Glândulas adrenais humanas secretam vitamina C em resposta ao hormônio adrenocorticotrófico

ABSTRACT

Fundos: Quando a ingestão de vitamina C é de alimentos, as concentrações plasmáticas em jejum não excedem 80 μmol/L. Nós postulamos que tal controle rígido permite uma função parácrina da vitamina C.

Objetivo: O objetivo deste estudo foi determinar se a secreção parácrina de vitamina C das glândulas supra-renais ocorre.

Design: Durante a avaliação diagnóstica de 26 pacientes com hiperaldosteronismo, administramos hormônio adrenocorticotrófico por via intravenosa e medimos vitamina C e cortisol nas veias supra-renais e periféricas.

Resultados: As concentrações de vitamina C nas veias supra-renais aumentaram em todos os casos e atingiram um pico de 176 ± 71 μmol/L a 1-4 min, enquanto as concentrações correspondentes de vitamina C nas veias periféricas foram de 35 ± 15 μmol/L (P < 0,0001). A vitamina C média das veias adrenais aumentou de 39 ± 15 μmol/L a 0 min, subiu para 162 ± 101 μmol/L a 2 min, e retornou para 55 ± 16 μmol/L a 15 min. A liberação de vitamina C da veia adrenal precedeu a liberação de cortisol da veia adrenal, que aumentou de 1923 ± 2806 nmol/L a 0 min, para 27 191 ± 16 161 nmol/L a 15 min (P < 0,0001). O cortisol do plasma periférico aumentou de 250 ± 119 nmol/L a 0 min para 506 ± 189 nmol/L a 15 min (P < 0,0001).

Conclusões: A estimulação hormonal adrenocorticotrófica aumenta as concentrações de vitamina C na veia adrenal, mas não na veia periférica. Estes dados são os primeiros em humanos mostrando que a secreção de vitamina C regulada por hormônios ocorre e que a secreção parácrina de vitamina C adrenal é parte da resposta ao estresse. O controle rigoroso da concentração periférica de vitamina C é permissivo de concentrações locais mais elevadas que podem ter funções parácrinas.

INTRODUÇÃO

A resposta fisiológica ao estresse é coordenada pela glândula pituitária, que secreta hormônios tróficos em resposta à entrada do sistema nervoso central a partir do hipotálamo. O hormônio adrenocorticotrófico essencial (ACTH) secretado pela hipófise estimula as glândulas supra-renais a sintetizar e secretar o cortisol. Em animais, o ACTH também causa perda de vitamina C pelas adrenais (1-3). As glândulas supra-renais são ricas em vitamina C, com concentrações tão altas quanto 10 mmol/L (4). Por estas razões, a vitamina C e o estresse em humanos estão há muito associados, apesar da falta de evidências diretas para tal ligação. Não existem dados humanos, e as evidências animais são inconsistentes em relação à utilização dentro das supra-renais ou liberação de supra-renais que poderiam aumentar as concentrações de vitamina C em veias locais ou sistêmicas (4).

Humans, ao contrário da maioria dos animais, não podem sintetizar a vitamina C e, em vez disso, devem obtê-la da dieta. Humanos saudáveis consumindo 200-300 mg de vitamina C/d, uma quantidade obtida de alimentos como frutas e vegetais nos quais a vitamina é abundante, mantêm concentrações plasmáticas em jejum estável de 70 a 80 μmol/L (5, 6). Concentrações plasmáticas de vitamina C rigorosamente controladas são excedidas transitoriamente com doses orais de ≥1 g em quantidades que só podem ser obtidas a partir de suplementos e não de alimentos. Concentrações produzidas por doses de suplementos de ≥500 mg não ocorreriam na natureza (7). Nos tecidos que não os glóbulos vermelhos, as concentrações intracelulares de vitamina C são geralmente mantidas na faixa milimolar, em contraste com a faixa micromolar no plasma (8, 9). O rígido controle observado das concentrações de vitamina C no plasma e nos tecidos é mediado pela absorção gastrointestinal, transporte celular e reabsorção e excreção renal. O controle especialmente apertado das concentrações plasmáticas resultantes da ingestão de quantidades de vitamina C encontradas nos alimentos (5-7) poderia facilitar as ações parácrinas da vitamina, se as concentrações locais fossem maiores. Hipotecamos que as glândulas supra-renais secretam vitamina C após simulação de estresse e que um controle rigoroso das concentrações plasmáticas de vitamina C permitiria que as concentrações intraadrenalinas de vitamina C fossem muito mais altas do que aquelas nas veias periféricas. Para testar isso, estudamos pacientes com hiperaldosteronismo que foram submetidos à coleta de amostras de veias supra-renais para diagnóstico específico. Nesses pacientes, medimos as concentrações de vitamina C e cortisol nas veias adrenais e periféricas após a administração de ACTH.

