Нокаут гена nos3 у мышей повышает чувствительность почек к фуросемиду

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Оксид азота (NO) регулирует почечную гемодинамику и ингибирует канальцевую реабсорбцию натрия. Образование NO катализируется NO-синтазами (NOS), актуально изучение роли отдельных NO-синтаз в реализации функций почек. Цель исследования – получение линии мышей с нокаутом гена nos3 (NOS KO) и оценка у них ионорегулирующей функции почек. Чистая линия мышей NOS KO выведена на основе линии мышей С57Bl/6 с использованием метода CRISPR-Cas9-редактирования. В физиологическое исследование было включено 39 животных (10 самок и 10 самцов мышей С57Bl/6; 10 самок и 9 самцов мышей NOS KO), генотипирование выполнено в возрасте 4 недель методами ПЦР и секвенирования. Для выявления отличий в транспорте натрия и калия в почках у мышей NOS KO были проведены эксперименты с оценкой экскреции ионов у животных при поении водой (контроль), при нагрузке NaCl (7.7 мкмоль/г) и введении петлевого диуретика. В контроле у мышей NOS KO и С57Bl/6 не выявлено различий в экскреции ионов натрия и калия. В условиях поступления избытка NaCl также не выявлено существенных межлинейных различий: экскреция натрия и калия возросла в 8.8 и 1.3 раза у мышей NOS KO и в 8.4 и 1.7 раза у мышей дикого типа соответственно. Натрийуретический эффект фуросемида (5 мкг/г) у мышей NOS KO был сильнее, чем у мышей С57Bl/6. Экскреция натрия почками составила 4.1 ± 0.3 мкмоль/г за 2 ч наблюдения у мышей NOS KO и 2.7 ± 0.2 мкмоль/г у мышей дикого типа (p < 0.001). Таким образом, в работе впервые выявлено повышение чувствительности к фуросемиду у мышей с нокаутом гена nos3, что может указывать на значимость активности эндотелиальной NO-синтазы для регуляции транспорта натрия в толстом восходящем отделе петли Генле.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. В. Кутина

Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова Российской академии наук; Санкт-Петербургский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: kutina_anna@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург

Г. В. Беляков

Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова Российской академии наук; Санкт-Петербургский государственный университет

Email: kutina_anna@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург

Е. В. Балботкина

Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова Российской академии наук

Email: kutina_anna@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург

А. В. Чиринскайте

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: kutina_anna@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург

Ю. В. Сопова

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: kutina_anna@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург

