Glandele suprarenale umane secretă vitamina C ca răspuns la hormonul adrenocorticotrofic

ABSTRACT

Context: Atunci când aportul de vitamina C provine din alimente, concentrațiile plasmatice la post nu depășesc 80 μmol/L. Am postulat că un astfel de control strâns permite o funcție paracrină a vitaminei C.

Obiectiv: Scopul acestui studiu a fost de a determina dacă are loc secreția paracrină de vitamina C din glandele suprarenale.

Design: În timpul evaluării diagnostice a 26 de pacienți cu hiperaldosteronism, am administrat hormon adrenocorticotrofic intravenos și am măsurat vitamina C și cortizolul în venele suprarenale și periferice.

Rezultate: Concentrațiile de vitamina C din venele suprarenale au crescut în toate cazurile și au atins un vârf de 176 ± 71 μmol/L la 1-4 min, în timp ce concentrațiile corespunzătoare de vitamina C din venele periferice au fost de 35 ± 15 μmol/L (P < 0,0001). Media vitaminei C din vena suprarenală a crescut de la 39 ± 15 μmol/L la 0 min, a crescut la 162 ± 101 μmol/L la 2 min și a revenit la 55 ± 16 μmol/L la 15 min. Eliberarea de vitamina C din vena suprarenală a precedat eliberarea de cortizol din vena suprarenală, care a crescut de la 1923 ± 2806 nmol/L la 0 min la 27 191 ± 16 161 nmol/L la 15 min (P < 0,0001). Cortizolul plasmatic periferic a crescut de la 250 ± 119 nmol/L la 0 min la 506 ± 189 nmol/L la 15 min (P < 0,0001).

Concluzii: Stimularea hormonului adrenocorticotrofic crește concentrațiile de vitamina C din venele suprarenale, dar nu și din venele periferice. Aceste date sunt primele la om care arată că are loc o secreție de vitamine reglată hormonal și că secreția paracrină de vitamina C suprarenală face parte din răspunsul la stres. Controlul strâns al concentrației periferice de vitamina C permite concentrații locale mai mari care pot avea funcții paracrine.

INTRODUCERE

Răspunsul fiziologic la stres este coordonat de glanda pituitară, care secretă hormoni trofici ca răspuns la aportul sistemului nervos central de la hipotalamus. Hormonul adrenocorticotrofic (ACTH) esențial secretat de glanda pituitară stimulează glandele suprarenale să sintetizeze și să secrete cortizol. La animale, ACTH determină, de asemenea, pierderea de vitamina C din suprarenale (1-3). Glandele suprarenale sunt bogate în vitamina C, cu concentrații de până la 10 mmol/L (4). Din aceste motive, vitamina C și stresul la om au fost asociate de mult timp, în ciuda lipsei de dovezi directe pentru o astfel de legătură. Nu există date la om, iar dovezile de pe animale sunt inconsistente în ceea ce privește utilizarea în interiorul glandelor suprarenale sau eliberarea din suprarenale care ar putea crește concentrațiile de vitamina C în venele locale sau sistemice (4).

