Einfluss verschiedener Erkrankungen der Nieren und harnableitenden Wege auf die renale Ausscheidung von Vitamin A, Retinol-Bindungsprotein und Tamm- Horsfall-Protein bei Hunden

Abstract

Hunde und andere Carnivoren unterscheiden sich vom Menschen und vielen anderen Tierarten durch eine physiologisch besonders hohe Retinylesterkonzentration, die in einer erhoehten Vitamin-A-Gesamtkonzentration im Blut resultiert. Der Mensch und andere Tierarten verfügen nur im Rahmen von Vitamin-A-Intoxikationen über aehnlich hohe Werte an lipoproteingebundenen Retinylestern. Darüber hinaus scheiden Hunde an Tamm-Horsfall Glykoprotein (THP) gebundenes lipophiles Vitamin A mit dem Harn aus. Für den Menschen sind zahlreiche Funktionen für das Tamm-Horsfall Protein bekannt, die aber zum Teil noch nicht vollstaendig aufgeklaert sind. Bisher wurde THP als Traegerprotein für lipophile Vitamin-A-Verbindungen im Harn aber nur für den Hund und andere Caniden beschrieben. In der Humanmedizin werden sowohl das THP als auch das Retinol-Bindungsprotein (RBP) als Marker für die Funktionstüchtigkeit des zugehoerigen Tubulusabschnittes verwandt. Zahlreiche humanmedizinische Untersuchungen konnten die Beeinflussung der Proteine durch Nierenerkrankungen nachweisen. Für den Hund existieren nur wenige Untersuchungen zur Beeinflussung von RBP, THP und den damit zusammenhaengenden Vitamin-A-Stoffwechsel durch Erkrankungen. Deshalb wurde, unter besonderer Berücksichtigung der klinischen Anwendbarkeit,untersucht, ob das RBP und das THP sowie der Vitamin-A-Stoffwechsel im Blut und/oder im Harn durch Erkrankungen der Niere bzw. durch praerenale Azotaemien oder Cystitis beeinflusst werden. Eingebunden in die Fragestellung war die Untersuchung der renalen Verteilung des RBP und des THP mit Hilfe von immunhistologischen Untersuchungen. Dazu wurden Blut- und Harnproben von 22 Hunden mit Niereninsuffizienz,Nierenwertveraenderungen oder Cystitis klinisch-chemisch sowie mit Hilfe der Umkehrphasen-Hochdruck-Flüssigkeits-Chromatographie (RP- HPLC) auf ihren Vitamin-A-Gehalt und die Vitamin-A-Zusammensetzung untersucht. Der semiquantitative Nachweis des RBP und des THP im Harn erfolgte nach elektrophoretischer Trennung im Western-Blot. Die renale Verteilung des RBP und des THP wurde immunhistologisch an Formalin fixierten und Paraplast eingebetteten histologischen Gewebeschnitten (Niere) von 77 nierenkranken Hunden durchgeführt. Der Vitamin-A-Stoffwechsel sowie RBP und THP unterliegen beim Hund dem Einfluss von Nierenerkrankungen. Dabei ist sowohl die Plasma- Konzentration als auch der Gehalt an Vitamin A, RBP und THP in den Nieren und im Harn veraendert. Die akuten Niereninsuffizienzen führen zu einem Anstieg des Vitamin A im Blut und im Harn, wobei insbesondere der Retinylestergehalt gesteigert ist, waehrend die Retinolkonzentration relativ niedrig ist. Bemerkenswert ist, dass die Vitamin-AKonzentration im Serum erhoeht ist und gleichzeitig vermehrt Vitamin A über die Niere ausgeschieden wird. Hieraus laesst sich schlussfolgern, dass die Vitamin-A-Homoeostase renalen Regulationsmechanismen untersteht. Die chronisch nierenkranken Hunde zeigten nur einen leichten Anstieg von Vitamin A im Blut, wobei das Retinol dominierte, waehrend die Ester reduziert waren. Die Hunde mit Nierenwerterhoehungen aufgrund anderer Erkrankungen verfügten durchschnittlich über Vitamin-A-Werte, die mit denen von gesunden Vergleichshunden übereinstimmten. Dagegen liessen sich bei den an einer Cystitis erkrankten Hunden erniedrigte Serum-Vitamin-A-Konzentrationen nachweisen. RBP und THP reagieren aufgrund ihrer verschiedenen Lokalisation und Stoffwechselwege in unterschiedlichem Masse auf Nierenerkrankungen: Bei Schaedigung des proximalen Tubulus ist die tubulaere Rückresorption reduziert, wodurch weniger RBP rückresorbiert wird. Deshalb wird vermehrt RBP mit dem Harn ausgeschieden.Dementsprechend weniger RBP kann in den Epithelzellen des proximalen Tubulus nachgewiesen werden. Bei Schaedigung des distalen Tubulus wird weniger THP produziert, wodurch sowohl die Menge an ausgeschiedenem Protein als auch an gespeichertem THP reduziert ist. Aufgrund dieser Mechanismen bietet die wenig invasive Harnprobenentnahme und anschliessende Elektrophorese zusammen mit einer pathologischen Untersuchung und der immunhistologischen Untersuchung einer Nierenbiopsie wertvolle und eindeutige Aussagemoeglichkeiten über den Ort der Schaedigung sowie die Funktionalitaet des Tubulus.