Е. И. Леонова

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: kutina_anna@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Elmarakby AA, Saad KM, Crislip GR, Sullivan JC (2023) Acute nitric oxide synthase inhibition induces greater increases in blood pressure in female versus male Wistar Kyoto rats. Physiol Rep 11(15): e15771. https://doi.org/10.14814/phy2.15771
  2. Huang PL (2000) Mouse models of nitric oxide synthase deficiency. J Am Soc Nephrol Suppl 16: S120–S123. https://doi.org/10.1681/ASN.V11suppl_2s120
  3. Hosseini N, Kourosh-Arami M, Nadjafi S, Ashtari B (2022) Structure, Distribution, Regulation, and Function of Splice Variant Isoforms of Nitric Oxide Synthase Family in the Nervous System. Curr Protein Pept Sci 23(8): 510–534. https://doi.org/10.2174/1389203723666220823151326
  4. Liu R, Juncos LA, Lu Y, Wei J, Zhang J, Wang L, Lai EY, Carlstrom M, Persson AEG (2023) The Role of Macula Densa Nitric Oxide Synthase 1 Beta Splice Variant in Modulating Tubuloglomerular Feedback. Compr Physiol 13(1): 4215–4229. https://doi.org/10.1002/cphy.c210043
  5. Noonan WT, Banks RO (1999) The role of nitric oxide in saline-induced natriuresis and diuresis in rats. Proc Soc Exp Biol Med 221(4): 376–381. https://doi.org/10.1046/j.1525-1373.1999.d01-95.x
  6. Lage RC, Campagnole-Santos MJ, Fontes MA, Santos RA (1999) Cardiovascular effects produced by nitric oxide-related drugs in the caudal ventrolateral medulla. Neuroreport 10(4): 731–735. https://doi.org/10.1097/00001756-199903170-00013
  7. Szentiványi M Jr, Park F, Maeda CY, Cowley AW Jr (2000) Nitric oxide in the renal medulla protects from vasopressin-induced hypertension. Hypertension 35(3): 740–745. https://doi.org/10.1161/01.hyp.35.3.740
  8. Tsutsui M, Shimokawa H, Morishita T, Nakashima Y, Yanagihara N (2006) Development of genetically engineered mice lacking all three nitric oxide synthases. J Pharmacol Sci 102(2): 147–154. https://doi.org/10.1254/jphs.cpj06015x
  9. Hyndman KA, Pollock JS (2013) Nitric oxide and the A and B of endothelin of sodium homeostasis. Curr Opin Nephrol Hypertens 22(1): 26–31. https://doi.org/10.1097/MNH.0b013e32835b4edc
  10. Wang T, Inglis FM, Kalb RG (2000) Defective fluid and HCO(3)(-) absorption in proximal tubule of neuronal nitric oxide synthase-knockout mice. Am J Physiol Renal Physiol 279(3): F518–F524. https://doi.org/10.1152/ajprenal.2000.279.3.F518
  11. Lu Y, Wei J, Stec DE, Roman RJ, Ge Y, Cheng L, Liu EY, Zhang J, Hansen PB, Fan F, Juncos LA, Wang L, Pollock J, Huang PL, Fu Y, Wang S, Liu R (2016) Macula Densa Nitric Oxide Synthase 1β Protects against Salt-Sensitive Hypertension. J Am Soc Nephrol 27(8): 2346–2356. https://doi.org/10.1681/ASN.2015050515
  12. Hyndman KA, Boesen EI, Elmarakby AA, Brands MW, Huang P, Kohan DE, Pollock DM, Pollock JS (2013) Renal collecting duct NOS1 maintains fluid-electrolyte homeostasis and blood pressure. Hypertension 62(1): 91–98. https://doi.org/10.1161/HYPERTENSIONAHA.113.01291
  13. Hyndman KA, Mironova EV, Giani JF, Dugas C, Collins J, McDonough AA, Stockand JD, Pollock JS (2017) Collecting Duct Nitric Oxide Synthase 1ß Activation Maintains Sodium Homeostasis During High Sodium Intake Through Suppression of Aldosterone and Renal Angiotensin II Pathways. J Am Heart Assoc 6(10): e006896. https://doi.org/10.1161/JAHA.117.006896
  14. Mendoza LD, Hyndman KA (2019) The contribution of collecting duct NOS1 to the concentrating mechanisms in male and female mice. Am J Physiol Renal Physiol 317(3): F547–F559. https://doi.org/10.1152/ajprenal.00180.2019
  15. Kopkan L, Hess A, Husková Z, Cervenka L, Navar LG, Majid DS (2010) High-salt intake enhances superoxide activity in eNOS knockout mice leading to the development of salt sensitivity. Am J Physiol Renal Physiol 299(3): F656–F663. https://doi.org/10.1152/ajprenal.00047.2010
  16. Takahashi T, Harris RC (2014) Role of endothelial nitric oxide synthase in diabetic nephropathy: Lessons from diabetic eNOS knockout mice. J Diabetes Res 2014: 590541. https://doi.org/10.1155/2014/590541
  17. Kosugi T, Heinig M, Nakayama T, Matsuo S, Nakagawa T (2010) eNOS knockout mice with advanced diabetic nephropathy have less benefit from renin-angiotensin blockade than from aldosterone receptor antagonists. Am J Pathol 176(2): 619–629. https://doi.org/10.2353/ajpath.2010.090578
  18. Gao Y, Stuart D, Takahishi T, Kohan DE (2018) Nephron-Specific Disruption of Nitric Oxide Synthase 3 Causes Hypertension and Impaired Salt Excretion. J Am Heart Assoc 7(14): e009236. https://doi.org/10.1161/JAHA.118.009236
  19. Litscher ES, Wassarman PM (2010) Isolation and manipulation of mouse gametes and embryos. Methods Enzymol 476: 73–84. https://doi.org/10.1016/S0076-6879(10)76005-5
  20. Doe B, Brown E, Boroviak K (2018) Generating CRISPR/Cas9-Derived Mutant Mice by Zygote Cytoplasmic Injection Using an Automatic Microinjector. Methods Protoc 1(1): 5. https://doi.org/10.3390/mps1010005
  21. Hasegawa A, Mochida K, Ogonuki N, Hirose M, Tomishima T, Inoue K, Ogura A (2017) Efficient and scheduled production of pseudopregnant female mice for embryo transfer by estrous cycle synchronization. J Reprod Dev 63(6): 539–545. https://doi.org/10.1262/jrd.2017-068
  22. Preece C, Alghadban S, Bouchareb A, Moralli D, Biggs D, Davies B (2021) Replacement of surgical vasectomy through the use of wild-type sterile hybrids. Lab Anim (NY) 50(2): 49–52. https://doi.org/10.1038/s41684-020-00692-w
  23. Truett GE, Heeger P, Mynatt RL, Truett AA, Walker JA, Warman ML (2000) Preparation of PCR-quality mouse genomic DNA with hot sodium hydroxide and tris (HotSHOT). Biotechniques 29(1): 52–54. https://doi.org/10.2144/00291bm09
  24. Kutina AV, Golosova DV, Marina AS, Shakhmatova EI, Natochin YV (2016) Role of Vasopressin in the Regulation of Renal Sodium Excretion: Interaction with Glucagon-Like Peptide-1. J Neuroendocrinol 28(4). https://doi.org/10.1111/jne.12367
  25. Kutina AV, Marina AS, Shakhmatova EI, Natochin YV (2013) Physiological mechanisms for the increase in renal solute-free water clearance by a glucagon-like peptide-1 mimetic. Clin Exp Pharmacol Physiol 40(8): 510–517. https://doi.org/10.1111/1440-1681.12119
  26. Veiras LC, Girardi ACC, Curry J, Pei L, Ralph DL, Tran A, Castelo-Branco RC, Pastor-Soler N, Arranz CT, Yu ASL, McDonough AA (2017) Sexual Dimorphic Pattern of Renal Transporters and Electrolyte Homeostasis. J Am Soc Nephrol 28(12): 3504–3517. https://doi.org/10.1681/ASN.2017030295.
  27. McDonough AA, Layton AT (2023) Sex differences in renal electrolyte transport. Curr Opin Nephrol Hypertens 32(5): 467–475. https://doi.org/10.1097/MNH.0000000000000909
  28. Riazi S, Tiwari S, Sharma N, Rash A, Ecelbarger CM (2009) Abundance of the Na-K-2Cl cotransporter NKCC2 is increased by high-fat feeding in Fischer 344 X Brown Norway (F1) rats. Am J Physiol Renal Physiol 296(4): F762–F770. https://doi.org/10.1152/ajprenal.90484.2008
  29. Rieg T, Bundey RA, Chen Y, Deschenes G, Junger W, Insel PA, Vallon V (2007) Mice lacking P2Y2 receptors have salt-resistant hypertension and facilitated renal Na+ and water reabsorption. FASEB J 21(13): 3717–3726. https://doi.org/10.1096/fj.07-8807com
  30. Jonassen TE, Brond L, Torp M, Graebe M, Nielsen S, Skott O, Marcussen N, Christensen S (2003) Effects of renal denervation on tubular sodium handling in rats with CBL-induced liver cirrhosis. Am J Physiol Renal Physiol 284(3): F555–F563. https://doi.org/10.1152/ajprenal.00258.2002
  31. Riazi S, Madala-Halagappa VK, Hu X, Ecelbarger CA (2006) Sex and body-type interactions in the regulation of renal sodium transporter levels, urinary excretion, and activity in lean and obese Zucker rats. Gend Med 3(4): 309–327. https://doi.org/10.1016/s1550-8579(06)80219-6
  32. Ramseyer VD, Ortiz PA, Carretero OA, Garvin JL (2016) Angiotensin II-mediated hypertension impairs nitric oxide-induced NKCC2 inhibition in thick ascending limbs. Am J Physiol Renal Physiol 310(8): F748–F754. https://doi.org/10.1152/ajprenal.00473.2015
  33. Ortiz PA, Hong NJ, Wang D, Garvin JL (2003) Gene transfer of eNOS to the thick ascending limb of eNOS-KO mice restores the effects of L-arginine on NaCl absorption. Hypertension 42(4): 674–679. https://doi.org/10.1161/01.HYP.0000085561.00001.81
  34. Nisoli E, Clementi E, Paolucci C, Cozzi V, Tonello C, Sciorati C, Bracale R, Valerio A, Francolini M, Moncada S, Carruba MO (2003) Mitochondrial biogenesis in mammals: The role of endogenous nitric oxide. Science 299(5608): 896–899. https://doi.org/10.1126/science.1079368

