Parathyroid hormon (PTH) homeostase i Bartter syndrom

Biskjoldbruskkjertlene spiller en sentral fysiologisk funksjon ved å opprettholde blodkalsiumnivåer, spesielt blodioniserte kalsiumkonsentrasjoner, innenfor et veldig smalt område. De gjør det ved å modulere frigjøringen av parathyroidhormon (PTH) fra minutt til minutt i sirkulasjonen. Slike endringer har nesten umiddelbare effekter på kalsiumutskillelse i urinen og på kalsiumutstrømning fra bein og, hvis de varer i timer eller dager, påvirker nyrenes vitamin D-metabolisme og til slutt effektiviteten av intestinal kalsiumabsorpsjon. Kapasiteten til hovedcellene i parathyroid til å oppdage små endringer i blodets ioniserte kalsiumnivåer, modifisere PTH-frigjøring tilsvarende, og initiere disse adaptive responsene, formidles av en kalsium-sensing-reseptor (CaSR) lokalisert på celleoverflaten.

Betydningen av CaSR i biskjoldbruskkjertelen strekker seg utover dens tradisjonelle rolle som en modifisering av kalsiumregulert PTH-sekresjon til å involvere andre nøkkelkomponenter i biskjoldbruskkjertelfunksjonen som ofte er unormale ved kliniske lidelser preget av overdreven biskjoldbruskkjertelaktivitet som hyperparatyreoidisme. Disse inkluderer forstyrrelser i kontrollen av PTH-gentranskripsjon og hormonsyntese og utvikling av biskjoldbruskkjertelforstørrelse på grunn av vevshyperplasi.

PTH virker hovedsakelig på nyreproksimal tubulus fosfor (Pi) reabsorpsjon og ben osteoklast kalsium og Pi resorpsjon. CASR uttrykkes også i nefrontykk ascenderende lem (TAL), der den samhandler med luminal kalium ROMK-kanal. Mutasjoner i flere TAL-kanaler og proteiner (inkludert ROMK, NKCC2, ClCKb, Barttin og CASR) forårsaker Bartter syndrom (BS), en normotensiv hypokalemisk tubulopati. Mens effekten av CASR-mutasjoner på ROMK-funksjonen i nyrene er beskrevet, er det ukjent om ROMK-mutasjoner har noen effekt på CASR-funksjonen eller PTH-reguleringen. Vi beskriver her en gruppe barn og unge med type II BS (pga mutasjoner i ROMK) med unormal PTH-homeostase.

Foreløpige data:

Vi sammenlignet laboratoriedata fra 12 barn med type II BS (4M, 8F) og 17 barn (7M, 10F) med type IV BS (d/t-mutasjoner i Barttin-genet, en beta-underenhet av den ClCKb basolaterale kloridkanalen i TAL) ), fulgt i senteret vårt de siste 10 årene. Totalt 86 og 105 datasett med blod- og urinanalyser (gjennomsnittlig datasett/pt: 7,3±4,1 og 6,9±2,9), for henholdsvis type II og IV BS, ble analysert. Kaliumnivåene var normale i alle BS-II barn uten tillegg salttilskudd, mens BS-IV-barn vanligvis var mildt hypokalemiske. Estimert GFR forblir normal hos alle barn. Det var ingen hypomagnesemi. Gjennomsnittlige PTH-verdier var signifikant høyere i BS-II (102±39 vs 46±24 pg/ml i BS-IV, p<0,001) og var over øvre normalgrense i 93 % av tilfellene mot 13 % i BS-IV (p <0,001). Nivåene av 25(OH) vitamin D var ikke forskjellige. Totalt serumkalsium var mildt redusert (innenfor normalområdet) og serum Pi økte i BS-II, både i absolutte verdier eller når normalisert for alder (PiSDS). Terskelen for fosfatutskillelse (TpGFR) var litt høyere i BS-II. Det var ingen forskjell i graden av hyperkalsiuri mellom gruppene. Basert på disse foreløpige dataene konkluderte vi med at de forhøyede PTH-nivåene kun i type II BS ikke er relatert til en reduksjon i GFR- eller vitamin D-nivåer eller redusert serumkalsium eller hyperkalsiuri. De forhøyede Pi-nivåene er assosiert med en reduksjon i fosfatutskillelse, men er ikke korrelert med PTH-nivåer. Muligheten for at en mutasjon i ROMK kan forårsake en dysregulering av PTH-sekresjon via mulig interaksjon med CASR bør nå undersøkes.

