Central and peripheral nervous system effects of chronic renal failure.

Central and peripheral nervous system effects of chronic renal failure. Although neurologic dysfunction is a major cause of disability in patients with chronic renal failure, there is little knowledge of the underlying metabolic defect(s). We used a canine model to study the effects of chronic renal failure (CRF: 4 months after 1-⅞ nephrectomy, GFR 11 ± 2 ml/min) on the composition and function of the nervous system. We also studied the effect of acute renal failure (ARF: 3.5 days after bilateral ureteral ligation) on peripheral nerve composition and function. In dogs with CRF for 4 months intracellular pH of brain and cerebro-spinal fluid (CSF) pH remained normal, despite metabolic acidemia. Osmotic equilibrium of the brain with plasma and CSF (and thus a normal water content) was maintained by almost equivalent increases in brain of urea and idiogenic osmoles (25 mmoles/kg H 2 O and 23 to 26 mOsm/kg H 2 O, respectively). Electrolyte concentration in brain tissue water did not change significantly. Calcium content was increased in cortical gray matter and hypothalamus of dogs with CRF, but was normal in the six other regions measured. Functional changes measured by the electroencephalogram were just as severe as those previously seen in dogs with ARF. The motor nerve conduction velocity (MNCV) was normal in dogs with ARF and did not change after up to 6 months of CRF. Similarly, nerve calcium content was decreased in dogs with ARF and remained low after 4 months of CRF. Thus, CRF of 4 months duration produced marked alterations of central nervous system function and composition. Increases in brain calcium content and/or the appearance of idiogenic osmoles may be involved in the pathogenesis of central nervous system dysfunction. In contrast to the findings in brain, nerve calcium and sodium content fell acutely, and calcium remained low after 4 months of renal failure. Despite these compositional changes, nerve function, as measured by the MNCV, was unaffected. Effets de l'insuffisance renale chronique sur le systeme nerveux central et peripherique. Bien que le dysfonctionnement neurologique soit une cause majeure d'invalidite chez des malades atteints d'insuffisance renale chronique, il n'y a que peu de donnees sur le(les) trouble(s) metabolique(s) sous-jacent(s). Nous avons utilise un modele canin pour etudier les effects de l'insuffisance renale chronique (CRF: 4 mois apres 1-⅞ nephrectomie, GFR 11 ± 2 ml/min) sur la composition et le fonctionnement du systeme nerveux. Nous avons egalement etudie l'effet de l'insuffissance renale aigue (ARF: 3.5 jours apres ligature ureterale bilaterale sur la composition et la fonction du nerf peripherique. Chez les chiens atteints de CRF depuis 4 mois, le pH intracellulaire du cerveau et le pH de fluide cerebro-spinale (CSF) resterent normales, malgre l'acidemia metabolique. L'equilibre osmotique du cerveau avec le plasma et le CSF (et donc un contenu normal d'eau) etait maintenu par des augmentations a peu pres equivalentes de l'uree et des osmoles idiogeniques dans le cerveau (25 mmoles/kg H 2 O et 23 a 26 mOsm/kg H 2 O, respectivement). La concentration d'electrolytes dans l'eau tissulaire cerebrale n'a pas change significativement. Le contenu calcique etait augmente dans la matiere grise corticale et l'hypothalamus de chiens atteints de CRF, mais etait normal dans six autres regions mesurees. Les modifications fonctionnelles mesurees par l'electroencephalogrammes etaient aussi severes que celles vues auparavant chez les chiens en ARF. Le velocite du compartement du nerf motique (MNCV) etait normal chez les chiens en ARF et ne changeait pas apres jusqu'a 6 mois de CRF. De facon identique, le contenu des nerfs en calcium etait diminue chez les chiens en ARF et restait bas apres 4 mois de CFR. Ainsi, CRF de 4 mois a entraine des alterations marquees du fonctionnement et de la composition du systeme nerveux central. Des augmentations du contenu calcique du cerveau et/ou l'apparition d'osmoles idiogeniques pourraient etre impliquees dans la pathogenie du dysfonctionnement de systeme nerveux central. Par opposition avec les resultats dans le cerveau, le contenu en calcium et en sodium des nerfs a chute de facon marquee, et le calcium est reste bas apres 4 mois d'insuffisance renale. Malgre ces modifications de composition, le fonctionnement nerveux, mesure par MNCV n'etait pas affecte.