Lidské nadledviny vylučují vitamin C v reakci na adrenokortikotropní hormon

ABSTRACT

Východiska: Při příjmu vitaminu C z potravy nepřesahují plazmatické koncentrace nalačno 80 μmol/l. Postulovali jsme, že takto přísná kontrola umožňuje parakrinní funkci vitaminu C.

Cíl: Cílem této studie bylo zjistit, zda dochází k parakrinní sekreci vitaminu C z nadledvinek.

Design: Během diagnostického vyšetření 26 pacientů s hyperaldosteronismem jsme intravenózně podávali adrenokortikotropní hormon a měřili vitamin C a kortizol v nadledvinách a periferních žilách.

Výsledky: Koncentrace vitaminu C v nadledvinách se zvýšila ve všech případech a dosáhla vrcholu 176 ± 71 μmol/l v 1.-4. minutě, zatímco odpovídající koncentrace vitaminu C v periferních žilách byly 35 ± 15 μmol/l (P < 0,0001). Průměrná hodnota vitaminu C v nadledvinové žíle se zvýšila z 39 ± 15 μmol/l v 0. min, vzrostla na 162 ± 101 μmol/l ve 2. min a vrátila se na 55 ± 16 μmol/l v 15. min. Uvolňování vitaminu C v nadledvinách předcházelo uvolňování kortizolu v nadledvinách, který se zvýšil z 1923 ± 2806 nmol/l v 0 min na 27 191 ± 16 161 nmol/l v 15 min (P < 0,0001). Periferní plazmatický kortizol se zvýšil z 250 ± 119 nmol/l v 0 min na 506 ± 189 nmol/l v 15 min (P < 0,0001).

Závěry: Stimulace adrenokortikotropním hormonem zvyšuje koncentrace vitaminu C v nadledvinách, ale ne v periferních žilách. Tyto údaje jako první u lidí ukazují, že dochází k hormonálně regulované sekreci vitaminu a že parakrinní sekrece vitaminu C nadledvinami je součástí stresové reakce. Těsná kontrola periferní koncentrace vitaminu C umožňuje vyšší lokální koncentrace, které mohou mít parakrinní funkce.

ÚVOD

Fyziologická odpověď na stres je koordinována hypofýzou, která vylučuje trofické hormony v reakci na vstup z centrálního nervového systému z hypotalamu. Základní adrenokortikotropní hormon (ACTH) vylučovaný hypofýzou stimuluje nadledviny k syntéze a sekreci kortizolu. U zvířat způsobuje ACTH také ztrátu vitaminu C z nadledvin (1-3). Nadledviny jsou bohaté na vitamin C, jehož koncentrace dosahuje až 10 mmol/l (4). Z těchto důvodů jsou vitamin C a stres u lidí již dlouho spojovány, přestože pro tuto souvislost chybí přímé důkazy. Neexistují žádné údaje o lidech a důkazy o využití v nadledvinkách nebo uvolňování z nadledvinek, které by mohlo zvýšit koncentraci vitaminu C v lokálních nebo systémových žilách, jsou u zvířat rozporuplné (4).