SUBJECTOS E MÉTODOS

Subjects

Estudamos 16 homens e 10 mulheres com idade de 52,3 ± 8,6 anos (variação: 32-68 anos) que foram submetidos a uma amostragem bilateral de veias adrenais no National Institutes of Health. Os sujeitos tinham características clínicas e bioquímicas de hiperaldosteronismo e foram encaminhados para coleta de amostras de veias supra-renais para diferenciar entre adenoma aldosterona secante e hiperplasia como causa de hiperaldosteronismo.

Todos os pacientes deram consentimento livre e esclarecido por escrito. O protocolo do estudo foi aprovado pela comissão de revisão institucional do National Institutes of Health.

Amostras de veias supra-renais

Amostras de veias supra-renais foram realizadas pela manhã após um jejum noturno. Os pacientes receberam 2 mg de midazolam administrados por via intravenosa no início do procedimento. Duas cânulas venosas periféricas foram inseridas, uma para coleta de sangue e outra para infusões de drogas. Ambas as veias adrenais foram canuladas através da veia femoral e a canulação foi guiada por angiografia digital de subtração (10). Foram colhidas amostras de sangue de cada veia adrenal e da veia periférica no tempo 0. Um bolus de 250-μg de ACTH foi administrado por via intravenosa e depois 250 μg ACTH em 250 mL de soro fisiológico normal foi infundido por via intravenosa a uma taxa de 200 mL/h. As amostras de sangue foram coletadas a 0, 2, 4, 6, 8, 10 e 15 min.

Amostras

Todas as amostras foram testadas para as concentrações de vitamina C e cortisol. As amostras de sangue foram mantidas em gelo até o final da amostragem. O plasma foi processado a 4 °C para análises de vitamina C e cortisol, como descrito anteriormente (5, 11). Em resumo, o sangue total heparinizado 1-5 mL foi centrifugado a 1000 × g durante 10 min a 4 °C. O plasma (sobrenadante) foi removido, diluído 1 em 5 com 90% de metanol/água contendo 1 mmol EDTA/L, e vigorosamente misturado por vórtice durante 10 s. A proteína precipitada foi removida por centrifugação a 25 000 × g durante 20 min a 4 °C. Os sobrenadantes foram armazenados a -80 °C até serem analisados. Para o ácido ascórbico, todas as amostras do mesmo paciente foram testadas juntas usando HPLC com detecção eletroquímica coulométrica (12, 13). Os CVs intra-ensaio e interensaio foram <1% e <3%, respectivamente. O cortisol plasmático foi medido utilizando Immulite 2000 Cortisol Immunoassay. Os CVs intra-ensaio e interensaio foram de 6% e 9%, respectivamente.

Análise estatística

Os resultados foram comparados utilizando testes t pareados ou análise de variância de medidas repetidas (ANOVA) com o pós-teste de Bonferroni quando apropriado, e foram calculados os valores de P de 2 cauda. Amostras de veias supra-renais retiradas das glândulas supra-renais direita e esquerda foram relacionadas porque eram do mesmo paciente. Entretanto, houve variações entre os valores da direita e da esquerda devido a diferenças na posição do cateter, anatomia venosa, ou possivelmente outros fatores locais. Como nem todos os 47 pares de medidas de vitamina C e cortisol disponíveis foram estatisticamente independentes (vieram de 26 sujeitos, a maioria dos quais contribuiu com 2 pares de medidas), utilizamos um cálculo ajustado para calcular a significância da correlação da amostra observada. Esse cálculo leva em conta esse agrupamento (as observações são independentes entre os agrupamentos, mas podem ser dependentes dentro de um agrupamento) e utiliza um cálculo robusto de variância (o estimador de variância do sanduíche Huber-White) no software estatístico STATA (release 8.2; Stata Corporation, College Station, TX).

