Úvod: U ZDF (Zucker diabetic fatty) potkanov vzniká ochorenie diabetes mellitus 2. typu v dôsledku mutácie v leptínovom receptore a dlhodobo zvýšenej glykémie. Medzi závažné komplikácie diabetu patrí diabetická nefropatia. Cieľom práce bolo zistiť, vplyv hyperglykémie na obličkovú Na/K-ATPázu (NKA) a angiotenzín-konvertujúci enzým (ACE2), ktorý katalyzuje premenu angiotenzínu II a zvyšuje hladiny vazodilatačného angiotenzínu 1-7. NKA zase ovplyvňuje reabsorpciu iónov Na+ z tubulárnych buniek do krvi. Oba sú to transmemránové enzýmy, ktoré pomáhajú udržiavať osmotickú rovnováhu, preto nás zaujímal vplyv podávania quercetínu (QCT) na úroveň renálnej expresie týchto enzýmov u diabetických zvierat.
Metódy: Ako model sme použili 6-mesačné obézne potkany ZDF a k nim kontrolné chudé potkany ZDF. Po dobu 6 týždňov sme im perorálne podávali flavonoid quercetín (KVE, 20 mg/kg/deň), ktorého pôsobenie súvisí najmä s jeho antioxidačnou aktivitou a protizápalovým pôsobením. Metódou in vitro aktivácie obličkovej NKA, buď kofaktorom Na+ (2 – 100 mmol.l -1) alebo energetickým substrátom ATP (0.16-8.0 mmol.l-1), sme stanovili maximálnu rýchlosť enzýmovej reakcie (Vmax) a ocharakterizovali schopnosť enzýmu viazať ATP a ióny Na+ (Km, KNa). Poškodenie obličiek pri diabete súvisí aj so zmenami v expresii proteínov. Preto sme sme metódou western blot zisťovali expresiu ACE2 a taktiež jednotlivých izoforiem NKA -– jej katalytickej alfa1 podjednotky, ako aj jej chaperónu beta1 podjednotky.
Výsledky: Zistili sme, že ZDF model je zaujímavý tým, že diabetické potkany vykazujú rôznu mieru glykémie. Preto sme dodatočne rozdelili jednotlivé skupiny na diabetické - s nižšou hyperglykémiou (Glc <11mmol/L; D low) a vyššou hyperglykémiou (Glc>11mmol/L; D high). Ten istý prístup sme zvolili aj v diabetickej skupine, ktorej sme podávali QCT (DQ low a DQ high). Na základe tohto rozdelenia sme zistili, že čím je hladina glukózy u obéznych ZDF potkanov vyššia, tým stúpa aj aktivita obličkovej NKA. Podávanie QCT znížilo aktivitu NKA u kontrolných zvierat, ale hlavne u diabetických potkanov, u ktorých hladiny glukózy neboli až tak výrazné (DQ low). Afinita k iónom Na+, či k ATP nebola v tomto experimentálnom modeli výrazne ovplyvnená. Imunochemická detekcia nám poskytla informácie o proteínovej expresii ACE2 a NKA, v podmienkach diabetu mellitu 2.typu s následným podávaním QCT. Zaznamenali sme signifikantne vyššiu expresiu podjednotiek NKA (alfa1 a beta 1) u D low skupiny v porovnaní s kontrolnou, bez ovplyvnenia ACE2 expresie. Zároveň, vyššie expresie proteínov NKA a ACE2 sme pozorovali v skupine DQ high v porovnaní s DQ low. Naopak, výrazne nižšie expresie podjednotiek NKA ako aj ACE2 sme zaznamenali v diabetickej skupine D high v porovnaní so skupinou D low. Je zaujímavé, že podávanie QCT skupine DQ high malo za následok zvýšenie expresie (ACE2, NKA) v porovnaní s diabetickou skupinou (D high).
Záver: Na záver možno povedať, že maximálna rýchlosť enzýmového transportu čiastočne korelovala s narastajúcou glykémiou u ZDF potkanov. Vyššia aktivita NKA u výrazne diabetickej skupiny by mohla súvisieť s vyššou mierou reabsorpcie sodíka do krvi. Expresia ACE2 bola podstatne nižšia u potkanov s diabetom 2.typu. Podávanie quercetínu chudým kontrolným ZDF potkanom ako aj obéznym diabetickým potkanom s miernejšou formou hyperglykémie, znižovalo čiastočne aktivitu NKA, ale hlavne expresiu ACE2 a NKA. Na druhej strane, podávanie QCT obéznym diabetickým potkanom so silnou hyperglykémiou výrazne neovplyvnilo aktivitu NKA, ale signifikantne zvýšilo expresiu oboch enzýmov, ACE2 aj NKA.
Tento projekt bol financovaný z grantov VEGA 2/0148/22, VEGA 2/0104/20, APVV-20-0421 a APVV-21-0194.