Omul, spre deosebire de majoritatea animalelor, nu poate sintetiza vitamina C și, în schimb, trebuie să o obțină din alimentație. Oamenii sănătoși care consumă 200-300 mg de vitamina C/d, o cantitate care poate fi obținută din alimente precum fructele și legumele în care vitamina este abundentă, mențin concentrații plasmatice în stare de repaus la post de 70 până la 80 μmol/L (5, 6). Concentrațiile plasmatice bine controlate de vitamina C sunt depășite în mod tranzitoriu cu doze orale de ≥1 g în cantități care pot fi obținute numai din suplimente și nu din alimente. Concentrațiile produse de doze de suplimente de ≥500 mg nu ar apărea în natură (7). În alte țesuturi decât celulele roșii din sânge, concentrațiile intracelulare de vitamina C se mențin, de obicei, în intervalul milimolar, spre deosebire de intervalul micromolar din plasmă (8, 9). Controlul strâns observat al concentrațiilor plasmatice și tisulare ale vitaminei C este mediat de absorbția gastrointestinală, de transportul celular și de reabsorbția și excreția renală. Controlul deosebit de strâns al concentrațiilor plasmatice care rezultă din ingestia cantităților de vitamina C găsite în alimente (5-7) ar putea facilita acțiunile paracrine ale vitaminei, dacă concentrațiile locale ar fi mai mari. Am emis ipoteza că glandele suprarenale secretă vitamina C după un stres simulat și că un control strâns al concentrațiilor plasmatice de vitamina C ar permite ca concentrațiile intraadrenale de vitamina C să fie mult mai mari decât cele din venele periferice. Pentru a testa acest lucru, am studiat pacienții cu hiperaldosteronism care au fost supuși prelevării de probe din venele suprarenale pentru un diagnostic specific. La acești pacienți, am măsurat concentrațiile de vitamina C din venele suprarenale și periferice și de cortizol după administrarea de ACTH.

SUBJECȚI ȘI METODE

Subiecți

Am studiat 16 bărbați și 10 femei cu vârsta de 52,3 ± 8,6 ani (interval: 32-68 ani) care au fost supuși unei prelevări bilaterale din venele suprarenale la National Institutes of Health. Subiecții aveau caracteristici clinice și biochimice de hiperaldosteronism și au fost trimiși pentru prelevarea de probe din venele suprarenale pentru a diferenția între adenomul suprarenale secretor de aldosteron și hiperplazia ca și cauză a hiperaldosteronismului.

Toți pacienții și-au dat consimțământul informat în scris. Protocolul studiului a fost aprobat de comisia de revizuire instituțională a National Institutes of Health.

Prelevarea de probe din venele suprarenale

Prelevarea de probe din venele suprarenale a fost efectuată dimineața, după un post de peste noapte. Pacienții au primit 2 mg de midazolam administrat intravenos la începutul procedurii. Au fost introduse două canule venoase periferice, una pentru prelevarea de sânge și cealaltă pentru perfuzii de medicamente. Ambele vene suprarenale au fost canulate prin vena femurală, iar canulația a fost ghidată prin angiografie digitală de substracție (10). Probele de sânge au fost prelevate din fiecare venă suprarenală și din vena periferică la momentul 0. Un bolus de 250 μg de ACTH a fost administrat intravenos și apoi 250 μg de ACTH în 250 ml de soluție salină normală a fost perfuzat intravenos cu o viteză de 200 ml/h. S-au recoltat probe de sânge la 0, 2, 4, 6, 6, 8, 10 și 15 min.

Analize

Toate probele au fost analizate pentru concentrațiile de vitamina C și cortizol. Probele de sânge au fost păstrate la gheață până la terminarea prelevării. Plasma a fost procesată la 4 °C pentru analizele de vitamina C și cortizol, așa cum a fost descris anterior (5, 11). Pe scurt, 1-5 ml de sânge integral heparinizat a fost centrifugat la 1000 × g timp de 10 min la 4 °C. Plasma (supranatant) a fost îndepărtată, diluată 1 la 5 cu metanol 90%/apă conținând 1 mmol EDTA/L și amestecată energic prin vortex timp de 10 s. Proteinele precipitate au fost îndepărtate prin centrifugare la 25 000 × g timp de 20 min la 4 °C. Supernatantele au fost păstrate la -80 °C până când au fost analizate. Pentru acidul ascorbic, toate probele de la același pacient au fost analizate împreună prin utilizarea HPLC cu detecție electrochimică coulometrică (12, 13). CV-urile intra-testare și intertestare au fost <1% și, respectiv, <3%. Cortizolul din plasmă a fost măsurat utilizând Immulite 2000 Cortisol Immunoassay. CV-urile intra și intertest au fost de 6% și, respectiv, 9%.

