EXTRA-RENAL REGULATION OF POTASSIUM HOMEOSTASIS
钾稳态的肾外调节
基本信息
- 批准号:6635254
- 负责人:
- 金额:$ 27.02万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2001
- 资助国家:美国
- 起止时间:2001-05-01 至 2005-02-28
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
DESCRIPTION (Adapted from the Applicant's Abstract): Extracellular fluid (ECF)
+} must be maintained within a narrow range. If ECF +] falls too low
(hypokalemia), cell membranes hyperpolarize, and if ECF +] increases too much
(hyperkalemia) cell membranes depobrize, both disrupt normal electrical
excitability and can have life threatening cardiac effects. Kidneys and muscle
work in concert to maintain ECF ]. During hypokalemia muscle ICF K is
redistributed to buffer the fall in ECF }. During hyperkalemia K+ is pumped
into muscle ICF until renal adjustments can occur. These important muscle
specific homeostatic processes are only beginning to be understood at the
molecular level. Evidence supports the hypothesis that K loss from muscle
during hypokalemia results from decreased active K+ influx mediated by sodium
pump (Na,KATPase, NKA) inhibition, and that K+ uptake during hyperktilemia is
mediated by sodium pump activation. Our lab has established that during low K+
diet abundance of NKA subunits are depressed in an isoform and muscle specific
manner:
60-95 percent fall in a2, not a 1. Using a novel K+ clamp technique, we
recently showed that early in K+ restriction, prior to fall in a2, there is a
severe blunting of both insulin stimulated K+ uptake, and of insulin stimulated
redistribution of NKA ct2 type pumps from endosomes to the plasma membrane
(PM). Evidence is mounting that the bumetanide sensitive Na,K,2C1 cotransporter
also accounts for a component of muscle K+ influx and, thus, could play a role
in potassium homeostasis. The overall aims are to determine the molecular
mechanisms responsible for tapping muscle K+ stores during hypokalemia, for
clearing excess plasma +] into the ICF store after K+ restoration, and to
understand how these processes are altered in a set of clinically relevant
paradigms. The contribution of both Na,K-ATPase isoforms and NKCCI in both red
oxidative white glycolytic muscle will be studied with a compartmental analysis
approach in which the following are assessed: whole body K+ uptake, muscle
specific K+ transport, subcellular distribution and activity of K+
transporters, and pool size regulation of K transporter protein and mRNA
levels. Aim 1 will test the hypothesis that the shift of K+ to ECF during K
restriction is mediated by decreased plasma membrane (PM) expression of both
NKA a2 and NKCC1 coupled to resistance to insulin stimulated K+ uptake, and
that this process is altered in uremia accompanying chronic renal failure. Aim
2 will test the hypothesis that thyroid hormone or dexamethasone, both of which
increase NKA cx2 (and perhaps NKCC 1), alter extrarenal control of K+
horneostasis. Aim 3 will test the hypothesis that the uptake of K+ from ECF to
ICF during K+ restoration (following K+ restriction) is mediated by normalizing
surface expression of both NKA a2 and NKCC1. Accomplishing these aims will
identify the cellular mechanisms responsible for tapping and repleting the
muscle K+ reservoir, which will, ideally, suggest strategies to manipulate
muscle K stores in clinical settings.
描述(改编自申请人的摘要):细胞外液(ECF)
+}必须维持在一个狭窄的范围内。如果 ECF +] 降得太低
(低钾血症),细胞膜超极化,如果 ECF +] 增加过多
(高钾血症)细胞膜脱氧,两者都会破坏正常的电
兴奋性并可能产生危及生命的心脏效应。肾脏和肌肉
共同努力维持 ECF]。低钾血症期间肌肉 ICF K 为
重新分配以缓冲 ECF 的下降}。高钾血症期间 K+ 被泵出
进入肌肉 ICF,直到可以发生肾脏调整。这些重要的肌肉
特定的稳态过程才刚刚开始被理解
分子水平。有证据支持这样的假设:肌肉中 K 的损失
低钾血症是由于钠介导的活性 K+ 流入减少所致
泵(Na,KATPase,NKA)抑制,高钾血症期间 K+ 的摄取是
由钠泵激活介导。我们的实验室已经确定,在低 K+ 期间
NKA 亚基的饮食丰度在异构体和肌肉特异性中被抑制
方式:
a2 下降 60-95%,而不是 1。使用新颖的 K+ 钳位技术,我们
最近表明,在 K+ 限制的早期,在 a2 下降之前,有一个
胰岛素刺激的 K+ 摄取和胰岛素刺激的吸收严重减弱
NKA ct2 型泵从内体到质膜的重新分配
(下午)。越来越多的证据表明布美他尼敏感的 Na,K,2C1 协同转运蛋白
也解释了肌肉 K+ 流入的一个组成部分,因此可能发挥作用
钾稳态。总体目标是确定分子
低钾血症期间负责利用肌肉 K+ 储备的机制,
K+ 恢复后将多余的血浆 +] 清除到 ICF 存储中,并
了解这些过程如何在一组临床相关的过程中改变
范式。 Na,K-ATPase 亚型和 NKCCI 在两种红色中的贡献
将通过区室分析研究氧化白色糖酵解肌
评估以下内容的方法:全身 K+ 吸收、肌肉
K+ 的特异性转运、亚细胞分布和 K+ 活性
转运蛋白以及 K 转运蛋白和 mRNA 池大小调节
水平。目标 1 将检验以下假设:K 期间 K+ 向 ECF 的转变
限制是由质膜(PM)表达减少介导的
NKA a2 和 NKCC1 与胰岛素刺激的 K+ 摄取抵抗相结合,并且
这一过程在尿毒症伴有慢性肾功能衰竭时发生改变。目的
2 将检验甲状腺激素或地塞米松的假设,两者
增加 NKA cx2(也许还有 NKCC 1),改变 K+ 的肾外控制
激素平衡。目标 3 将检验以下假设:从 ECF 摄取 K+
K+ 恢复期间(K+ 限制后)的 ICF 通过标准化介导
NKA a2 和 NKCC1 的表面表达。实现这些目标将
确定负责挖掘和补充的细胞机制
肌肉 K+ 储库,理想情况下,它将提出操纵策略
肌肉 K 储存在临床环境中。
项目成果
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