腎変性は慢性心不全ラットにおけるナトリウム排泄を改善する：腎ENaCとAQP2の発現に及ぼす影響

Renal denervation improves sodium excretion in rats with chronic heart failure: effects on expression of renal ENaC and AQP2.

• Hong Zheng
• Xuefei Liu
• Kenichi Katsurada
• Kaushik P Patel

抄録

これまでに、腎上皮ナトリウムチャネル（ENAC）の発現増加が、慢性心不全（CHF）時に観察される腎ナトリウムと水の滞留に寄与する可能性があることを示してきた。本研究の目的は，慢性心不全（CHF）を有するラットにおいて，腎変性（RDN）が腎ナトリウム輸送体 ENaC，ナトリウム-水素交換体-3 タンパク質（NHE3），水チャネルアクアポリン 2（AQP2）の発現を変化させるかどうかを検討することであった．ラットの左冠動脈結紮術でCHFを発症した。冠動脈結紮術の4週間後に外科的両側RDNを行った。腎皮質とメデュラの両方でENaC、NHE3、AQP2の発現を測定した。ENaC活性化の機能試験として、4群のラット（Sham、Sham+RDN、CHF、CHF+RDN）において、ENaC阻害剤ベンザミルに対する利尿応答および自然利尿応答をモニターした。ウェスタンブロット分析は、RDN（1 wk後）がCHFラットの腎皮質におけるα-ENaC、β-ENaC、γ-ENaC、およびAQP2のタンパク質レベルを有意に低下させることを示した。RDNは、シャムとCHFラットの両方において、腎臓NHE3のタンパク質発現に有意な影響を及ぼさなかった。腎切片の免疫蛍光研究では、CHFラットと比較して、CHF+RDNラットではENaCとAQP2のシグナル伝達が減少していることが確認された。CHFのラットでは、ENaC阻害薬ベンザミルに対する利尿反応とナトリウム利尿反応の増加が認められた。RDNはCHFラットのベンザミルに対する利尿反応とナトリウム利尿反応を減少させた。これらの知見は、ENaCとAQP2の発現亢進と、それに続くCHFに伴う腎のナトリウムと水の滞留の病態生理における腎神経の重要な役割を示唆している。これは、慢性心不全の期間の後に開始された腎神経の変性が上皮ナトリウムチャネルとアクアポリン2の発現を減少させ、上皮ナトリウムチャネル機能とナトリウム保持の低下につながることを包括的に示す最初の研究である。

Previously we have shown that increased expression of renal epithelial sodium channels (ENaC) may contribute to the renal sodium and water retention observed during chronic heart failure (CHF). The goal of this study was to examine whether renal denervation (RDN) changed the expressions of renal sodium transporters ENaC, sodium-hydrogen exchanger-3 proteins (NHE3), and water channel aquaporin 2 (AQP2) in rats with CHF. CHF was produced by left coronary artery ligation in rats. Four weeks after ligation surgery, surgical bilateral RDN was performed. The expression of ENaC, NHE3, and AQP2 in both renal cortex and medulla were measured. As a functional test for ENaC activation, diuretic and natriuretic responses to ENaC inhibitor benzamil were monitored in four groups of rats (Sham, Sham+RDN, CHF, CHF+RDN). Western blot analysis indicated that RDN (1 wk later) significantly reduced protein levels of α-ENaC, β-ENaC, γ-ENaC, and AQP2 in the renal cortex of CHF rats. RDN had no significant effects on the protein expression of kidney NHE3 in both Sham and CHF rats. Immunofluorescence studies of kidney sections confirmed the reduced signaling of ENaC and AQP2 in the CHF+RDN rats compared with the CHF rats. There were increases in diuretic and natriuretic responses to ENaC inhibitor benzamil in rats with CHF. RDN reduced the diuretic and natriuretic responses to benzamil in CHF rats. These findings suggest a critical role for renal nerves in the enhanced expression of ENaC and AQP2 and subsequent pathophysiology of renal sodium and water retention associated with CHF. This is the first study to show in a comprehensive way that renal denervation initiated after a period of chronic heart failure reduces the expression of epithelial sodium channels and aquaporin 2 leading to reduced epithelial sodium channel function and sodium retention.