RESULTADOS

No cateterismo das veias supra-renais, as amostras de sangue foram obtidas com sucesso tanto das glândulas supra-renais em 21 pacientes quanto de uma glândula supra-renal em 5 pacientes. Vinte e um pacientes apresentavam adenoma adrenal unilateral e cinco apresentavam hiperplasia adrenal bilateral. Para este estudo, foram testadas amostras de vitamina C e cortisol. Após a estimulação do ACTH, as concentrações de vitamina C da veia adrenal aumentaram em cada veia adrenal amostrada (Figura 1). Os valores mais altos, concentrações médias ± DP de 176 ± 71 μmol/L, foram alcançados entre 1 e 4 min, e foram significativamente (P < 0,0001) maiores que as concentrações plasmáticas periféricas correspondentes de vitamina C de 35 ± 15 μmol/L. Medidas repetidas ANOVA de concentrações de vitamina C da veia adrenal deu um valor de P corrigido por Huynh-Feldt de <0,0001. A média de vitamina C da veia adrenal aumentou de 39 ± 15 μmol/L a 0 min para 162 ± 101 μmol/L a 2 min e retornou para 55 ± 16 μmol/L a 15 min (Figura 2). As concentrações de vitamina C das veias adrenais ajustadas em função da hormona adrenalina a 2 min foram significativamente maiores do que as dos 0, 6, 8, 10 e 15 min. As concentrações de vitamina C na veia periférica mostraram uma mudança significativa (P = 0,002 por medidas repetidas ANOVA com correção Huynh-Feldt), mas a direção da mudança foi inconsistente e sua magnitude foi pequena (faixa: 32-37 μmol/L). As concentrações de cortisol nas veias supra-renais aumentaram de 1923 ± 2806 nmol/L a 0 min para 27 191 ± 16 161 nmol/L a 15 min (P < 0,0001). O cortisol do plasma periférico aumentou de 250 ± 119 nmol/L a 0 min para 506 ± 189 nmol/L a 15 min (P < 0,0001) (Figura 3).

Porque a cateterização da veia adrenal é um procedimento invasivo com pequeno risco de complicações graves, a secreção de vitamina C em pessoas saudáveis não foi estudada. Para tratar se as glândulas supra-renais normais secretam vitamina C e, em caso positivo, para determinar se esta difere das glândulas supra-renais anormais em relação à secreção de vitamina C, comparamos a secreção de ácido ascórbico dos 21 pacientes com adenomas adrenais unilaterais com as supra-renais normais contralaterais nos mesmos pacientes (Figura 3). Os dados mostram que a secreção de ácido ascórbico não diferiu significativamente de acordo com a presença ou não de adenoma adrenal. O pico de concentração de vitamina C e cortisol na veia adrenal estava fortemente correlacionado em todas as adrenais (r2 = 0,35, P < 0,001; Figura 4). As correlações entre o pico de vitamina C da veia adrenal e o cortisol para glândulas supra-renais normais, para glândulas supra-renais com adenoma e para glândulas supra-renais hiperplásicas são mostradas. Análise de covariância com interação para testar se as 3 inclinações foram iguais não foram encontradas diferenças significativas entre as 3 inclinações.

DISCUSSÃO

Estes dados são a primeira descrição em qualquer espécie de concentração simultânea de veia adrenal e vitamina C periférica após estimulação ACTH e a primeira a indicar que a função putativa da vitamina C secretada deve ser local e não sistêmica. Após a estimulação ACTH, os picos de concentração de vitamina C adrenal (176 ± 71 μmol/L) foram significativamente maiores (P < 0,0001) do que as concentrações correspondentes de vitamina C nas veias periféricas (35 ± 15 μmol/L). Este não foi um aumento sustentado, mas sim um pico secreto, e o maior valor médio a 2 min foi significativamente maior do que os valores a 0, 6, 8, 10, e 15 min. Tal pico não ocorreu na veia periférica e poderia ter apenas uma ação local na glândula adrenal. A liberação de cortisol foi claramente precedida pela liberação de vitamina C, que estava diminuindo à medida que a liberação de cortisol aumentava. Pequenas variações observadas nas concentrações de vitamina C na veia periférica foram inconsistentes na direção e muito menores em magnitude do que aquelas que seguem refeições normais. Portanto, é pouco provável que estas variações tenham qualquer significado fisiológico.

Um aumento rápido das concentrações de vitamina C nas veias supra-renais, mas não nas veias periféricas, proporciona vários novos conhecimentos. Uma das descobertas é que, em humanos, a secreção de vitamina C adrenal é uma parte integrante da resposta ao stress. A função da vitamina C liberada na resposta ao estresse é desconhecida, mas pode incluir o resfriamento dos oxidantes liberados durante a esteroidogênese (14); a proteção ou síntese do óxido nítrico para promover a liberação de cortisol (15) ou vasodilatação local, que pode aumentar a liberação de cortisol na medula, na veia cava, ou em ambos; ou a modificação da sensibilidade do receptor ACTH. Além disso, parte do sangue medular tem origem no córtex adrenal e é enriquecido com cortisol e vitamina C secretados pelo córtex adrenal. A vitamina C é um cofactor necessário para a síntese da norepinefrina localizada na medula adrenal, enquanto que o cortisol aumenta a biossíntese da epinefrina a partir da norepinefrina na medula adrenal através da regulação da feniletanolamina N-metiltransferase. As concentrações locais de vitamina C medular resultantes da libertação de vitamina C induzida pelo ACTH podem garantir que a síntese de norepinefrina prossiga sempre à velocidade máxima (V̇max) (16, 17). Como a norepinefrina é o substrato para a síntese de epinefrina, e como o cortisol local pode aumentar a regulação da feniletanolamina N-metiltransferase, os efeitos combinados da vitamina C e do sangue enriquecido com cortisol do córtex adrenal também podem assegurar que a síntese da epinefrina prossiga em V̇max na medula adrenal (4, 18).