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема делеции в гене nos3. Подчеркнута последовательность интрона, более крупным и жирным шрифтом выделена последовательность, делетированная у мышей NOS KO.

Скачать (103KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Соматометрические показатели самцов (♂) и самок (♀) мышей NOS KO и дикого типа (C57Bl/6). (a) – Масса тела мышей в возрасте от 3 до 9 месяцев. (b) – Длина тела мышей в возрасте 9 месяцев. Значимость различий (p < 0.05): * – при сравнении мышей двух линий, # – при сравнении самок и самцов.

Скачать (113KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Экскреция ионов натрия (a) и калия (b) почками за 2 ч у самцов (♂) и самок (♀) мышей NOS KO и дикого типа (C57Bl/6) после введения воды в объеме 10 мкл/г. Значимость различий (p < 0.05): # – при сравнении самок и самцов.

Скачать (124KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Экскреция ионов натрия (a) и калия (b) почками за 2 ч у самцов (♂) и самок (♀) мышей NOS KO и дикого типа (C57Bl/6) после нагрузочной пробы NaCl (7.7 мкмоль/г). Значимость различий (p < 0.05): # – при сравнении самок и самцов.

Скачать (114KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Экскреция ионов натрия (a) и калия (b) почками за 2 ч у самцов (♂) и самок (♀) мышей NOS KO и дикого типа (C57Bl/6) после инъекции 5 мкг/г фуросемида.

Скачать (113KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Динамика экскреции ионов натрия почками у самцов (♂) и самок (♀) мышей NOS KO и дикого типа (C57Bl/6) после инъекции 5 мкг/г фуросемида. Значимость различий (p < 0.05): & – при межгрупповых сравнениях в отдельных временных точках. Базальный натрийурез (0 мин) оценивался по собранным в утренний период пробам мочи у животных без воздействия.

Скачать (129KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025