Untersuchungen zur Dynamik druckinduzierter Änderungen des Strömungswiderstandes der autoregulierenden, isolierten Rattenniere

Summary

Using the isolated artifically perfused rat kidney the relationship between perfusion pressure and flow has been studied.

Applying defined changes of pressure the resulting flow patterns were analyzed for changes of form, amplitude and phase. The following input patterns were used: 1. Rectangular pressure changes (step functions), and 2. sinusoidal pressure changes of frequencies between 0.0065 and 1.0 Hz.

If the maximum pressure—in the experiments with step functions—does not exceed 100 mm Hg the transient response is proportional to the input changes. Step functions of a maximum pressure above 100 mm Hg induce characteristic distortions of the response curve. Upon addition of papaverin to the perfusion fluid these distortions disappear.

With sinusoidal pressure changes a maximum of distortion of the response curve is obtained at a frequency of 0.06 Hz. The amplitude of the response reaches a maximum at 0.3 Hz and goes through a minimum at 0.02 Hz. Papaverin abolishes the distortions as well as the maximum and minimum of the flow amplitude.

Addition to the perfusion fluid of the sympathicolytic substances Regitin or Dibenamine induces characteristic changes of the output pattern following step functions. In experiments where sinusoidal input functions were used the sympathicolytic substances abolish the distortions at 0.06 Hz, while the maximum of amplitude at 0.3 Hz is unaffected and the minimum at 0.02 Hz disappears.

The results indicate that the reactive increase of flow-resistance in the autoregulating kidney is due to at least two mechanisms. With Regitin or Dibenamine an initial, short lasting, rate sensitive reactive component having a short latency and reaction time (0.3–0.7 sec) can be distinguished from a second, rate independent, long lasting component which has a longer reaction time (5–10 sec).

Zusammenfassung

Am Präparat der isolierten, zellfrei perfundierten Rattenniere wurde die Beziehung zwischen Perfusionsdruck und Perfusionsvolumenstrom untersucht. Bei Anwendung definierter Druckänderungen als Eingangsgröße wurden die resultierenden Änderungen des Perfusionsvolumenstromes als Ausgangsgröße nach Form, Amplitude und Phase analysiert. Dazu wurden 1. zeitlich rechteckförmige Druckänderungen, sogenannte Sprungfunktionen als Eingangsgröße, 2. sinusförmig modulierte Druckänderungen in einem Frequenzbereich von 0,0065 bis 1,0 Hz verwendet.

Bei Verwendung von Sprungfunktionen als Eingangsgröße folgt die Ausgangsgröße bei Sprüngen auf Drücke unterhalb 100 mm Hg der Eingangsgröße proportional. Bei Sprüngen auf Drücke oberhalb 100 mm Hg treten charakteristische Formverzerrungen der Antwortkurve auf.

Nach Zusatz von Papaverin zur Perfusionslösung bleiben die Antwortkurven auch bei Sprüngen auf Drücke oberhalb 100 mm Hg unverzerrt.

Bei Verwendung sinusförmiger Druckänderungen als Eingangsgröße tritt ein Maximum der Formverzerrung der Ausgangsgröße bei 0,06 Hz auf. Die Amplitude der Ausgangsgröße erreicht bei 0,3 Hz ein Maximum und durchläuft bei 0,02 Hz ein Minimum. Nach Zusatz von Papaverin verschwinden die frequenzabhängigen Verzerrungen und damit das Maximum und das Minimum in der Amplitudenfrequenzgangkurve.

Zusatz der sympathicolytisch wirkenden Pharmaka Regitin oder Dibenamin zur Perfusionslösung bewirkt charakteristische Veränderungen der Form der Ausgangskurve bei sprungförmiger Eingangsgröße. Bei Verwendung sinusförmiger Druckänderungen als Eingangsgröße fehlen die Formverzerrungen der Ausgangsgröße bei 0,06 Hz. In der Amplitudenfrequenzgangkurve bleibt das Maximum bei etwa 0,3 Hz erhalten, während das Minimum bei 0,02 Hz verschwindet.

Die Befunde sprechen dafür, daß der reaktiven Erhöhung des Strömungswiderstandes autoregulierender Nieren kein einheitlicher Mechanismus zugrunde liegt. Mit Hilfe der α-Receptorenblocker Regitin und Dibenamin läßt sich eine nach Druckerhöhung rasch einsetzende (0,3–0,7 sec), kurzdauernde, differentialquotientenempfindliche von einer zweiten, verzögert einsetzenden (5–10 sec), anhaltenden, von der Steilheit des Druckanstieges unabhängigen Komponente trennen.