Analiză statistică

Rezultatele au fost comparate prin utilizarea testelor t perechi sau a analizei de varianță cu măsuri repetate (ANOVA) cu post-testul lui Bonferroni, atunci când a fost cazul, și s-au calculat valorile P cu două cozi. Probele din venele suprarenale prelevate din glandele suprarenale dreaptă și stângă au fost corelate deoarece proveneau de la același pacient. Cu toate acestea, au existat variații între valorile din dreapta și din stânga din cauza diferențelor de poziție a cateterului, a anatomiei venoase sau, posibil, a altor factori locali. Deoarece nu toate cele 47 de perechi disponibile de măsurători ale vitaminei C și cortizolului au fost independente din punct de vedere statistic (au provenit de la 26 de subiecți, dintre care majoritatea au contribuit cu 2 perechi de măsurători), am folosit un calcul ajustat pentru a calcula semnificația corelației observate între eșantioane. Acest calcul ia în considerare această grupare (observațiile sunt independente între grupe, dar pot fi dependente în cadrul unei grupe) și utilizează un calcul robust al varianței (estimatorul sandwich Huber-White al varianței) în software-ul statistic STATA (versiunea 8.2; Stata Corporation, College Station, TX).

REZULTATE

La cateterizarea venelor suprarenale, probele de sânge au fost obținute cu succes de la ambele glande suprarenale la 21 de pacienți și de la o glandă suprarenală la 5 pacienți. Douăzeci și unu de pacienți aveau adenom suprarenal unilateral și 5 aveau hiperplazie suprarenală bilaterală. Pentru acest studiu, probele au fost analizate pentru vitamina C și cortizol. După stimularea cu ACTH, concentrațiile de vitamina C din venele suprarenale au crescut în fiecare venă suprarenală prelevată (figura 1). Cele mai ridicate valori, concentrații medii ± SD de 176 ± 71 μmol/L, au fost atinse între 1 și 4 min, și au fost semnificativ (P < 0,0001) mai mari decât concentrațiile plasmatice periferice corespunzătoare de vitamina C de 35 ± 15 μmol/L. ANOVA cu măsuri repetate a concentrațiilor de vitamina C din venele suprarenale a dat o valoare P corectată de Huynh-Feldt de <0,0001. Media vitaminei C din venele suprarenale a crescut de la 39 ± 15 μmol/L la 0 min la 162 ± 101 μmol/L la 2 min și a revenit la 55 ± 16 μmol/L la 15 min (figura 2). Concentrațiile de vitamina C din venele suprarenale ajustate cu Bonferroni la 2 min au fost semnificativ mai mari decât cele de la 0, 6, 8, 10 și 15 min. Concentrațiile de vitamina C din vena periferică au prezentat o schimbare semnificativă (P = 0,002 prin ANOVA cu măsuri repetate cu corecția Huynh-Feldt), dar direcția schimbării a fost inconsecventă și magnitudinea sa a fost mică (interval: 32-37 μmol/L). Concentrațiile de cortizol din vena suprarenală au crescut de la 1923 ± 2806 nmol/L la 0 min la 27 191 ± 16 161 nmol/L la 15 min (P < 0,0001). Cortizolul plasmatic periferic a crescut de la 250 ± 119 nmol/L la 0 min la 506 ± 189 nmol/L la 15 min (P < 0,0001) (Figura 3).

Pentru că cateterizarea venei suprarenale este o procedură invazivă cu un risc mic de complicații grave, nu a fost studiată secreția de vitamina C la persoanele sănătoase. Pentru a aborda dacă glandele suprarenale normale secretă vitamina C și, în caz afirmativ, pentru a determina dacă diferă de glandele suprarenale anormale în ceea ce privește secreția de vitamina C, am comparat secreția de acid ascorbic de la cei 21 de pacienți cu adenoame suprarenale unilaterale cu suprarenalele normale contralaterale la aceiași pacienți (figura 3). Datele arată că secreția de acid ascorbic nu a fost semnificativ diferită în funcție de prezența sau nu a adenomului suprarenal. Concentrațiile de vârf ale vitaminei C în vena suprarenale și ale cortizolului au fost puternic corelate în toate suprarenalele (r2 = 0,35, P < 0,001; Figura 4). Sunt prezentate corelațiile dintre vârful vitaminei C din vena suprarenale și cortizol pentru glandele suprarenale normale, pentru glandele suprarenale cu adenom și pentru glandele suprarenale hiperplazice. Analiza de covarianță cu interacțiune pentru a testa dacă cele 3 pante sunt egale nu a constatat nicio diferență semnificativă între cele 3 pante.