Člověk na rozdíl od většiny zvířat nedokáže vitamin C syntetizovat a místo toho ho musí získávat ze stravy. Zdraví lidé konzumující 200-300 mg vitaminu C/d, což je množství získatelné z potravin, jako je ovoce a zelenina, v nichž je tento vitamin hojně zastoupen, si udržují ustálené plazmatické koncentrace nalačno na úrovni 70 až 80 μmol/l (5, 6). Pevně kontrolované plazmatické koncentrace vitaminu C jsou přechodně překročeny při perorálních dávkách ≥ 1 g v množství získatelném pouze z doplňků stravy, nikoli z potravin. Koncentrace vyvolané doplňkovými dávkami ≥ 500 mg by se v přírodě nevyskytovaly (7). V jiných tkáních než v červených krvinkách se intracelulární koncentrace vitaminu C obvykle udržují v milimolárním rozmezí, na rozdíl od mikromolárního rozmezí v plazmě (8, 9). Pozorovaná těsná kontrola plazmatických a tkáňových koncentrací vitaminu C je zprostředkována gastrointestinální absorpcí, buněčným transportem a renální reabsorpcí a exkrecí. Zvláště těsná kontrola plazmatických koncentrací vyplývající z příjmu množství vitaminu C, které se nachází v potravinách (5-7), by mohla usnadnit parakrinní působení vitaminu, pokud by lokální koncentrace byly vyšší. Předpokládali jsme, že nadledviny vylučují vitamin C po simulovaném stresu a že těsná kontrola plazmatických koncentrací vitaminu C by umožnila, aby intraadrenální koncentrace vitaminu C byly mnohem vyšší než koncentrace v periferních žilách. Abychom to ověřili, studovali jsme pacienty s hyperaldosteronismem, kteří podstoupili odběr vzorků z nadledvinových žil pro specifickou diagnózu. U těchto pacientů jsme měřili koncentrace vitaminu C v nadledvinách a periferních žilách a kortizolu po podání ACTH.

SUBJEKTY A METODY

Subjekty

Studovali jsme 16 mužů a 10 žen ve věku 52,3 ± 8,6 let (rozmezí: 32-68 let), kteří podstoupili oboustranný odběr vzorků z nadledvinových žil v National Institutes of Health. Subjekty měly klinické a biochemické příznaky hyperaldosteronismu a byly odeslány k odběru vzorků z nadledvinových žil za účelem rozlišení adenomu nadledviny secernujícího aldosteron a hyperplazie jako příčiny hyperaldosteronismu.

Všichni pacienti dali písemný informovaný souhlas. Protokol studie byl schválen institucionální revizní komisí National Institutes of Health.

Odběr vzorků z žil nadledvin

Odběr vzorků z žil nadledvin byl proveden ráno po nočním lačnění. Pacienti dostali 2 mg midazolamu podaného intravenózně na začátku procedury. Byly zavedeny dvě periferní žilní kanyly, jedna pro odběr krve a druhá pro infuzi léku. Obě nadledvinové žíly byly kanylovány přes femorální žílu a kanylace byla vedena pomocí digitální subtrakční angiografie (10). Vzorky krve byly odebrány z každé nadledvinové žíly a periferní žíly v čase 0. Intravenózně byl podán bolus 250 μg ACTH a poté bylo intravenózně infundováno 250 μg ACTH ve 250 ml fyziologického roztoku rychlostí 200 ml/h. Vzorky krve byly odebírány v časech 0, 2, 4, 6, 8, 10 a 15 min.

Vyšetření

Ve všech vzorcích byly stanoveny koncentrace vitaminu C a kortizolu. Vzorky krve byly uchovávány na ledu až do ukončení odběru vzorků. Plazma byla zpracována při 4 °C pro analýzy vitaminu C a kortizolu, jak bylo popsáno dříve (5, 11). Stručně řečeno, 1-5 ml heparinizované plné krve bylo odstředěno při 1000 × g po dobu 10 min při 4 °C. Plazma (supernatant) byla odstraněna, zředěna 1:5 90% metanolem/vodou s obsahem 1 mmol EDTA/l a intenzivně míchána vortexem po dobu 10 s. Vysrážený protein byl odstraněn centrifugací při 25 000 × g po dobu 20 min při 4 °C. Supernatanty byly uchovávány při -80 °C až do doby, než byly analyzovány. Pro stanovení kyseliny askorbové byly všechny vzorky od téhož pacienta analyzovány společně pomocí HPLC s coulometrickou elektrochemickou detekcí (12, 13). CV uvnitř testu a CV mezi testy byly <1 % a <3 %. Plazmatický kortizol byl měřen pomocí Immulite 2000 Cortisol Immunoassay. CV uvnitř testu a CV mezi testy byly 6 %, resp. 9 %.

