Vliv glukocortikoidů na metabolismus vitamínu D

Autoři: E. SPANOS, KW COLSTON a I. MACINTYRE

Endocrine Unit, Royal Postgraduate Medical School, Ducane Road, London W12 OHS, Anglie

Rok vydání: ("přijato 5. ledna 1977")

Zdroj: https://febs.onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1016/0014-5793(77)80056-2

Pozn. Test na kuřatech. Základní pojmy k tématu byly již vysvětleny zde.

1. Úvod             

Vitamin Dj je v játrech a dalších tkáních hydroxylován na 25-hydroxycholekalciferol ((25-OH ) D3) [1] a dále se ledvinami převádí na 1,25- dihydroxycholekalciferol ((l, 25-OH ) 2D3) v hormonální formě vitaminu D3 [2].

Byly předloženy důkazy o tom, že obsah vápníku a fosforu ve stravě [3,4] l, 25 (OH ) 2D3 sám [5], paratyroidní hormon [6] a prolaktin [7,8] regulují produkci (1 , 25- OH ) 2D3 ledvinami. Nedávno Kenny [9] navrhl, že steroidní hormony stimulují 25-hydroxychol-kalciferol-1α-hydroxylázu, enzym odpovědný za produkci ( 1,25 -OH ) 2D3 a Tanaka et al. [10]uvádí, že velké dávky estrogenů v přítomnosti androgenů mají výrazný stimulační účinek na aktivitu tohoto enzymu. Naše výsledky se mírně liší, protože jsme zjistili, že přítomnost androgenů není nezbytná pro to, aby estrogeny mohly uplatnit svůj účinek. Tak estrogeny samotné, nebo v kombinaci s androgeny, nebo dokonce s progesteronem, výrazně stimulují 1α-hydroxylázu [11].

Účelem této zprávy je důkaz, že glukokortikoidy mají také hluboký stimulační účinek na aktivitu 1α-hydroxylázy.

2. Materiály a metody             

Jednodenní kohouti, lehký kříženec plemene Light Sussex - Rhode Island byly chováni při stravě s nedostatkem vitaminu D obsahující 0,34% vápníku a 0,54% fosfátu. Některým kuřatům byly podávány doplňky vitaminu D3 (5 nebo 20 lU denně injikované do plodiny v 0,1 ml arašídového oleje) počínaje dnem po vylíhnutí.

Kortizol se rozpustí v propylenglykolu a kortikosteronu v ethanolu na požadovanou koncentraci. Steroidy byly injikovány subkutánně buď každých 12 hodin po celou dobu trvání experimentu, nebo jako jedna dávka. Kuřata byla usmrcena dekapitací v různých časech po poslední injekci a aktivita enzymu byla testována v ledvinových homogenátech.

Renálních tubulech byly připraveny mírným modifikováním metodou Burg a Orloff [12]. Odhad proteinů byl proveden metodou Folin-Lowry [13]. Příprava ledvinových homogenátů a stanovení 25-hydroxycholekalciferol-1α-hydroxylázy byly popsány výše [14,15].

3. Výsledky

Vliv dlouhodobého podávání kortizolu na 1α-hydroxylázu je znázorněn na obr.l. Podobně izolované renální tubuly, připravené z kuřat s nedostatkem vitaminu D, reagovaly na fyziologickou koncentraci kortizolu v médiu zvýšením rychlosti produkce (l, 25-OH ) 2D3 (obr. 2). Pentagastrin sloužil jako negativní kontrola, zatímco nedostatek účinku estrogenů za těchto podmínek byl pravděpodobně způsoben velmi krátkou preinkubační dobou.

Když byl použit vitamín z mláďat doplněných o vitamín D, jediná injekce kortizolu vedla k vymizení aktivity 24-hydroxylázy a k 20-ti násobné stimulaci 1α -hydroxylázy (obr.3).

Včasná odpověď na léčbu steroidními hormony byla pozorována při použití střední dávky kortikosteronu, hlavního glukokortikoidu u kuřat [16] (obr. 4).

Konec stránky 73.

Následují tři obrázky na str. 74.

Obr.1. Vliv kortizolu na aktivitu 1α-hydroxylázy u kuřat s nedostatkem vitaminu D. 8-denní kuřata, na vitamin D deficitem dietu, byly ošetřeny 500    z kortizolu každý 12 h za 7 dní. Homogenáty ledvin byly připraveny 18 hodin po poslední injekci. Inkubace za 10 minut při teplotě 37 ° C se provádí za v přítomnosti o 12 ng z tritiovaného (25-OH ) D₃.

Obr.2. Vliv kortizolu na aktivitu 1α-hydroxylázy in vitro. Renální tubuly byly připraveny z 24denních kuřat s nedostatkem D. Renální buňky byly preinkubovány po 4 h v v přítomnosti všech hormonů. Toto bylo následováno 10 min inkubace při přítomnosti 12 ng z tritiovaného (25-OH ) D₃. Koncentrace hormonů byly následující: kortizol 50 ng / ml, (β-estradiol 60 ng/ml a pentagastrin 40 ng/ml.

