Renal adaptation to altered dietary sulfur amino acid intake occurs at luminal brushborder membrane

Abstract Renal adaptation to altered dietary sulfur amino acid intake occurs at luminal brushborder membrane. The β-amino acid transport capabilities of rat renal epithelium were assessed using brushborder membrane vesicles (BBMV). Taurine, a metabolically inert sulfur-containing amino acid, was studied with emphasis on the renal adaptation to dietary sulfur amino acid alteration. Three isoproteinic diets were given to Sprague-Dawley rats: low-sulfur-amino-acid diet (LTD), normal-sulfuramino-acid diet (NTD), and high-taurine diet (HTD). Our studies demonstrated that taurine is actively transported into membrane vesicles by a sodium-dependent transport system. This transport is enhanced by hyperpolarization with valinomycin and decreased by dissipation of the sodium gradient by gramicidin. On LTD (compared to NTD), plasma taurine, urinary taurine, and fractional excretion of taurine were reduced. On HTD (compared to NTD), plasma taurine, urinary taurine, and fractional excretion of taurine were elevated. In vitro studies in BBMV from NTD animals revealed a K m of 40 µM and V max of 102 pmoles/mg protein/30sec. Other β-amino acids significantly inhibited BBMV taurine accumulation. BBMV taurine uptake was enhanced after LTD (compared to NTD) and diminished after HTD (compared to NTD). These studies indicate that a renal adaptation to dietary alterations in sulfur-containing amino acids occurs and that the luminal brushborder membrane participates in the adaptation. Renal adaptative mechanisms to dietary change may serve to help conserve amino acids during deprivation and to excrete amino acids during periods of excess. L'adaptation renale a un apport alimentaire altere en acides amines soufres se produit dans la bordure en brosse luminale. Les capacites de transport des acides β-amines de l'epithelium renal de rat ont ete etudiees en utilisant des vesicules de bordure en brosse (BBMV). La taurine, un acide amine contenant du soufre, metaboliquement inerte, a ete etudiee avec un interet particulier pour l'adaptation renale a une alteration alimentaire en acides amines soufres. Trois regimes isoproteiques ont ete donnes a des rats Sprague-Dawley: un regime pauvre en acides amines soufres (LTD); un regime normal en acides amines soufres (NTD), et un regime riche en taurine (HTD). Nos etudes ont montre que la taurine est activement transportee dans les vesicules membranaires par un systeme de transport sodium dependant. Ce transport est stimule par une hyperpolarisation avec de la valinomycine, et est diminue par dissipation du gradient de sodium par la gramicidine. Avec un LTD (par rapport a un NTD), la taurine plasmatique, la taurine urinaire, et l'excretion fractionnelle de taurine etaient diminuees. Avec on HTD (par rapport au NTD), la taurine plasmatique, la taurine urinaire, et l'excretion fractionnelle de taurine etaient elevees. Des etudes in-vitro sur des BBMV d'animaux en NTD ont revele un K m de 40 µM et une V max de 102 pmoles/mg proteine/30sec. D'autres acides β amines ont significativement inhibe l'accumulation de taurine dans les BBMV. L'entree de taurine dans les BBMV etait stimulee apres LTD (par rapport au NTD) et diminuee apres HTD (par rapport au NTD). Ces etudes indiquent qu'il se produit une adaptation renale a des alterations alimentaires en acides amines contenant du soufre et que la bordure en brosse luminale participe a cette adaptation. Les mecanismes d'adaptation renale aux modifications alimentaires pourraient aider a conserver les acides amines pendant une restriction, et a excreter les acides amines pendant les periodes de surcharge.