Statistická analýza

Výsledky byly porovnány pomocí párových t-testů nebo analýzy rozptylu s opakovanými měřeními (ANOVA) s Bonferroniho post-testem, pokud to bylo vhodné, a byly vypočteny 2-tailed P hodnoty. Vzorky z nadledvinových žil odebrané z pravé a levé nadledviny spolu souvisely, protože pocházely od stejného pacienta. Mezi hodnotami z pravé a levé nadledviny však existovaly rozdíly způsobené rozdíly v poloze katétru, žilní anatomii, případně dalšími lokálními faktory. Protože ne všechny ze 47 dostupných párů měření vitaminu C a kortizolu byly statisticky nezávislé (pocházely od 26 subjektů, z nichž většina poskytla 2 páry měření), použili jsme k výpočtu významnosti pozorované korelace vzorků upravený výpočet. Tento výpočet zohledňuje toto shlukování (pozorování jsou nezávislá mezi shluky, ale mohou být závislá v rámci shluku) a používá robustní výpočet rozptylu (Huber-Whiteův sendvičový odhad rozptylu) ve statistickém softwaru STATA (verze 8.2; Stata Corporation, College Station, TX).

VÝSLEDKY

Při katetrizaci žil nadledvin se podařilo získat vzorky krve z obou nadledvin u 21 pacientů a z jedné nadledviny u 5 pacientů. U 21 pacientů se jednalo o jednostranný adenom nadledviny a u 5 pacientů o oboustrannou hyperplazii nadledvin. Pro tuto studii byly vzorky vyšetřeny na přítomnost vitaminu C a kortizolu. Po stimulaci ACTH se koncentrace vitaminu C v žilách nadledvin zvýšila v každé odebrané nadledvině (obrázek 1). Nejvyšších hodnot, průměrných ± SD koncentrací 176 ± 71 μmol/l, bylo dosaženo mezi 1. a 4. minutou a byly významně (P < 0,0001) vyšší než odpovídající koncentrace vitaminu C v periferní plazmě, které činily 35 ± 15 μmol/l. ANOVA opakovaných měření koncentrací vitaminu C v žilách nadledvin poskytla Huynh-Feldtovou korekcí korigovanou hodnotu P <0,0001. Průměrná koncentrace vitaminu C v žilách nadledvin se zvýšila z 39 ± 15 μmol/l v 0. minutě na 162 ± 101 μmol/l ve 2. minutě a vrátila se na 55 ± 16 μmol/l v 15. minutě (obr. 2). Koncentrace vitaminu C v žilách nadledvin upravená podle Bonferroniho byla ve 2. min významně vyšší než v 0., 6., 8., 10. a 15. min. Koncentrace vitaminu C v periferních žilách vykazovaly významnou změnu (P = 0,002 pomocí ANOVA s opakovanými měřeními a Huynh-Feldtovou korekcí), ale směr změny nebyl konzistentní a její velikost byla malá (rozmezí: 32-37 μmol/l). Koncentrace kortizolu v žilách nadledvin se zvýšila z 1923 ± 2806 nmol/l v 0. minutě na 27 191 ± 16 161 nmol/l v 15. minutě (P < 0,0001). Periferní plazmatický kortizol se zvýšil z 250 ± 119 nmol/l v 0 min na 506 ± 189 nmol/l v 15 min (P < 0,0001) (obr. 3).

