Rolle des L-Arginin/NO-Stoffwechselweges im akuten Nierenversagen

Summary

Regulation of renal hemodynamics – in particular intraglomerluar hemodynamics – is closely related to the L-arginine/NO-pathway. Almost all forms of acute renal failure (ARF) are characterized by a reduction in renal plasma flow (RPF) and increased renal vascular resistance. NO, metabolized from L-arginine, is capable of improving renal function due to its vasorelaxing properties in almost all models of ARF, whereas unselective inhibition of nitric oxide synthase (NOS) generally exerts contrary effects. Increased tubular generation of oxygen radicals in the early course of ischemic ARF indicates increased oxidative stress. Simultaneously regulatory changes in expression of iNOS (inducible NOS) and eNOS (endothelial NOS) are observed. Apart from the positive functional effects with L-arginine supplementation a remarkable reduction in the formation of oxygen radicals and reduced overexpression of iNOS are observed. This is important, because in ischemic ARF increased expression of iNOS is accompanied by increased formation of oxygen radicals and peroxynitrite. Both substances are highly reactive and exert many cytotoxic effects. eNOS-derived NO probably plays such an important role in maintaining and improving renal and intraglomerular hemodynamics that negative effects from iNOS-derived NO are overcome. The roles of NOS are different for different types of NOS and also depend on the time course of ARF. Future management strategies should focus on the interplay between antioxidants and NO regulators and the correlation of reactive oxygen species and NO.

Zusammenfassung

Die Regulation der renalen Hämodynamik – insbesondere der intraglomerulären Hämodynamik – ist eng verbunden mit dem L-Arginin-/NO-Stoffwechselweg. Fast alle Formen des akuten Nierenversagens (ANV) sind in hämodynamischer Hinsicht durch eine Reduktion des renalen Plasmaflusses (RPF) und einen Anstieg des renalen Gefäßwiderstands gekennzeichnet. Aus L-Arginin gebildetes NO ist aufgrund seiner vasodilatierenden Eigenschaften in der Lage, die Nierenfunktion im ANV zu verbessern, während eine unselektive Hemmung der NO-Synthase (NOS) in der Regel zu gegensinnigen Effekten führt. Die vermehrte tubuläre Bildung von Sauerstoffradikalen im frühen Verlauf des ischämischen ANV weist auf gesteigerten oxidativen Stress hin. Gleichzeitig kommt es zu regulatorischen Veränderungen der Expression für iNOS (induzierbare NOS) und eNOS (endotheliale NOS). Nach Substitution von L-Arginin beobachtet man neben den positiven funktionellen Effekten auf die Nierenfunktion eine verminderte Bildung von Sauerstoffradikalen und eine deutlich schwächere Überexpression für iNOS. Dies ist sehr bedeutend, da im ischämischen ANV die gesteigerte Expression von iNOS begleitet ist von einer deutlich höheren Bildung von Sauerstoffradikalen und Peroxynitrit. Beide Verbindungen sind hochreaktiv und haben eine ganze Reihe zytotoxischer Effekte. Wahrscheinlich spielt das aus eNOS freigesetzte NO eine so große Rolle bei der Aufrechterhaltung bzw. Verbesserung der renalen und intraglomerulären Hämodynamik, dass mögliche negative Effekte von aus iNOS gebildetem NO mehr als kompensiert werden.

Die pathophysiologischen Implikationen und Bedeutungen der verschiedenen NOS sind unterschiedlich für die verschiedenen Subtypen und hängen auch vom zeitlichen Verlauf des ANV ab. Zukünftige Behandlungsstrategien sollten u. a. die Zusammenhänge zwischen Antioxidanzien und NO-Regulatoren sowie das Wechselspiel zwischen reaktiven Sauerstoffmetaboliten und NO berücksichtigen.