Renal adaptation to altered dietary sulfur amino acid intake occurs at luminal brushborder membrane

Abstract

AbstractRenal adaptation to altered dietary sulfur amino acid intake occurs at luminal brushborder membrane. The β-amino acid transport capabilities of rat renal epithelium were assessed using brushborder membrane vesicles (BBMV). Taurine, a metabolically inert sulfur-containing amino acid, was studied with emphasis on the renal adaptation to dietary sulfur amino acid alteration. Three isoproteinic diets were given to Sprague-Dawley rats: low-sulfur-amino-acid diet (LTD), normal-sulfuramino-acid diet (NTD), and high-taurine diet (HTD). Our studies demonstrated that taurine is actively transported into membrane vesicles by a sodium-dependent transport system. This transport is enhanced by hyperpolarization with valinomycin and decreased by dissipation of the sodium gradient by gramicidin. On LTD (compared to NTD), plasma taurine, urinary taurine, and fractional excretion of taurine were reduced. On HTD (compared to NTD), plasma taurine, urinary taurine, and fractional excretion of taurine were elevated. In vitro studies in BBMV from NTD animals revealed a Km of 40 µM and Vmax of 102 pmoles/mg protein/30sec. Other β-amino acids significantly inhibited BBMV taurine accumulation. BBMV taurine uptake was enhanced after LTD (compared to NTD) and diminished after HTD (compared to NTD). These studies indicate that a renal adaptation to dietary alterations in sulfur-containing amino acids occurs and that the luminal brushborder membrane participates in the adaptation. Renal adaptative mechanisms to dietary change may serve to help conserve amino acids during deprivation and to excrete amino acids during periods of excess.L'adaptation rénale à un apport alimentaire altéré en acides aminés soufrés se produit dans la bordure en brosse luminale. Les capacités de transport des acides β-aminés de l'épithélium rénal de rat ont été étudiées en utilisant des vésicules de bordure en brosse (BBMV). La taurine, un acide aminé contenant du soufre, métaboliquement inerte, a été étudiée avec un intérêt particulier pour l'adaptation rénale à une altération alimentaire en acides aminés soufrés. Trois régimes isoprotéiques ont été donnés à des rats Sprague-Dawley: un régime pauvre en acides aminés soufrés (LTD); un régime normal en acides aminés soufrés (NTD), et un régime riche en taurine (HTD). Nos études ont montré que la taurine est activement transportée dans les vésicules membranaires par un système de transport sodium dépendant. Ce transport est stimulé par une hyperpolarisation avec de la valinomycine, et est diminué par dissipation du gradient de sodium par la gramicidine. Avec un LTD (par rapport à un NTD), la taurine plasmatique, la taurine urinaire, et l'excrétion fractionnelle de taurine étaient diminuées. Avec on HTD (par rapport au NTD), la taurine plasmatique, la taurine urinaire, et l'excrétion fractionnelle de taurine étaient élevées. Des études in-vitro sur des BBMV d'animaux en NTD ont révélé un Km de 40 µM et une Vmax de 102 pmoles/mg protéine/30sec. D'autres acides β aminés ont significativement inhibé l'accumulation de taurine dans les BBMV. L'entrée de taurine dans les BBMV était stimulée après LTD (par rapport au NTD) et diminuée après HTD (par rapport au NTD). Ces études indiquent qu'il se produit une adaptation rénale à des altérations alimentaires en acides aminés contenant du soufre et que la bordure en brosse luminale participe à cette adaptation. Les mécanismes d'adaptation rénale aux modifications alimentaires pourraient aider à conserver les acides aminés pendant une restriction, et à excréter les acides aminés pendant les périodes de surcharge.