Protože katetrizace žil nadledvin je invazivní zákrok s malým rizikem závažných komplikací, vylučování vitaminu C u zdravých osob nebylo studováno. Abychom se zabývali otázkou, zda normální nadledviny vylučují vitamin C, a pokud ano, abychom zjistili, zda se liší od abnormálních nadledvin, pokud jde o sekreci vitaminu C, porovnali jsme sekreci kyseliny askorbové u 21 pacientů s jednostrannými adenomy nadledvin s kontralaterálními normálními nadledvinami u stejných pacientů (obrázek 3). Z údajů vyplývá, že sekrece kyseliny askorbové se významně nelišila podle toho, zda byl přítomen adenom nadledviny, či nikoli. Vrcholové koncentrace vitaminu C v žilách nadledvin a kortizolu byly silně korelovány u všech nadledvin (r2 = 0,35, P < 0,001; obrázek 4). Jsou uvedeny korelace mezi vrcholovými koncentracemi vitaminu C v žilách nadledvin a kortizolu pro normální nadledviny, pro nadledviny s adenomem a pro hyperplastické nadledviny. Analýza kovariance s interakcí pro testování, zda jsou 3 sklony stejné, nezjistila žádný významný rozdíl mezi 3 sklony.

DISKUSE

Tyto údaje jsou prvním popisem současných koncentrací vitaminu C v nadledvinách a v periferii po stimulaci ACTH u jakéhokoli druhu a prvním, který naznačuje, že předpokládaná funkce vylučovaného vitaminu C musí být spíše lokální než systémová. Po stimulaci ACTH byly maximální koncentrace vitaminu C v nadledvinách (176 ± 71 μmol/l) významně (P < 0,0001) vyšší než odpovídající koncentrace vitaminu C v periferní žíle (35 ± 15 μmol/l). Nejednalo se o trvalé zvýšení, ale spíše o sekreční vrchol, a nejvyšší průměrná hodnota za 2 min byla významně vyšší než hodnoty za 0, 6, 8, 10 a 15 min. Takovýto vrchol se nevyskytoval v periferní žíle a mohl mít pouze lokální působení v nadledvinách. Uvolňování kortizolu zřetelně předcházelo uvolňování vitaminu C, které s rostoucím uvolňováním kortizolu sláblo. Malé výkyvy pozorované v koncentracích vitaminu C v periferní žíle měly nestejný směr a mnohem menší velikost než ty, které následují po normálním jídle. Proto je nepravděpodobné, že by tyto odchylky měly nějaký fyziologický význam.

Rychlé zvýšení koncentrací vitaminu C v nadledvinách, ale ne v periferních žilách, poskytuje několik nových poznatků. Jedním z poznatků je, že u lidí je sekrece vitaminu C nadledvinami nedílnou součástí reakce na stres. Funkce uvolňovaného vitaminu C v reakci na stres není známa, ale může zahrnovat zhášení oxidantů uvolňovaných během steroidogeneze (14); ochranu nebo syntézu oxidu dusnatého na podporu uvolňování kortizolu (15) nebo lokální vazodilataci, která může zvýšit přísun kortizolu do dřeně, vena cava nebo obojí; nebo modifikaci citlivosti receptorů ACTH. Kromě toho část dřeňové krve pochází z kůry nadledvin a je obohacena o kortizol a vitamin C vylučovaný kůrou nadledvin. Vitamin C je kofaktor nezbytný pro syntézu noradrenalinu lokalizovanou v dřeni nadledvin, zatímco kortizol zvyšuje biosyntézu adrenalinu z noradrenalinu v dřeni nadledvin regulací fenyletanolamin-N-metyltransferázy. Lokální medulární koncentrace vitaminu C vyplývající z uvolňování vitaminu C vyvolaného ACTH může zajistit, že syntéza noradrenalinu probíhá vždy maximální rychlostí (V̇max) (16, 17). Protože noradrenalin je substrátem pro syntézu adrenalinu a protože lokální kortizol může zvyšovat regulaci fenyletanolamin-N-metyltransferázy, mohl by kombinovaný účinek vitaminu C a krve obohacené o kortizol z kůry nadledvin rovněž zajistit, že syntéza adrenalinu probíhá při V̇max v dřeni nadledvin (4, 18).

