonacquisto L.A., Scarlett J. Erythrocyte cation cotransport and countertransport in essential hypertension. Hypertension 1984; 6: 630–638.
27. Siebers R.W.L., Maling T.J.B. Kinetics of sodium-lithium countertransport in normotensive and hypertensive subjects. J.
Cardiovas. Pharm. 1990; 16 (supl. 7): 59–61.
28. Rutherford P.A., Thomas T.H., Wilkinson R. Erythrocyte sodium-lithium countertransport: clinically useful, pathophysiologically instructive or just phenomenology? Clin. Sci. 1992;
82: 341–352.
29. Rutherford P.A., Thomas T.H., Carr S.J., Taylor R., Wilkinson
R. Changes in erythrocyte sodium-lithium countertransport
kinetics in diabetic nephropathy. Clin. Sci. 1992; 82: 301–
–307.
30. Rutherford P.A., Thomas T.H., Carr S.J., Taylor R., Wilkinson
R. Kinetics of sodium-lithium countertransport activity in patients with uncomplicated type I diabetes. Clin. Sci. 1992;
82: 291–299.
31. Jensen J.S., Mathiesen E.R., Norgaard K., Hommel E., Borch-Johnsen K., Funder J., Brahm J., Parving H.-H., Deckert T.
Increased blood pressure and erythrocyte sodium/lithium
countertransport activity are not inherited in diabetic nephropathy. Diabetologia 1990; 33: 619–624.
32. Mangili R., Bending J.J., Scott G. Increased sodium-lithium
countertransport activity in red cells of patients with insulindependent diabetes and nephropathy N. Engl. J. Med. 1988;
318: 146–150.
33. Mangili R., Zerbini G., Barlassina C., Cusi D., Pozza G. Sodium-lithium countertransport and triglycerides in diabetic nephropathy. Kidney Int. 1993; 44: 127–133.
34. Elving L.D., Wetzels J.F.M., de Nobel E., Berden J.H.M. Erythrocyte sodium-lithium countertransport is not different in type
I (insulin-dependent) diabetic patients with and without nephropathy. Diabetologia 1991; 34: 126–128.
35. Hannaert P.A., Garay R.P. A kinetic analysis of Na-Li countertransport in human red cells. J. Gen. Physiol. 1986; 87: 353–
–368.
36. Rutherford P.A., Thomas T.H., Wilkinson R. Increased sodium-lithium countertransport activity in essential hypertension
is due to an increased affinity for extracellular sodium. Clin.
Sci. 1990; 78: 247–254.
37. Carr S.J., Mbanya J.-C., Thomas T.H. Increase in glomerular
filtration rate in patients with insulin-dependent diabetes and
elevated sodium-lithium countertransport. N. Engl. J. Med.
1990; 322: 500–505.
38. Walker J.D., Tariq T., Viberti G.C. Sodium lithium countertransport activity in red cells of patients with insulin-dependent
diabetes and their parents. Br. Med. J. 1990; 301: 635–638.
39. Kador P.F., Kinoshita J.I. Role of aldose reductase in the development of diabetes-associated complications. Am. J. Med.
1985; 79 (supl. 5a): 8–12.
www.ddk.viamedica.pl
99
Diabetologia Doświadczalna i Kliniczna rok 2002, tom 2, nr 1
40. Greene D.A., Lattimer S.A., Sima A.A.F. Sorbitol, phosphoinositides and sodium-potassium –– ATPase in the pathogenesis of diabetic complications. N. Engl. J. Med. 1987; 316:
599–606.
41. Rutherford P.A., Thomas T.H., Laker M.F., Wilkinson R. Maximal velocity (Vmax) not sodium affinity is affected by hyperlipidaemia: distinction from essential hypertension. Clin. Sci.
1991; 81 (supl. 25): 7P–14P.
42. Kammerer C.M., Cox L.A., Mahaney M.C., Rogers J., Shade
R.E. Sodium-lithium countertransport activity is linked to chromosome 5 in baboons. Hypertension 2001; 37: 398–402.
43. Chiarelli F., Catino M., Tumini S., de Martino M., Mezzetti A.,
Verrotti A. i wsp. Increased Na+/Li+ countertransport activity
may help to identify type 1 diabetic adolescents and young
adults at risk for developing persistent microalbuminuria.
Diabetes Care 1999; 22: 1158–1164.
44. Monciotti C.G., Semplicini A., Morocutti A., Maioli M., Cipollina M.R., Barzon I. i wsp. Elevated sodium-lithium countertransport activity in erythrocytes is predicitive of the development of microalbuminuria in IDDM. Diabetologia 1997; 40:
654–661.
45. Ng L.L., Quinn P.A., Baker F., Carr S.J. Red cell Na+/Li+ countertransport and Na+/H+ exchanger isoforms in human proximal tubules. Kidney Int. 2000; 58: 229–235.
100
46. Siffert W., Rosskopf D., Siffert G., Busch S., Moritz A., Erbel
R. i wsp. Association of a human G-protein b3 subunit variant with hypertension. Nat. Genet. 1998; 18: 45–48.
47. Fogarty D.G., Zychma M.J., Scott L.J., Warram J.H., Krolewski
A.S. The C825T polymorphism in the human G-protein b3
subunit gene is not associated with diabetic nephropathy in
type I diabetes mellitus. Diabetologia 1998; 41: 1304–1308.
48. Zychma M.J., Żukowska-Szczechowska E., Ossowska-Szymkowicz I., Trautsolt W., Grzeszczak W. G-Protein b3 subunit C825T variant, nephropathy and hypertension in patients
with type 2 (non-insulin-dependent) diabetes mellitus. Am. J.
Nephrol. 2000; 20: 305–310.
49. Thomas T.H., Rutherford P.A., Vareesangthip K., Wilkinson
R., West I.C. Erythrocyte membrane thiol proteins associated with changes in the kinetics of Na/Li countertransport:
a possible molecular explanation of changes in disease. Eur.
J. Clin. Invest. 1998; 28: 259–265.
50. Mead P., Wilkinson R., Thomas T.H. Thiol protein defect in
sodium-lithium countertransport in subset of essential hypertension. Hypertension 1999; 34: 1275–1280.
51. Watkins S.L., West I.C., Wilkinson R., Tomas T.H. Abnormal
Thiol reactivity of tropomyosin in essential hypertension and
its association with abnormal sodium-lithium countertransport kinetics. J. Hypertens. 2001; 19: 485–493.
www.ddk.viamedica.pl