Metoder:

Undersøkelsesprotokollen er forelagt den lokale komité for menneskelig eksperimentering. Informert samtykke vil bli innhentet fra berørte barn (eller unge voksne) og deres foreldre.

Vi forventer å rekruttere 5 pasienter fra hver BS-undergruppe. I tillegg vil vi rekruttere 5 normale frivillige til å fungere som en ekstra kontrollgruppe.

Forsøkspersonene vil bli evaluert under 2-dagers innleggelser til den generelle barneavdelingen som tidligere beskrevet. På den første studiedagen, 2-t I.V. infusjoner av natriumsitrat vil bli gjort for å gradvis senke blod ionisert kalsiumkonsentrasjon til et nivå på minst 0,2 mmol/L under preinfusjonsverdiene; dosen av natriumsitrat varierer vanligvis fra 28-118 mg/kg/t. Blodprøver for målinger av ionisert kalsium og PTH vil bli tatt 30, 15 og 0 minutter før og hvert 10. minutt under natriumsitratinfusjoner. Dagen etter vil 2-timers IV-infusjoner av 10 % kalsiumglukonat bli utført for gradvis å øke blodkonsentrasjonen av ionisert kalsium til et nivå som er minst 0,2 mmol/L over preinfusjonsverdiene. Dosen av kalsiumglukonat varierer vanligvis fra 2-8 mg/kg/t. Blodprøver for målinger av ionisert kalsium og PTH vil bli tatt som beskrevet tidligere for infusjoner av natriumsitrat. Gjennomsnittet av målinger oppnådd 30, 15 og 0 minutter før start av hver infusjon vil bli brukt til å bestemme basalverdier for blodionisert kalsium og serum-PTH for hver studiedag.

Blodioniserte kalsiumnivåer vil bli overvåket under kalsiuminfusjoner ved bruk av en kalsiumspesifikk elektrode (Radiometer ICA-II, København, Danmark); blodprøver vil bli tatt anaerobt, og målinger vil bli tatt umiddelbart etterpå. Serumprøver for PTH-bestemmelser vil bli separert ved sentrifugering umiddelbart etter innsamling, hurtigfryst på fast CO2 og lagret ved -70 oC frem til analyse. Nivåer av ionisert kalsium vil bli overvåket etter stopp av kalsiuminfusjoner inntil verdiene er tilbake til baseline-nivåene.

Den sigmoide kurven som beskriver forholdet mellom blodionisert kalsium og serum-PTH-nivåer vil bli bestemt for hvert studieobjekt ved å bruke de kombinerte resultatene oppnådd under natriumsitrat- og kalsiumglukonatinfusjoner. I henhold til modellen med fire parametere representerer innstillingspunktet for kalsiumregulert PTH-frigjøring den ioniserte kalsiumkonsentrasjonen der serum-PTH-nivåene er midtveis mellom maksimalverdien oppnådd under hypokalsemi og minimumsverdien oppnådd under hyperkalsemi, som rapportert tidligere.

Resultater oppnådd under kalsiumglukonatinfusjoner vil bli analysert separat for å vurdere den hemmende effekten av økende blodionisert kalsiumkonsentrasjon på PTH-frigjøring. For å forbedre den lineære tilpasningen av dataene, vil serum-PTH-nivåer, uttrykt som den naturlige logaritmen (ln) av prosent preinfusjonsverdier, plottes mot den tilsvarende blodioniserte kalsiumkonsentrasjonen ved hvert 10-minutters intervall som tidligere beskrevet.

Statistisk analyse:

Lineær regresjonsanalyse vil bli gjort ved hjelp av minste kvadraters metode, og helnings- og y-avskjæringsverdier vil bli sammenlignet ved hjelp av t-statistikken. En mono-eksponentiell kurvetilpasningsalgoritme av formen y =A e-2kt + B vil også bli brukt for å undersøke det krumlinjede forholdet mellom blodionisert kalsium og serum PTH-nivåer under I.V. kalsiuminfusjoner; disse resultatene vil bli presentert som gjennomsnittsverdier med 95 % konfidensintervall.