Das dopaminerge System bei diabetischen Ratten unter Normal-, Hoch- und Niedrigsalzernährung

Abstract

Ein entscheidender Faktor für das Verständnis zur Entstehung der diabetischen Nephropathie ist das Zusammenspiel von morphologischen Veränderungen und der modifizierten Pathophysiologie der Niere beim Diabetes mellitus. Eine wichtige Rolle scheint dabei das dopaminerge System, die glomeruläre Hyperfiltration und mögliche Veränderungen dieser Parameter in Bezug auf unterschiedliche Salzkonzentrationen in der Nahrung zu spielen. Nachdem in früheren Arbeiten die diabetische Hyperfiltration durch Dopamin D2-Antagonisten reduziert werden konnte, ist eine Teilnahme von Dopamin an der Regulation der Hyperfiltration wahrscheinlich. Zudem wird endogenes in der Niere gebildetes Dopamin als diuretisches und natriuretisches Hormon diskutiert, so dass sich in vorliegender Arbeit die Frage stellt, ob es zu einer veränderten Ausscheidung bzw. Produktion von Dopamin in der Niere beim Diabetes mellitus kommt, bzw. ob diese abhängig ist von einem modifizierten Salzgehalt in der Nahrung. Zudem wurde durch Bestimmung der Plasma-Reninaktivität der Einfluss des RAAS untersucht. Als geeignetes Modell zur Erforschung der pathophysiologischen Vorgänge beim Diabetes mellitus dient die Ratte. Durch die Injektion von Streptozotocin (STZ) und die daraus resultierende selektive Zerstörung der beta-Zellen des Pankreas wurde eine diabetische Stoffwechsellage bei den Tieren hervorgerufen. Nicht-diabetische Tiere wurden als Kontrollen mitgeführt. Zudem wurden die Tiere in Gruppen mit Normal-, Hoch- und Niedrigsalzernährung eingeteilt. Im Stoffwechselkäfigversuch wurden an wachen Tieren verschiedenste Ausscheidungsparameter, wie Urinvolumen, Elekrolyte und in einem futterfreien Intervall die Dopaminausscheidung im Urin bestimmt. Bei den hochsalzernährten Tieren bzw. niedrigsalzernährten Tieren kam es physiologischerweise zu einer Erhöhung bzw. Erniedrigung der Natriumausscheidung und des Urinvolumens. Die diabetischen Tiere zeigten im Vergleich zu den Kontrolltieren eine signifikante Polydipsie, Polyurie, Polyphagie und Glucosurie. Bei der Dopaminausscheidung im Urin im Rahmen der Stoffwechselkäfigversuche ließ sich bei den Normalsalz- bzw. Hochsalz-diabetischen Tieren eine Steigerung im Vergleich zu ihren nicht-diabetischen Kontrollen feststellen. Bei den niedrigsalzernährten Tieren wurde bei den diabetischen Tieren und ihren Kontrollen eine signifikant geringere Dopaminausscheidung gegenüber den normalsalzernährten Tieren festgestellt. Ab dem 16. Tag nach STZ-Injektion wurde an mit Thiopental narkotisierten Tieren im Clearanceversuch die renale Hämodynamik und die Plasma-Renin-Aktivität bestimmt. Am Ende der Experimente wurden die Nieren zur Bestimmung des Dopamingehalts im Gewebe mittels HPLC entnommen. Erwartungsgemäß zeigte sich bei allen diabetischen Tieren unabhängig von der Salzdiät eine glomeruläre Hyperfiltration. Bezüglich des Dopamingehaltes in der Gesamtniere konnten jedoch keinerlei signifikante Unterschiede, weder in Abhängigkeit von der diabetischen Stoffwechsellage noch von der unterschiedlichen Salzdiät nachgewiesen werden. Die Plasmareninaktivität war zwischen den diabetischen und nicht-diabetischen Tieren nicht unterschiedlich. Deutlich konnte die physiologische Aktivierung bzw. Hemmung des RAAS bei den hochsalz- bzw. niedrigsalzernährten Tieren dargestellt werden. Schlussfolgernd muss im Rahmen des vorliegenden Versuchsaufbaus davon ausgegangen werden, dass das dopaminerge System (gemessen als renale Dopaminausscheidung und Dopamingehalt der Gesamtniere) keinen Einfluss auf die Regulation der diabetischen Hyperfiltration hat. Zudem wurden keine signifikanten Auswirkungen der verschiedenen Salzdiäten auf den Dopamingehalt im Nierengewebe gefunden.

A crucial factor understanding the development of the diabetic nephropathy is the interaction of morphological changes and the modified pathology of the kidney. The dopaminergic system, the glomerular hyperfiltration as well as their possible changes in relation to different salt diets may have an important role. In previous studies it was shown that diabetic hyperfiltration is reduced through dopamine D2-antagonists, implying that dopamine plays a role in regulating the hyperfiltration. Additionally, endogenous dopamine, produced in the kidney, is discussed to play a role as diuretic and natriuretic hormone. This leads to the question if there is an increase in dopamine production and excretion in the kidney in diabetes mellitus, respectively if this depends on a modified salt diet. Furthermore the plasma renin activity was determined to investigate the influence of the RAAS.

A suitable model to study the pathophysiological processes in diabetes mellitus are rats, which were used in this thesis. Diabetes mellitus was induced by injection of streptozotocin (STZ), which selectively destructs the pancreatic beta-cells. Non-diabetic rats were carried along as controls. Moreover the animals were divided into normal, high and low salt diet groups. In metabolic cage experiments parameters such as urine, sodium and potassium excretion were measured individually. Additionally dopamine excretion was determined during a non-food period. As physiologically expected high salt fed animals show an increase in sodium excretion and urine volume, and a decrease under low salt diet. Diabetic animals show a significant polydipsia, polyuria, polyphagia and glucosuria compared to control animals. Dopamine excretion in diabetic animals, determined during metabolic cage experiments, was increased under normal and high salt diets. Diabetic low salt fed animals as well as their diabetic controls show a significant decrease in dopamine excretion compared to normal salt fed animals. Renal hemodynamics and plasma renin activity were determined in clearance experiments under thiopental anesthesia on day 16 after diabetes onset. When clearance experiments had been completed the kidneys were removed to determine the tissue dopamine concentration via HPLC. As expected all diabetic animals showed a diet independent glomerular hyperfiltration. No significant changes in dopamine kidney concentration could be verified, weather in reliance to diabetic condition or different salt diets. No difference was observed in renin activity between diabetic and non-diabetic rats. The physiological activation of the RAA system was clearly under high salt diet, vice versa inhibited under low salt diet.

To summarize, the data suggest that the dopaminergic system (determined as renal dopamine excretion and kidney dopamine concentration) has no effect on the regulation of diabetic hyperfiltration. Besides a significant effect on kidney dopamine concentration could not be found under different salt diets.