Einfluss von übermäßigem mütterlichem Salzkonsum auf Blutdruck und Nierenfunktion der Nachkommen im C57BL/6J Mausmodell

Abstract

Aktuellen Schätzungen zufolge ist die tägliche durchschnittliche Natriumaufnahme weltweit doppelt so hoch, wie die von der Weltgesundheitsorganisation für Erwachsene empfohlene Menge, und ist in industriell geprägten Gesellschaften unter anderem durch den Konsum von hochverarbeiteten Lebensmitteln mit einem hohem Kochsalzgehalt bedingt. Der übermäßige Verzehr von Natrium gehört zu den wichtigsten Risikofaktoren für arterielle Hypertonie sowie (chronische) Nierenerkrankungen und wird weltweit jährlich mit 1,7 Millionen Todesfällen durch Herz-Kreislauf-Erkrankungen in Verbindung gebracht. Studien zeigen, dass bereits ein übermäßiger Natriumkonsum während der Schwangerschaft die Entwicklung verschiedener physiologischer Systeme zur Blutdruckregulation wie z.B. der Niere, als ein wichtiges Organ für die Blutdruckregulation, beeinflussen könnte. Im Erwachsenenalter kommt es dadurch gegebenenfalls zunächst zu einer Prädisposition für Erkrankungen oder direkt zu Beeinträchtigungen kardiovaskulärer und renaler Funktionen zusammen mit einem erhöhten Blutdruck, der sowohl Ursache als auch Folge eines Nierenschadens sein kann. Die zugrunde liegenden Mechanismen der entwicklungsbedingten Hypertonie durch erhöhten mütterlichen Salzkonsum sind noch nicht vollständig verstanden und konnten mit den vorhandenen Tierstudien, vor allem im Rattenmodell, bislang nur ansatzweise aufgeklärt werden. In der vorliegenden Arbeit wurde untersucht, ob eine erhöhte mütterliche Salzzufuhr während Gestation und Laktation (in der perinatalen Phase) in C57BL/6 Mäusen einen Einfluss auf den Blutdruck oder die Nierenfunktion der Nachkommen hat und sich die C57BL/6 Maus als Modell für die perinatale Salzbelastung eignet. Um die zugrunde liegenden Mechanismen und präventiven Maßnahmen näher untersuchen zu können, würde ein solches Mausmodell sowohl den Vorteil einer kurzen Generationenzeit als auch die bereits etablierte Möglichkeit der genetischen Manipulation dieser Tiere bieten. Der übermäßige Salzkonsum der C57BL/6 Weibchen während Gestation und Laktation wurde über eine Diät mit deutlich erhöhtem Salzgehalt (Hochsalzdiät: 3% Natriumchlorid, Kontrolldiät: 0,22% Natriumchlorid) gewährleistet. Die männlichen Nachkommen mit perinataler Salzbelastung zeigten eine deutlich geringere Gewichtszunahme während der ersten Lebenstage, die tendenziell bis ins hohe Alter anhielt. Bei den Mäusen wurden die Nieren an Hand verschiedener funktioneller und struktureller Parameter im Altersverlauf ab Geburt und an zwei Alterszeitpunkten (4 und 20 Monate) unter zusätzlicher Belastung des kardiovaskulären und renalen Systems (Hochsalz- und Angiotensin-II Gabe) beurteilt. Die perinatale Salzbelastung hatte unabhängig vom Alter und der zusätzlichen Belastung keinen Einfluss auf die glomeruläre Filtrationsrate, ein wichtiger Parameter für die Beurteilung der Nierenfunktion, und führte auch zu keinem Unterschied in der Albuminausscheidung über den Urin, die als ein wichtiger Indikator für Nierengewebsschädigungen gilt. Zusätzlich wurden keine strukturellen Veränderungen (Größe der Glomeruli und Podozytendichte) oder Unterschiede in ausgewählten renalen Immunzellpopulationen (Th17-Zellen, regulatorische T-Zellen, IL-17A/IFN-γ/TNF-α produzierende T-Helferzellen und Makrophagen) durch den übermäßigen mütterlichen Salzkonsum nachgewiesen. Die Analyse des Blutdrucks in 20 Monate alten Nachkommen zeigte ohne und mit der zusätzlichen Belastung des kardiovaskulären und renalen Systems ebenfalls keine Veränderungen durch die perinatale Salzbelastung. Zusammenfassend geben die Ergebnisse, anders als im Rattenmodell beschrieben, im C57BL/6 Mausmodell keinen Hinweis auf blutdruckrelevante Wirkungen oder Einflüsse auf die Nierenfunktion der Nachkommen durch einen erhöhten mütterlichen Salzkonsum in der perinatalen Phase. Im Rahmen dieser Arbeit kann somit gezeigt werden, dass die Etablierung eines perinatalen Salzbelastungsmodells im C57BL/6 Mausmodell ohne den Nachweis von negativen Auswirkungen der perinatalen Salzbelastung, als langfristiges Ziel, nicht geeignet zu sein scheint. Zusätzlich konnte durch die regelmäßigen Untersuchungen der Tiere ab der Geburt bis in ein hohes Alter von über 20 Monaten mit diesen Versuchen die natürlichen altersabhängigen Veränderungen verschiedener Parameter, wie der glomerulären Filtrationsrate und auch der renalen Struktur aufgezeigt werden und das Alter der Tiere als ein relevanter Faktor für die Nierenfunktion bestätigten werden.