DISCUȚII

Aceste date sunt prima descriere la orice specie a concentrațiilor simultane de vitamina C din vena suprarenală și periferică după stimularea ACTH și primele care indică faptul că funcția presupusă a vitaminei C secretate trebuie să fie mai degrabă locală decât sistemică. După stimularea ACTH, concentrațiile maxime de vitamina C din suprarenale (176 ± 71 μmol/L) au fost semnificativ (P < 0,0001) mai mari decât concentrațiile de vitamina C din venele periferice corespunzătoare (35 ± 15 μmol/L). Aceasta nu a fost o creștere susținută, ci mai degrabă un vârf secretor, iar cea mai mare valoare medie la 2 min a fost semnificativ mai mare decât valorile la 0, 6, 8, 10 și 15 min. Un astfel de vârf nu a apărut în vena periferică și ar putea avea doar o acțiune locală în glanda suprarenală. Eliberarea de cortizol a fost clar precedată de eliberarea de vitamina C, care a fost în scădere pe măsură ce eliberarea de cortizol a crescut. Micile variații observate în concentrațiile de vitamina C din vena periferică au fost inconsecvente ca direcție și mult mai mici ca mărime decât cele care urmează meselor normale. Prin urmare, este puțin probabil ca aceste variații să aibă vreo semnificație fiziologică.

Creșterea rapidă a concentrațiilor de vitamina C în vena suprarenală, dar nu și în vena periferică, oferă mai multe informații noi. Una dintre ele este că, la om, secreția suprarenalei de vitamina C este o parte integrantă a răspunsului la stres. Funcția vitaminei C eliberate în răspunsul la stres este necunoscută, dar poate include stingerea oxidanților eliberați în timpul steroidogenezei (14); protecția sau sinteza oxidului nitric pentru a promova eliberarea de cortizol (15) sau vasodilatația locală, care poate crește livrarea de cortizol către măduvă, vena cavă sau ambele; sau modificarea sensibilității receptorilor ACTH. În plus, o parte din sângele medular provine din cortexul suprarenal și este îmbogățit cu cortizol și vitamina C secretate de cortexul suprarenal. Vitamina C este un cofactor necesar pentru sinteza norepinefrinei localizată la nivelul măduvei suprarenale, în timp ce cortizolul crește biosinteza epinefrinei din norepinefrină la nivelul măduvei suprarenale prin reglarea superioară a feniletanolaminei-N-metiltransferazei. Concentrațiile locale de vitamina C medulară care rezultă din eliberarea de vitamina C indusă de ACTH pot asigura faptul că sinteza de noradrenalină se desfășoară întotdeauna la viteză maximă (V̇max) (16, 17). Deoarece norepinefrina este substratul pentru sinteza epinefrinei și deoarece cortizolul local poate regla în sus feniletanolamina-N-metiltransferaza, efectele combinate ale vitaminei C și ale sângelui îmbogățit cu cortizol din cortexul suprarenal ar putea, de asemenea, să asigure că sinteza epinefrinei are loc la V̇max în măduva suprarenală (4, 18).

