Stellenwert einer definierten Reduktion der Nephronanzahl für den arteriellen Blutdruck, die Myokardhypertrophie und die linksventrikuläre Funktion im Rattenmodell

Abstract

Die Ätiologie der essentiellen Hypertonie ist nicht ausreichend geklärt. Barry Brenner, Boston, postulierte 1988 im Rahmen seines pathophysiologischen Gesamtkonzeptes, dass die Anzahl an funktionsfähigen Nephronen einen unmittelbaren Einfluss auf den arteriellen Blutdruck nimmt. Je weniger funktionsfähige Nephrone vorliegen, desto höher sei der arterielle Blutdruck und umgekehrt. Direkte Auszählungen der Gesamtnephronzahl am lebenden Menschen sind nicht möglich. Um die Abhängigkeit des arteriellen Blutdruckes, der linksventrikulären Hypertrophie sowie der linksventrikulären diastolischen wie systolischen myokardialen Funktion von der Gesamtnephronzahl zu untersuchen, wurde in dieser Arbeit ein kombiniertes Tiermodell der definierten Nephrondosisreduktion eingeführt. Es wurden männliche oligonephrene MWF-Ratten verwendet, welche im Vergleich zu männlichen Wistar-Ratten eine um 40 % verminderte Gesamtnephronzahl aufweisen. Aus beiden Rattenstämmen nahmen wir schein-operierte Tiere und verglichen sie mit Ratten aus beiden Stämmen, bei denen zusätzlich eine 5/6-Nephrektomie durchgeführt wurde. Durch diese Kombination aus den Rattenstämmen und der operativen Reduktion der Nierenmasse gelang die definierte Reduktion der Nephronanzahl in vier Stufen von einer Nephrondosis (ND) von 1,0 in schein-operierten Wistar-Ratten bis hin zur minimalen Nephrondosis von ND=0,10 in 5/6-nephrektomierten MWF-Ratten. Es konnten somit kardio-vaskuläre Veränderungen in Abhängigkeit der Nephronzahl untersucht werden. In dieser Arbeit konnte der enge Zusammenhang zwischen der Gesamtzahl funktionsfähiger Nephrone und dem arteriellen systolischen Blutdruck auf qualitativer wie quantitativer Ebene belegt werden. Bereits die Reduktion der Nephronzahl um 40 % führt zu einem signifikanten Anstieg des systolischen Blutdruckes. Jede weitere Reduktionsstufe führt zu einem signifikanten Anstieg der systolischen Blutdruckwerte im Vergleich zur vorherigen Gruppe. Bei einer Restnephrondosis von ND=0,10 entwickelt sich eine schwere arterielle Hypertonie. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass mit fallender Gesamtnephronzahl das Ausmaß der linksventrikulären Hypertrophie zunimmt. Innerhalb des vierwöchigen Untersuchungszeitraumes trat eine signifikante Zunahme der linksventrikulären Masse bereits ab der ersten Reduktionsstufe auf eine Nephrondosis von ND=0,60 auf. Jede weitere Reduktion der Nephronzahl bedingte die weitere signifikante Verstärkung der linksventrikulären Hypertrophie. Somit gelang der Nachweis eines qualitativen und quantitativen Zusammenhanges zwischen der Nephronzahl und dem Grad der linksventrikulären Hypertrophie. Eine signifikante Einschränkung der linksventrikulären Funktion lässt sich im vierwöchigen Untersuchungszeitraum erst bei maximaler Reduzierung der Nephrondosis auf ND=0,10 nachweisen. Die linksventrikuläre Hypertrophie wird auf dieser Reduktionsstufe von einer diastolischen wie systolischen Dysfunktion begleitet. Die Gabe eines ACE- Hemmers konnte die negativen Folgen der Nephrondosisreduktion auf die myokardiale Morphologie und Funktion in allen Operationsgruppen vollständig verhindern. Es zeigte sich, dass auch bei hochgradiger Reduktion der Nephrondosis die Gabe eines ACE-Hemmers volle kardio-protektive Wirkung entfaltet.

The aetiology of essential hypertension remains unclear. B.Brenner, Boston was the first one who postulates, that the total number of nephrons is crucial in the genesis of essential hypertension: Less of one, more the other developed to one of the most important theories during the last decades in hypertension resource. It is not possible to count the total nephron number in vivo. To study the relationship between total nephron number and blood pressure, left ventricular morphology and left ventricular function we developed a new rat model of defined nephron reduction. We took MWF-rats and Wistar-rats. The MWF rat has a genetically determinated reduction in total nephron number called oligonephronia. In comparison to Wistar rats in MWF there is a 40 percent reduction in total nephron number. From both rat strains some underwent 5/6-nephrektomy. Because of the combination of the two strains and the surgical reduction of nephron mass we received four groups with defined nephron reduction. Wistar with a nephron-dose (ND) of 1, 0, MWF with an ND=0,6, WistarNx with ND=0,16 and MWFNx with ND=0,10. With this model it is possible to examine cardio-vascular changes in reliance on the total nephron number. It was possible to show a close relationship between the total nephron number and the systolic blood pressure. Each step of nephron reduction was accompanied by a significant rise in blood pressure. The some could be shown for the left ventricular mass. Nephron reduction is followed by left ventricular hypertrophy. Four weeks after nephrectomie we found a significant reduction in left ventricular function in the group of maximum nephron reduction. The deficit affected the diastolic as the systolic function. In our rat model angiotensin converting enzyme blockage via Ramipril had a very potential cardio-protective effect. All adaptations following the subtotal nephrectomy could be prevented by administration of Ramipril. Even between the two groups with the maximum (Wistar) and the minimum (MWFNx) of total nephron number there were no differences detectable.