According to current estimates, the average daily sodium intake worldwide is twice the amount recommended by the World Health Organization for adults. In industrialized societies this is due to, among other things, the consumption of highly processed foods with high salt content. Excessive consumption of sodium is one of the most important risk factors for arterial hypertension as well as (chronic) kidney disease and is associated with 1.7 million deaths from cardiovascular disease worldwide each year. Studies show that even excessive sodium consumption during pregnancy could affect the development of various physiological systems regulating blood pressure, such as the kidney. In adulthood, this may initially predispose to disease or even directly impair cardiovascular and renal functions and lead to elevated blood pressure, which may be both a cause and a consequence of renal damage. The underlying mechanisms of developmental hypertension due to increased maternal salt consumption are not yet fully understood and could only be rudimentarily elucidated with existing animal studies, especially in the rat model. The present study investigates whether increased maternal salt intake during gestation and lactation (in the perinatal period) in C57BL/6 mice has an effect on blood pressure or renal function in the offspring and whether the C57BL/6 mouse is suitable as a model for perinatal salt exposure. To further investigate the underlying mechanisms and preventive measures, such a mouse model would offer both the advantage of a short generation time and the already established possibility of genetic manipulation. The excessive salt consumption of C57BL/6 females during gestation and lactation was achieved with a diet containing significantly increased sodium levels (high-salt diet: 3% sodium chloride, control diet: 0.22% sodium chloride). The male offspring with perinatal salt loading showed significantly decreased weight gain during the first days of life, which tended to persist into old age. The kidneys of the mice were assessed on the basis of various functional and structural parameters from birth and at 4 and 20 months under additional stress to the cardiovascular and renal systems (high salt and angiotensin-II administration). Perinatal salt loading had no effect on glomerular filtration rate, a marker of renal function, regardless of age and additional loading, nor did it result in a difference in urinary albumin excretion, which is considered an important indicator of renal tissue damage. In addition, no structural changes (glomeruli size and podocyte density) or differences in selected renal immune cell populations (Th17-cells, regulatory T-cells, IL-17A/IFN-γ/TNF-α-producing T-helper cells and macrophages) were detected by excessive maternal salt consumption. Analysis of blood pressure in 20-month-old offspring without and with the added burden of cardiovascular and renal systems also showed no changes due to perinatal salt exposure. In conclusion, unlike described in the rat model, the results in the C57BL/6 mouse model give no indication of blood pressure-relevant effects or influences on renal function of the offspring by increased maternal salt consumption in the perinatal period. Within the framework of this work, it can thus be shown that the establishment of a perinatal salt exposure model in the C57BL/6 mouse model without evidence of negative effects of perinatal salt exposure, as a long-term goal, does not seem to be target-oriented. In addition, by regularly examining the animals from birth to an advanced age of more than 20 months, these experiments were able to demonstrate the natural age-dependent changes in various parameters, such as glomerular filtration rate and renal structure, and to confirm the age of the animals as a relevant factor for renal function.