Response of the collecting duct to disturbances of acid-base and potassium balance

Response of the collecting duct to disturbances of acid-base and potassium balance. With light microscopy and scanning electron microscopy, the epithelium of the collecting duct was examined in rats with acute and chronic acid-base disturbances, hypokalemia, hyperkalemia, and during osmotic diuresis and hydropenia. Acid-base disturbances included acute respiratory acidosis, acute metabolic alkalosis, and chronic metabolic acidosis. Two groups of hypokalemic animals were studied, those with and those without an associated metabolic alkalosis. After the appropriate physiologic data were collected, all kidneys were preserved for morphologic evaluation by in vivo intravascular perfusion fixation. The percentage of intercalated cells in the epithelium of the collecting duct in the cortex and outer medulla of each kidney was determined by light microscopic examination of 1-µ-thick Epon sections stained with toluidine blue. Qualitative observations were performed with scanning electron microscopy. Intercalated cells represented 36 to 40% of the epithelial cells forming the collecting duct in the cortex and outer and inner stripes of the outer medulla in control animals during hydropenia and during mild osmotic diuresis. No experimental condition studied was found to influence significantly the actual or relative number of intercalated cells, or their distribution in the collecting duct. The hypertrophy of both principal cells and intercalated cells in potassium-depleted animals occurred in both the presence and the absence of metabolic alkalosis. Conclusion. Under the conditions of this study, intercalated cells represent a constant population of epithelial cells in the rat collecting duct, and intercalated and principal cells represent distinct cell types, each defined by rather constant morphologic features. Contrary to previous reports, no evidence was found that a disturbance of hydrogen ion and potassium balance is associated with a conversion of principal to intercalated cells in the collecting duct. Reponse du canal collecteur aux modifications du bilan acido-basique et du potassium. L'epithelium du canal collecteur du rat a ete etudie en microscopie optique et en microscopie electronique a balayage chez des animaux soumis a des modifications aigues ou chroniques de l'equilibre acido-basique, en hypokaliemie, en hyperkaliemie, au cours de la diurese osmotique et au cours de l'hydropenie. Les modifications de l' equilibre acido-basique etaient l'acidose respiratoire aigue, l'alcalose metabolique aigue et l'acidose metabolique chronique. Deux groupes d'animaux hypokaliemiques ont ete etudies, les uns avec et les autres sans alcalose metabolique associee. Apres que les informations adequates aient ete recueillies, tous les reins ont ete prepares pour l'etude morphologique par fixation in vivo par voie intravasculaire. Le pourcentage de cellules intercalaires dans l'epithelium du canal collecteur dans le cortex et la medullaire externe de chaque rein a ete determine par l'etude en microscopie photonique de coupes de 1 µ dans l'epon, colorees par le bleu de toluidine. Les informations qualitatives ont ete obtenues par microscopie electronique a balayage. Les cellules intercalaires representent 36 a 40% des cellules epitheliales formant le canal collecteur dans le cortex et les regions externe et interne de la medullaire externe chez les animaux controles au cours de l'hydropenie et de la diurese osmotique. Aucune des conditions experimentales etudiees n'a paru influencer significativement le nombre reel ou relatif de cellules intercalaires, ou leur distribution dans les canaux collecteurs. L'hypertrophie a la fois des cellules principales et des cellules intercalaires chez les animaux depletes en potassium est observee aussi bien en presence qu'en l'absence d'alcalose metabolique. Conclusion. Dans les conditions de cette etude, les cellules intercalaires representent une population constante de cellules epitheliales du canal collecteur de rat et que les cellules intercalaires et principales representent des types cellulaires distincts dont chacun est defini par des caracteristiques morphologiques plutot constantes. Contrairement a des publications anterieures il n'a pas ete observe de preuve de ce qu'une modification du bilan des ions hydrogene et potassium est associee a une transformation de cellules principales en cellules intercalaires.