Obr.3. Stimulace renální 1α-hydroxylázy a potlačení 24-hydroxylázy kortizolem. Jedna 15denní kuřata byla podána jedna injekce 2 mg kortizolu doplněná o 20 lU vitaminu D denně. Kuřata byla zabita o 16 hodin později. Byly připraveny ledvinové homogenáty a inkubovány po dobu 12 minut v přítomnosti 125 ng tritiovaného (25-OH ) D3. Upidovy extrakty byly chromatografovány na 12 g koloně Sephadex LH-20. Typické eluční profily jsou uvedeny na obr. 3a pro kontroly a obr. 3b pro zvířata ošetřená kortizolem .

Následující text je ze str. 75., která nejprve začíná obrázkem. Obrázky si můžete prohlédnout v plné kvalitě v původním souboru pdf viz výše.

Obr. 4. Vliv kortikosteronu na aktivitu 1α-hydroxylázy. 8denním kuřatům, doplněným 5 I U vitaminu D denně, byla podána jedna injekce 70 mg kortikosteronu 45 minut, 3 hodiny a 5 hodin před usmrcením. Inkubace po dobu 10 minut byla prováděna v přítomnosti 12 ng tritiovaného (25-OH ) D3.

4. Diskuse

Tyto výsledky jasně ukazují, že glukortikoidy stimulují aktivitu 1α-hydroxylázy jak u kuřat s deficitem vitaminu D tak u kuřat s doplňovaným vitaminem D buď in vivo nebo in vitro. Rozdílný stupeň stimulace pozorovaný mezi těmito dvěma skupinami ptáků lze vysvětlit skutečností, že u kuřat s nedostatkem vitaminu D je tento enzym již stimulován nedostatkem vitaminu D ve stravě [17].

Tento důkaz se zdá být v rozporu s dobře zdokumentovaným inhibičním účinkem glukokortikoidů na střevní absorpci vápníku [18,19]. Nicméně, tento inhibiční účinek je vidět pouze s farmakologickými dávkami steroidů a trvá několik dní k rozvoji [20], zatímco stimulace 1α-hydroxylázy je demonstrována s mírnými dávkami glukokortikoidů během několika hodin.

Protože účinek glukokortikoidů na absorpci vápníku ve střevě je opačný k účinku vitaminu D, předpokládá se, že glukokortikoidy mohou působit

antagonizující působení vitaminu D [18,12] nebo interferencí s metabolismem vitaminu D [21,22]. Avioh a jeho kolegové [21] uvedli v roce 1968, že podávání prednisonu u člověka mělo za následek sníženou produkci „aktivních metaboUtes“ (vrchol IV) a zvýšenou produkci „inaktivních metabolitů“ (vrchol V). Protože předpokládaný neaktivní metaboUte ve vrcholu V byl následně identifikován jako ( 1,25 -OH ) 2D3, zdá se, že tyto výsledky jsou ve vynikající shodě s našimi pozorováními.

Kimberg a kol. a Favus a kol. zjistili, že glukokortikoidy neinterferují s metabolismem vitaminu D ani s buněčnou a subcelulární lokalizací (l, 25-OH ) 2D3 ve střevní cílové tkáni [20,23,24]. Neschopnost těchto zkoušejících prokázat stimulační účinek glukokortikoidů na rychlost konverze (25-OH ) D3 na ( 1,25 -OH ) 2D3 je pravděpodobně způsobena zvířaty se závažným nedostatkem D použitým při jejich studiích. Toto vysvětlení je podpořeno našimi nálezy i jejich vlastními pozorováními u zvířat s doplňkem vitaminu D, u kterých byly hladiny CaBP a biologicky testovatelná aktivita vitaminu D ve střevní sliznici u zvířat ošetřených kortizonem vyšší než u kontrolních zvířat [20]. Řada studií na zvířatech s doplňkem vitaminu D nebo středně deficitu vitaminu D naznačuje, že glukokortikoidy mohou způsobit zvýšenou produkci (l, 25-OH ) 2D3 navzdory pozorované inhibici absorpce vápníku ve střevě [25–28]. Tato pozorování jsou zcela v souladu s našimi vlastními nálezy a jsou jim vysvětlena.

Tato zpráva předkládá důkazy, které vylučují domněnku, že inhibice střevního transportu vápníku glukokortikoidy je způsobena interferencí s metabolismem vitaminu D. Dále tyto výsledky jasně ukazují, že glukokortikoidy stimulují aktivitu 1α-hydroxylázy dříve, než je pozorována jakákoli inhibice střevního transportu vápníku. Fyziologický význam zvýšené produkce (l, 25-OH ) 2D3 před a případně během inhibice transportu vápníku ve střevě glukokortikoidy zbývá teprve zjistit.