O altă perspectivă, susținută de noile date prezentate aici, este conceptul că unul dintre scopurile controlului strict al concentrațiilor plasmatice de vitamina C este de a permite apariția tranzitorie a unor concentrații intraadrenale locale mult mai mari. Atunci când vitamina C este obținută din alimente, în ciuda aporturilor alimentare variate, concentrațiile plasmatice de vitamina C în stare de echilibru la post nu depășesc 70-80 μmol/L la om (5-7). Într-o altă perspectivă, așa cum se arată aici, funcția vitaminei C eliberate trebuie să fie locală, în interiorul suprarenalelor, mai degrabă decât sistemică. În plus, din cauza limitărilor de prelevare a probelor de sânge, este foarte probabil ca concentrațiile măsurate să subestimeze adevăratele concentrații intraadrenale. Sângele prelevat reflectă diluția fluxului de ieșire din venele suprarenale care se datorează plasării cateterului. Ascorbatul eliberat în interiorul suprarenalei este diluat într-un volum de sânge venos din ce în ce mai mare înainte de a ajunge la cateter. Astfel, un control strict al concentrațiilor plasmatice periferice de vitamina C poate permite apariția unor concentrații mult mai mari de vitamina eliberată local, iar astfel de concentrații pot avea funcții speciale. Ca un corolar și ca o altă perspectivă nouă, arătăm, pentru prima dată la om, secreția stimulată hormonal a oricărei vitamine, nu doar a vitaminei C. Aceste date indică faptul că o substanță care este un nutrient esențial poate avea, de asemenea, proprietăți paracrine sau locale neanticipate asemănătoare hormonilor.

Cateterizarea venei suprarenale este o procedură dificilă din punct de vedere tehnic, complicată și mai mult de variațiile în drenajul venei suprarenale. Este adesea neclar dacă concentrațiile scăzute de cortizol din sângele venei suprarenale rezultă din deplasarea cateterului sau dintr-un alt motiv. Măsurarea concentrației de vitamina C din vena suprarenală este utilă ca o măsură suplimentară de plasare a cateterului și este astfel utilizată în prezent la instituția noastră. Sunt în curs de desfășurare eforturi pentru a dezvolta un test rapid de vitamina C care să dea un răspuns în timp ce pacientul este încă pe masă – adică înainte ca cateterizarea să se fi încheiat.

Dacă secreția de vitamina C din suprarenale are consecințe fiziologice, ar trebui să se ia în considerare aportul de vitamina C peste cel posibil doar din alimente. Suplimentele de vitamina C de 1 g, administrate de două ori pe zi ca supliment, pot produce concentrații plasmatice maxime tranzitorii de ≈140 μmol/L. Dozele mai mari administrate mai frecvent – de exemplu, la fiecare 4-6 h – pot produce concentrații plasmatice de vârf tranzitorii care se apropie de 200 μmol/L, iar concentrațiile medii ar fi doar puțin mai mici. (7) Aceste concentrații sunt posibile doar fie din suplimente orale, fie din injecții intravenoase; ar fi de așteptat să fie distribuite uniform în plasmă, inclusiv în venele suprarenale; și simulează unele concentrații măsurate în probele din venele suprarenale în acest studiu. Cu toate acestea, aceste concentrații nu reflectă concentrațiile intraadrenale mai mari așteptate cu eliberarea de vitamina C indusă de ACTH. Nu se știe dacă astfel de concentrații produse de suplimente vor avea consecințe involuntare de semnalizare paracrină. În cele din urmă, nu putem determina din datele prezentate aici dacă secreția de vitamina C are loc în timpul secreției episodice de ACTH de către glanda pituitară.

Le mulțumim lui Mark E Ruddel pentru efectuarea analizelor de cortizol, lui Anthony Lafferty pentru contribuțiile la îngrijirea pacienților și lui Robert Wesley pentru sfaturi statistice.

Responsabilitățile autorilor sunt următoarele: JLD, JG și ML: conceptul și designul studiului; SJP, JLD, RC, WY, DAP și ML: colectarea și analiza datelor și interpretarea rezultatelor; SJP și ML: redactarea manuscrisului; și toți autorii (cu excepția lui JLD, care a decedat) au revizuit manuscrisul final. Sursa de finanțare nu a avut niciun rol în conceperea studiului, în colectarea, analiza și interpretarea datelor, în redactarea sau în transmiterea articolului pentru publicare. Niciunul dintre autori nu a avut un conflict de interese personal sau financiar.

FOOTNOTES

Note ale autorului