Homöostase des Parathormons (PTH) beim Bartter-Syndrom

Die Nebenschilddrüsen spielen eine zentrale physiologische Funktion, indem sie die Calciumspiegel im Blut, insbesondere die Konzentrationen an ionisiertem Calcium im Blut, innerhalb eines sehr engen Bereichs halten. Sie tun dies, indem sie die minütliche Freisetzung von Parathormon (PTH) in den Kreislauf modulieren. Solche Veränderungen wirken sich fast unmittelbar auf die Kalziumausscheidung im Urin und auf den Kalziumausfluss aus den Knochen aus und beeinflussen, wenn sie über Stunden oder Tage anhalten, den renalen Vitamin-D-Stoffwechsel und letztendlich die Effizienz der intestinalen Kalziumabsorption. Die Fähigkeit der Hauptzellen der Nebenschilddrüse, kleine Änderungen des ionisierten Calciumspiegels im Blut zu erkennen, die PTH-Freisetzung entsprechend zu modifizieren und diese adaptiven Reaktionen auszulösen, wird durch einen Calcium-Sensing-Rezeptor (CaSR) vermittelt, der sich an der Zelloberfläche befindet.

Die Bedeutung des CaSR im Nebenschilddrüsengewebe geht über seine traditionelle Rolle als Modifikator der kalziumregulierten PTH-Sekretion hinaus und bezieht andere Schlüsselkomponenten der Nebenschilddrüsenfunktion mit ein, die bei klinischen Erkrankungen, die durch übermäßige Nebenschilddrüsenaktivität wie Hyperparathyreoidismus gekennzeichnet sind, häufig abnormal sind. Dazu gehören Störungen in der Kontrolle der PTH-Gentranskription und Hormonsynthese und die Entwicklung einer Nebenschilddrüsenvergrößerung aufgrund von Gewebehyperplasie.

PTH wirkt hauptsächlich auf die renale proximale Tubulus-Phosphor (Pi)-Reabsorption und Knochen-Osteoklasten-Calcium- und Pi-Resorption. CASR wird auch im Nephron Thick Ascending Limb (TAL) exprimiert, wo es mit dem luminalen Kalium-ROMK-Kanal interagiert. Mutationen in mehreren TAL-Kanälen und -Proteinen (einschließlich ROMK, NKCC2, ClCKb, Barttin und CASR) verursachen das Bartter-Syndrom (BS), eine normotensive hypokaliämische Tubulopathie. Während die Auswirkungen von CASR-Mutationen auf die ROMK-Funktion in der Niere beschrieben wurden, ist nicht bekannt, ob ROMK-Mutationen irgendwelche Auswirkungen auf die CASR-Funktion oder die PTH-Regulierung haben. Wir beschreiben hier eine Gruppe von Kindern und Jugendlichen mit Typ-II-BS (aufgrund von Mutationen in ROMK) mit abnormaler PTH-Homöostase.

Vorläufige Daten:

Wir verglichen Labordaten von 12 Kindern mit Typ-II-BS (4M, 8F) und 17 Kindern (7M, 10F) mit Typ-IV-BS (d/t-Mutationen im Barttin-Gen, einer Beta-Untereinheit des ClCKb-basolateralen Chloridkanals in der TAL ), folgten in den letzten 10 Jahren in unserem Zentrum. Insgesamt wurden 86 und 105 Datensätze von Blut- und Urinanalysen (durchschnittliche Datensätze/pt: 7,3 ± 4,1 und 6,9 ± 2,9) für BS Typ II bzw. IV analysiert. Die Kaliumspiegel waren bei allen BS-II-Kindern ohne zusätzliche Kaliumspiegel normal Salzergänzung, wohingegen BS-IV-Kinder gewöhnlich leicht hypokaliämisch waren. Die geschätzte GFR bleibt bei allen Kindern normal. Es bestand keine Hypomagnesiämie. Die durchschnittlichen PTH-Werte waren bei BS-II signifikant höher (102 ± 39 vs. 46 ± 24 pg/ml bei BS-IV, p < 0,001) und lagen in 93 % der Fälle über der oberen Normgrenze gegenüber 13 % bei BS-IV (p <0,001). Die 25(OH)-Vitamin-D-Spiegel waren nicht unterschiedlich. Das Gesamtserumkalzium war bei BS-II leicht verringert (innerhalb des normalen Bereichs) und das Serum-Pi erhöht, sowohl in absoluten Werten als auch altersnormalisiert (PiSDS). Die Schwelle für die Phosphatausscheidung (TpGFR) war bei BS-II etwas höher. Es gab keinen Unterschied im Grad der Hyperkalziurie zwischen den Gruppen. Basierend auf diesen vorläufigen Daten schlossen wir, dass die erhöhten PTH-Spiegel nur bei Typ-II-BS nicht mit einer Abnahme der GFR- oder Vitamin-D-Spiegel oder einem verringerten Serumkalzium oder einer Hyperkalziurie zusammenhängen. Die erhöhten Pi-Spiegel sind mit einer Abnahme der Phosphatausscheidung verbunden, korrelieren jedoch nicht mit den PTH-Spiegeln. Die Möglichkeit, dass eine Mutation in ROMK über eine mögliche Wechselwirkung mit CASR eine Fehlregulation der PTH-Sekretion verursachen kann, sollte nun untersucht werden.

