AbstractSize and charge selective permeability defects induced in glomerular basement membrane by a polycation. Polyethyleneimine (PEI) was given intravenously to rats followed by native ferritin or one of three cationic ferritins. After 15 min kidneys were fixed for electron microscopy. Controls (C) received vehicle without PEI, followed by the appropriate ferritin. PEI-induced permeability change was measured as the ratio (PEI/C) of counted ferritin particles within the glomerular basement membrane (GBM) in the corresponding PEI and control groups. The ratio PEI/C for each tracer was: NF (pI = 4.5–4.8)–107; CF (pI = 7.5–8.2)–3.3; CF (pI = 8.0–8.7)–1.7; and CF (pI = 8.7–9.0)–0.9. When ferritin localization in the subendothelial layer of the GBM was examined separately, PEI/C was increased for all ferritins including the most cationic species. After PEI, GFR and RBF decreased proportionately by half; thus, filtration fraction remained constant. Reduction of renal perfusion pressure to 40 mm Hg showed no alteration of ferritin permeation into the GBM. Thus, PEI effects on ferritin localization in the GBM could not be ascribed to renal hemodynamic perturbations. If the effect of PEI on GBM permeability were to be mediated exclusively by neutralization of the charge barrier, the index PEI/C should be increased for NF, but decreased for all CF. The results show a marked effect of PEI on the charge barrier (PEI/C > 100 for NF). But, PEI also enhanced total GBM permeation by CF (7.5–8.2) and CF (8.0–8.7), and increased subendothelial GBM permeation for CF (8.7–9.0). An inverse relationship of the effect of PEI to the cationic charge on CF was evident. These paradoxical results can be explained if polycations (including CF) not only neutralize anionic sites, but distort GBM gel structure, thereby altering porosity.Défauts de perméabilité sélective sur la taille et la charge induits dans la membrane basale glomérulaire par un polycation. Du polyéthylèneimine (PEI) a été donné par voie intraveineuse à des rats et suivi par de la ferritine native, ou par l'une de trois ferritines cationiques. Après 15 min, les reins ont été fixés pour microscopie électronique. Les contrôles (C) recevaient du véhicule sans PEI, suivi par la ferritine appropriée. La modification de perméabilité induite par le PEI était mesurée par le rapport (PEI/C) des particules de ferritine comptées à l'intérieur de la membrane basale glomérulaire (GBM) dans les groupes PEI correspondants et contrôles. Le rapport PEI/C pour chaque traceur était: NF (pI = 4,5–4,8)–107; CF (pI = 7,5–8,2)–3,3; CF (pI = 8,0–8,7)–1,7; et CF (pI = 8,7–9,0)–0,9. Quand la localisation de la ferritine dans la couche sous endothéliale de la GBM était examinée séparément, PEI/C était augmenté pour toutes les ferritines, y compris les espèces les plus cationiques. Après PEI, le GFR et le RBF ont diminué proportionnellement de moitié; ainsi la fraction de filtration est restée constante. La réduction de la pression de perfusion rénale à 40 mm Hg n'a pas montré d'altération de la perméabilité à la ferritine dans la GBM. Ainsi, les effets de PEI sur la localisation de la ferritine dans la GBM ne pouvaient être expliqués par des perturbations de l'hémodynamique rénale. Si l'effet de PEI sur la perméabilité de la GBM avait pour médiateur exclusif une neutralisation de la barrière de charge, l'index PEI/C devrait être augmenté pour NF, mais diminué pour toutes les CF. Les résultats indiquent un effet marqué de PEI sur la barrière de charge (PEI/C > 100 pour NF). Cependant, PEI a également stimulé la perméabilité de GBM totale pour FC (7,5–8,2) et CF (8,0–8,7) et a augmenté la perméabilité sous-endothéliale de GBM pour CF (8,7–9,0). Une relation inverse entre l'effet de PEI et la charge cationique de CF était évidente. Ces résultats paradoxaux peuvent être expliqués si les polycations (y compris CF) neutralisent non seulement les sites anioniques, mais modifient aussi la structure du gel de la GBM, altérant ainsi sa porosité.