Relationship between proline balance in the rat kidney and intrarenal concentration of amino acids
Authors: Watanabe M. , Yamanoha B. , Sugimura K. 
Published: February 2011

In the present study, a proline‐deficient diet was fed to rats in order to reduce the plasma proline concentration to that observed during fasting and then the carotid‐artery‐renal‐vein differences in various amino acids and intrarenal amino acid concentrations were measured in order to investigate the kinetics of amino acid metabolism in the kidney.

The plasma proline concentration in the carotid arteries of the proline‐deficient diet group 8 h after the beginning of the last feed was significantly lower than that in the control group, and the concentration of proline was as low as that of the fasted rats in the control group. The results of the carotid artery‐renal vein difference in proline showed that, at 8 and 16 h after the beginning of the last feed, proline was absorbed by the kidney in the control group and was released from the kidney in the proline‐deficient diet group. The results of the carotid artery‐renal difference in arginine 8 h after the beginning of the last feed showed that the amount of arginine released from the kidney was significantly lower in the proline‐deficient diet group than in the control diet group. The results of the carotid artery‐renal vein difference in intrarenal free amino acids 8 h after the beginning of the last feed showed that the concentrations of amino acids that are metabolically related to proline, such as, arginine, ornithine and alanine, were significantly lower in the proline‐deficient diet group than in the control diet group. There was significant positive correlation between the intrarenal proline concentration and the arteriovenous difference in proline 8 h after the beginning of the last feed (r = 0.653, p < 0.05). At 8 h after the beginning of the last feed, the release of proline from the kidney was observed in the proline‐deficient diet group, and there was significant positive correlation between the carotid‐artery‐vein difference in proline and intrarenal arginine concentration (r = 0.887, p < 0.05).

The above findings suggest that when the intrarenal proline concentration decreases, proline is released from the kidney, and when the intrarenal proline concentration increases, proline is absorbed by the kidney. In addition, when the amount of proline released from the kidney increases, the intrarenal arginine concentration decreases. In combination, these results indicate that a portion of the proline released from the kidney is synthesized from arginine in the kidney.

Beziehung zwischen der Prolinbilanz der Rattenniere und der intrarenalen Aminosäurekonzentration.

Nach Fütterung von Ratten mit prolinfreiem Futter ergaben sich so niedrige Serumprolinkonzentrationen, wie sie bei fastenden Ratten beobachtet wurden. In der vorliegenden Studie untersuchten wir die Dynamik des Aminosäuremetabolismus in der Niere, indem wir in diesem Zustand die Prolinkon‐zentrationsdifferenz swischen der A. carotis und der V. renalis und die Konzentration der freien Aminosäuren in der Niere bestimmten. Die Messung der Plasmaprolinkonzentration in der A. carotis der mit prolinfreiem Futter gefütterten Gruppe 8 Stunden nach Beginn der Aufnahme des prolinfreien Futters zeigte wesentlich niedrigere Werte als in der mit einer Kontrolldiät gefütterten Gruppe. Diese Werte entsprachen der bei fastenden Tieren in der mit einer Kontrolldiät gefütterten Gruppe beobachteten niedrigen Prolinkonzentration. Die Ergebnisse der Untersuchungen der arteriovenösen Differenz der Prolinkonzentration 8 bezeihungsweise 16 Studen nach Beginn der Futteraufnahme zeigten in der mit einer Kontrolldiät gefütterten Gruppe eine Aufnahme von Prolin in die Niere. In der mit prolinfreiem Futter gefütterten Gruppe konnte eine Prolinausscheidung nachgewiesen werden. Die Ergebnisse der Untersuchungen der arteriovenösen Differenz der Argininkonzentration zeigten, daß die Arginin‐ausscheidung in der Niere in der mit prolinfreiem Futter gefütterten Gruppe wesentlich niedriger war als in der mit einer Kontrolldiät gefütterten Gruppe. Die Ergebnisse der Untersuchungen der Konzentration freier Aminosäuren in der Nicre zeigten, daß die Konzentrationen von Prolin sowie der metabolisch umgesetzten Aminosäuren Arginin, Ornithin und Alanin in der mit prolinfreiem Futter gefütterten Gruppe wesentlich niedriger waren als in der mit der Kontrolldiät gefütterten Gruppe. Nach 8 Stunden wurde ein signifikanter positiver Korrelationskoeffizient von 0,635 (p < 0,05) zwischen der renalen Prolinkonzentration und der arteriovenösen Differenz der Prolinkonzentration gefunden.

In der mit prolinfreien Futter gefütterten Gruppe wurde nach 8 Stunden eine Prolinabgabe durch die Niere beobachtet. Zu diesem Zeitpunkt wurde zwischen der renalen arteriovenösen Differenz der Prolinkonzentration und der renalen Argininkonzentration ein signifikanter positiver Korrelations‐koeffizient von 0,887 (p < 0,05) beobachtet.

Die oben beschriebenen Ergebnisse deuten darauf hin, daß bei einem Abfall der renalen Prolinkonzentration Prolin aus der Niere ausgeschieden wird und bei einem Anstieg der renalen Prolinkonzentration Prolin aufgenommen wird. Außerdem zeigten diese Ergebnisse, daß bei zunehmender Prolinaus‐scheidung durch die Niere die renale Argninikonzentration abfiel. Dies deutete darauf hin, daß ein Teil des über die Niere ausgeschiedenen Prolins aus renalem Arginin stammt.