Abstract
Hypertension affects nearly a billion people worldwide, and it is influenced by both genetic and environmental factors. A high Na+ and low K+ diet, high saturated and low unsaturated fats, physical inactivity, heavy alcohol and tobacco use, and obesity are all known risk factors for hypertension. There is evidence that genetic factors play a role in the anti-hypertensive effect of dietary K+ intake. Our goal was to investigate and characterize the genetic factors that influence blood pressure in response to K+ intake. Epithelial Na+ channel (ENaC) plays a vital role in Na+ reabsorption along the distal nephron and drive K+ secretion via an electrochemical gradient, thereby maintaining extracellular·fluid volume and blood pressure. NR3Cl, GRXCRI, HPN, ATP12A, CAPI, CAP2, CAP3, !MPRSS3, and
TMPRSS9 were discovered to be associated with K+ sensitivity in human subjects using unbiased and targeted-gene approaches. GWAS (unbiased approach) revealed two genes, TMPRSS3 and TMPRSS9, to be strongly associated with K+ sensitivity in serum samples from female subjects. We used wild-type mice (C57BL/6N) supplemented with standard or challenged Na+ and K+ diet compositions, which revealed differences in candidate gene mRNA transcript regulation between male and female mice or on a K+ diet. Tmprss3 was further investigated in Xenopus oocytes, where it produced an ENaC-mediated Na+ current in contrast to their catalytically inactive mutants. Similarly, we studied the role of Tmprss3 in ENaC activation in the kidney, using Tmprss3-I- mice housed in a metabolic cage and fed a standard, high K+ or low Na+ diet. Our findings show that under low Na+ diets, cleavage of the a- and yENaC subunits occurs, plasma aldosterone levels remain unchanged, and i.p. administration of benzamil has no effect on fractional Na+ excretion in Tmprss3-1-· mice compared to Tmprss3+/+ mice. Furthermore, Tmprss3 mRNA was only found in a few puncta during an RNAscope analysis of the wild-type mouse kidney subjected to an 8% high Na+ diet. Collectively, our results suggest that Tmprss3 can activate ENaC in vitro and Tmprss3 does not play arole in ENaC regulation in the kidney under physiological conditions.
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L'hypertension artérielle touche près d'un milliard de personnes dans le monde et est influencée par des facteurs génétiques et environnementaux. Un régime alimentaire riche en Na+ et pauvre en K+, des graisses saturées et peu insaturées, l'inactivité physique, une consommation importante d'alcool et de tabac, et l'obésité sont autant de facteurs de risque connus d'hypertension. Il existe des preuves que les facteurs génétiques jouent un rôle dans l'effet antihypertenseur de l'apport alimentaire en K+. Notre objectif était d'étudier et de caractériser les facteurs génétiques qui influencent la pression artérielle en réponse à l'apport de K+. Le canal Na+ épithélial (ENaC) joue un rôle vital dans la réabsorption du Na+ le long du néphron distal et entraîne la sécrétion de K+ via un gradient électrochimique, maintenant ainsi le volume de liquide extracellulaire et la pression artérielle. On a découvert que NR3Cl, GRXCRl, HPN, ATP12A, CAPl, CAP2, CAP3, TMPRSS3 et TMPRSS9 étaient associés à la sensibilité au K+ chez les sujets humains en utilisant des approches génétiques non biaisées et ciblées. L'étude d'association pangénomique (approche non biaisée) a révélé que deux gènes, TMPRSS3 et TMPRSS9, étaient fortement associés à la sensibilité au K+ dans les échantillons de sérum de sujets féminins. Nous avons utilisé des souris de type sauvage (C57BL/6N) soumises à un régime alimentaire standard ou contesté à base de Na+ et de K+, ce qui a révélé des différences dans la régulation des transcriptions des gènes candidats entre les souris mâles et femelles ou sous régime K+. La protéine Tmprss3 a été étudiée plus avant dans des ovocytes de Xenopus, où elle a produit un courant Na+ médié par ENaC, contrairement à ses mutants catalytiquement inactifs. De même, nous avons étudié le rôle de Tmprss3 dans l'activation des ENaC dans le rein, en utilisant des souris Tmprss3-/- logées dans une cage métabolique et nourries avec un régime standard, à forte teneur en K+ ou à faible teneur en Na+. Nos résultats montrent que sous un régime à faible teneur en Na+, le clivage des sous-unités - et ENaC se produit, les niveaux d'aldostérone plasmatique restent inchangés, et l'administration i.p. de Benzamil n'a aucun effet sur l'excrétion fractionnelle de Na+ chez les souris Tmprss3-/- par rapport aux souris Tmprss3+/+. De plus, l'ARNm Tmprss3 n'a été trouvé que dans quelques ponctuations lors d'une analyse par ARNscope du rein de souris de type sauvage soumises à un régime à 8% de Na+ élevé. Collectivement, nos résultats suggèrent que Tmprss3 peut activer l'ENaC in vitro et que Tmprss3 ne joue pas de rôle dans la régulation de l'ENaC dans le rein dans des conditions physiologiques.