Dogs and other carnivores differ from the human being and many other species in their physiological extremely high concentration of retinyl esters, which results in an increased total concentration of vitamin A in blood. The human being and other animal species have similar high values of lipoprotein-bound retinyl esters only within vitamin-A-intoxications. In addition to this, dogs excrete Tamm-Horsfall (THP) glycoprotein lipophil-bound vitamin A with their urine. Several functions of the Tamm-Horsfall protein are known for human beings, but they have only in part been entirely elucidated so far.Up to the present THP has been known as a carrier-protein for dogs and other canides.In human medicine both the THP and the retinol-binding protein (RBP) are used as markers for the functional efficiency of the respective tubule-segment. Numerous studies in the field of human medicine could furnish proof of the influence of kidney diseases on proteins. For the dog only a few studies have been carried out about the influence of diseases on the RBP, the THP and the therewith dependent vitamin-Ametabolism. For that reason and taking into special consideration the clinical applicability of such a study, it was researched, if kidney diseases, perenal azotaemias or cystitis respectively influence the RBP and the THP as well as the vitamin-A-metabolism in blood and/or in urine. The point in question included the analysis of the renal distribution of the RBP and the THP by means of immunhistological investigations. Hence, in order to establish their vitamin-A-content and vitamin-A-structure, blood and urine samples of 22 dogs with renal insuffiency, renal-value-modifications or cystitis were tested clinically- chemically as well as by means of reversible phase - high pressure liquid chromatography (RP-HPLC). The electrophoretic separation in the Western-Blot led to the semiquantative evidence of the RBP and the THP in urine. The renal distribution of the RBP and the THP was established immunhistologically on - fixed to formalin and paraplast embedded - histological tissue sections (kidney) of 77 dogs with kidney diseases. With dogs vitamin-A-metabolism as well as the RBP and the THP are subject to kidney diseases. In this case the plasma-concentration as well as the content of vitamin A, RBP and THP are modified in kidneys and in urine. Acute renal insuffiencies lead to an increase of vitamin A in blood and in urine; while the content of retinyl esters is particulary increased, whereas the concentration of retinol is relatively low. Remarkable is the fact, that while the concentration of vitamin A is increased in serum, at the same time more vitamin A excreted through the kidneys. Based on there results can be concluded, that the vitamin-A-homeostasis underlies renal regulatory mechanisms. Dogs with chronic renal diseases evinced only a slight rise of vitamin A in blood, while retinol predominated, whereas the esters were reduced. Dogs with increased renal values due to other diseases had on average the same vitamin-A-values as other comparative healthy dogs. On the other hand it was observed that dogs with cystitis had decreased serum-vitamin-A-concentrations. As a result of their different localization and metabolic pathways, RBP and THP react to different extent to kidney diseases. If the proximal tubule ist affected, the tubular reabsportion is reduced and consequently less RBP is reabsorbed. Therefore an increased amonut of RBP is excreted with the urine. Subsequently less RBP can be detected in the epithelilal cells of the proximal tubule. If the distal tubule is affected, less THP is produced, which leads consequently to a reduced amount of excreted protein as well as of the accumulated THP. On account of these mechanims, the litte invasive urine sampling and the subsequent electrophoreses together with the immunhistological and pathological investigations of a kidney biopsy deliver valuable and explicit evidence about the localization of the impairment as well as of the functionality of the tubule.