Dalším poznatkem, který podporují zde prezentované nové údaje, je představa, že jedním z účelů přísné kontroly plazmatických koncentrací vitaminu C je umožnit přechodně mnohem vyšší lokální intraadrenální koncentrace. Pokud je vitamin C získáván z potravin, navzdory rozmanitému příjmu potravou nepřekračují plazmatické koncentrace vitaminu C nalačno v ustáleném stavu u lidí 70-80 μmol/l (5-7). Z dalšího pohledu, jak je zde ukázáno, musí být funkce uvolněného vitaminu C spíše lokální, v rámci nadledvin, než systémová. Navíc vzhledem k omezením při odběru vzorků krve naměřené koncentrace velmi pravděpodobně podhodnocují skutečné intraadrenální koncentrace. Odebraná krev odráží zředění odtoku z nadledvinových žil, které je způsobeno umístěním katétru. Askorbát uvolňovaný v nadledvinách se ředí ve zvětšujícím se objemu žilní krve, než se dostane do katétru. Přísná kontrola periferních plazmatických koncentrací vitaminu C tak může umožnit výskyt mnohem vyšších koncentrací lokálně uvolněného vitaminu a takové koncentrace mohou mít zvláštní funkce. Jako důsledek a další nový poznatek jsme poprvé u člověka prokázali hormonálně stimulovanou sekreci jakéhokoli vitaminu, nejen vitaminu C. Tyto údaje naznačují, že látka, která je základní živinou, může mít také nepředpokládané parakrinní nebo lokální vlastnosti podobné hormonům.

Katetrizace nadledvin je technicky náročný zákrok, který navíc komplikují rozdíly v odvodnění nadledvinových žil. Často není jasné, zda jsou nízké koncentrace kortizolu v krvi z nadledvinové žíly důsledkem posunutí katétru nebo jiného důvodu. Měření koncentrace vitaminu C v nadledvinové žíle je užitečné jako doplňkové opatření pro umístění katétru a na našem pracovišti se tak nyní používá. Probíhá úsilí o vývoj rychlého testu vitaminu C, který poskytne odpověď ještě v době, kdy je pacient na stole – tj. před ukončením katetrizace.

Pokud má vylučování vitaminu C nadledvinami fyziologické důsledky, je třeba zvážit příjem vitaminu C nad rámec možného příjmu pouze z potravin. Doplňky vitaminu C v množství 1 g, užívané dvakrát denně jako doplněk, mohou vyvolat přechodné maximální plazmatické koncentrace ≈140 μmol/l. Vyšší dávky užívané častěji – např. každých 4-6 hodin – mohou vyvolat přechodné maximální plazmatické koncentrace blížící se 200 μmol/l a průměrné koncentrace by byly jen o málo nižší (7) Tyto koncentrace jsou možné pouze z perorálních doplňků nebo intravenózní injekce; očekává se, že budou rovnoměrně rozloženy v plazmě, včetně žil nadledvin; a simulují některé koncentrace naměřené ve vzorcích žil nadledvin v této studii. Tyto koncentrace však neodrážejí vyšší intraadrenální koncentrace očekávané při uvolňování vitaminu C vyvolaném ACTH. Není známo, zda takové koncentrace vyvolané doplňky budou mít neúmyslné důsledky parakrinní signalizace. A konečně, z údajů zde prezentovaných nemůžeme určit, zda k sekreci vitaminu C dochází během epizodické sekrece ACTH hypofýzou.

Děkujeme Marku E. Ruddelovi za provedení analýz kortizolu, Anthonymu Lafferymu za příspěvky k péči o pacienty a Robertu Wesleymu za statistické rady.

Zodpovědnost autorů je následující – JLD, JG a ML: koncepce a návrh studie; SJP, JLD, RC, WY, DAP a ML: sběr a analýza dat a interpretace výsledků; SJP a ML: napsání rukopisu; všichni autoři (kromě JLD, který zemřel) recenzovali konečný rukopis. Zdroj financování se nepodílel na návrhu studie, sběru, analýze a interpretaci dat ani na psaní či odeslání článku k publikaci. Žádný z autorů nebyl v osobním ani finančním střetu zájmů.

FOTOGRAFIE

Poznámky pro autory

Poznámky pro autory