Methoden:

Das Untersuchungsprotokoll wurde dem lokalen Komitee für Menschenversuche vorgelegt. Die Einwilligung nach Aufklärung wird von betroffenen Kindern (oder jungen Erwachsenen) und ihren Eltern eingeholt.

Wir erwarten, 5 Patienten aus jeder BS-Untergruppe zu rekrutieren. Zusätzlich werden wir 5 normale Freiwillige rekrutieren, die als zusätzliche Kontrollgruppe dienen.

Die Probanden werden während der 2-tägigen Aufnahme in die allgemeine pädiatrische Abteilung wie zuvor beschrieben bewertet . Am ersten Studientag 2 h I.V. Infusionen von Natriumcitrat werden durchgeführt, um die Konzentrationen an ionisiertem Calcium im Blut schrittweise auf einen Wert von mindestens 0,2 mmol/l unter den Werten vor der Infusion zu senken; Die Dosis von Natriumcitrat liegt üblicherweise im Bereich von 28–118 mg/kg/h. Blutproben für Messungen von ionisiertem Calcium und PTH werden 30, 15 und 0 min vor und alle 10 min während Natriumcitrat-Infusionen entnommen. Am folgenden Tag werden 2-stündige IV-Infusionen mit 10 % Calciumgluconat durchgeführt, um die ionisierten Calciumkonzentrationen im Blut allmählich auf einen Wert von mindestens 0,2 mmol/l über den Werten vor der Infusion anzuheben. Die Dosis von Calciumgluconat liegt üblicherweise im Bereich von 2-8 mg/kg/h. Blutproben für Messungen von ionisiertem Calcium und PTH werden wie zuvor für Infusionen von Natriumcitrat beschrieben erhalten. Der Durchschnitt der Messungen, die 30, 15 und 0 min vor Beginn jeder Infusion erhalten wurden, wird verwendet, um die Basalwerte für ionisiertes Calcium im Blut und Serum-PTH für jeden Studientag zu bestimmen.

Der ionisierte Kalziumspiegel im Blut wird während Kalziuminfusionen mit einer kalziumspezifischen Elektrode (Radiometer ICA-II, Kopenhagen, Dänemark) überwacht; Blutproben werden anaerob entnommen und unmittelbar danach Messungen durchgeführt. Serumproben für PTH-Bestimmungen werden unmittelbar nach der Entnahme durch Zentrifugation getrennt, auf festem CO2 schockgefroren und bis zum Test bei -70 °C gelagert. Die Spiegel des ionisierten Kalziums werden nach Beendigung der Kalziuminfusionen überwacht, bis die Werte auf die Ausgangswerte zurückgekehrt sind.

Die sigmoidale Kurve, die die Beziehung zwischen ionisiertem Calcium im Blut und Serum-PTH-Spiegeln beschreibt, wird für jede Studienperson unter Verwendung der kombinierten Ergebnisse bestimmt, die während Natriumcitrat- und Calciumgluconat-Infusionen erhalten wurden. Gemäß dem Vier-Parameter-Modell stellt der Sollwert für die kalziumregulierte PTH-Freisetzung die ionisierte Kalziumkonzentration dar, bei der die Serum-PTH-Spiegel in der Mitte zwischen dem während Hypokalzämie erreichten Maximalwert und dem während Hyperkalzämie erreichten Minimalwert liegen, wie zuvor berichtet.

Ergebnisse, die während Calciumgluconat-Infusionen erhalten wurden, werden separat analysiert, um die hemmende Wirkung einer Erhöhung der ionisierten Calciumkonzentrationen im Blut auf die PTH-Freisetzung zu beurteilen. Um die lineare Anpassung der Daten zu verbessern, werden die Serum-PTH-Spiegel, ausgedrückt als natürlicher Logarithmus (ln) der Prozentwerte vor der Infusion, gegen die entsprechende ionisierte Kalziumkonzentration im Blut in jedem 10-Minuten-Intervall wie zuvor beschrieben aufgetragen.

Statistische Analyse:

Die lineare Regressionsanalyse wird mit der Methode der kleinsten Quadrate durchgeführt, und die Werte für Steigung und y-Achsenabschnitt werden mit der t-Statistik verglichen. Ein monoexponentieller Kurvenanpassungsalgorithmus der Form y = Ae-2kt + B wird auch verwendet, um die krummlinige Beziehung zwischen ionisiertem Calcium im Blut und Serum-PTH-Spiegeln während der I.V. Kalziuminfusionen; diese Ergebnisse werden als Mittelwerte mit 95 %-Konfidenzintervallen dargestellt.