Uma outra visão, apoiada pelos novos dados aqui apresentados, é o conceito de que um dos objectivos do controlo rigoroso das concentrações plasmáticas de vitamina C é permitir que concentrações locais intraadrenais muito mais elevadas ocorram de forma transitória. Quando a vitamina C é obtida a partir de alimentos, apesar da ingestão alimentar variada, as concentrações plasmáticas de vitamina C em jejum estável não excedem 70-80 μmol/L em humanos (5-7). Em outra visão, como mostrado aqui, a função da vitamina C liberada deve ser local, dentro das supra-renais, ao invés de sistêmica. Além disso, devido às limitações da amostragem do sangue, as concentrações medidas muito provavelmente subestimam as concentrações intraadrenais verdadeiras. A amostra de sangue reflete a diluição da vazão da veia adrenal que é devida à colocação do cateter. O ascorbato liberado dentro da adrenal é diluído em um volume crescente de sangue venoso antes de alcançar o cateter. Assim, o controle rigoroso das concentrações de vitamina C no plasma periférico pode permitir a ocorrência de concentrações muito maiores de vitamina C liberada localmente, e tais concentrações podem ter funções especiais. Como um corolário e como outro insight novo, mostramos, pela primeira vez em humanos, a secreção hormonal estimulada de qualquer vitamina, não apenas da vitamina C. Estes dados indicam que uma substância que é um nutriente essencial também pode ter propriedades parácrinas imprevistas ou hormonais locais.

O cateterismo das veias supra-renais é um procedimento tecnicamente desafiador, ainda mais complicado por variações na drenagem das veias supra-renais. Muitas vezes não está claro se as baixas concentrações de cortisol no sangue da veia adrenal resultam do deslocamento do cateter ou algum outro motivo. A medição da concentração de vitamina C da veia adrenal é útil como uma medida adicional de colocação do cateter e é tão utilizada na nossa instituição agora. Estão em curso esforços para desenvolver um ensaio rápido de vitamina C que dará uma resposta enquanto o paciente ainda estiver na mesa, antes que a cateterização tenha terminado.

Se a secreção de vitamina C adrenal tem consequências fisiológicas, deve ser considerada a ingestão de vitamina C acima do possível apenas dos alimentos. Suplementos de vitamina C de 1 g, tomados duas vezes ao dia como suplemento, podem produzir picos transitórios de concentração plasmática de ≈140 μmol/L. Doses mais altas tomadas mais frequentemente – ovo, cada 4-6 h – podem produzir concentrações plasmáticas de pico transitório aproximando-se de 200 μmol/L, e as concentrações médias seriam apenas ligeiramente inferiores (7) Estas concentrações são possíveis apenas a partir de suplementos orais ou injecção intravenosa; seria de esperar que fossem distribuídas uniformemente no plasma, incluindo as veias supra-renais; e simular algumas concentrações medidas em amostras de veias supra-renais neste estudo. No entanto, estas concentrações não reflectem as concentrações intraadrenais mais elevadas esperadas com a libertação de vitamina C induzida pelo ACTH. Não se sabe se tais concentrações produzidas por suplementos terão consequências de sinalização parácrina inadvertida. Finalmente, não podemos determinar a partir dos dados aqui apresentados se a secreção de vitamina C ocorre durante a secreção episódica de ACTH pela hipófise.

Agradecemos a Mark E Ruddel pela realização das análises de cortisol, Anthony Lafferty pelas contribuições ao cuidado do paciente, e Robert Wesley pelo aconselhamento estatístico.

As responsabilidades dos autores são as seguintes – JLD, JG e ML: conceito e desenho do estudo; SJP, JLD, RC, WY, DAP e ML: coleta de dados e análise e interpretação dos resultados; SJP e ML: redação do manuscrito; e todos os autores (exceto JLD, que já faleceu) revisaram o manuscrito final. A fonte de financiamento não teve papel no desenho do estudo, coleta, análise e interpretação dos dados, nem por escrito ou na submissão do trabalho para publicação. Nenhum dos autores teve um conflito de interesse pessoal ou financeiro.