Lss KNOCK-IN MOUSE MODEL OF SALT-SENSITIVE HYPERTENSION AND RENAL GLOMERULAR DAMAGE

La sodio-sensibilità è la risposta della pressione sanguigna a una diversa assunzione di sale con la dieta. Questo tratto fisiologico mostra una grande variabilità tra gli individui ed è più frequente nei pazienti ipertesi rispetto alla popolazione generale. Elevati livelli plasmatici di ouabaina endogena (EO), un ormone steroideo, sono stati associati ad ipertensione (HT) e sensibilità al sale. Abbiamo prevalentemente caratterizzato la variazione missenso rs2254524 (Val642Leu; V642: variante C; L642: variante A) della lanosterolo sintasi (LSS), un gene che codifica per un enzima chiave nella biosintesi degli steroidi, poiché i pazienti AA con una dieta a basso contenuto di sale hanno mostrato una maggiore riduzione della pressione arteriosa rispetto ai pazienti CC e solo i pazienti CC hanno avuto un aumento dell'EO plasmatica dopo una dieta a basso contenuto di sale. Pertanto, abbiamo ipotizzato che l'LSS possa influenzare l'HT sensibile al sale regolando la biosintesi di EO. Per indagare la correlazione funzionale tra il polimorfismo dell’LSS, EO e ipertensione sodio-sensibile, abbiamo generato, tramite CRISPR-Cas9, un modello di topo knock-in che esprime la mutazione Lss V643L, omologa alla variante V642L umana, in modo ubiquitario. I topi maschi sono stati alimentati con una dieta controllo (0,5% NaCl), una ad alto contenuto di sale (4% NaCl) o una dieta povera di sale (<0,03% Na) e la pressione arteriosa sistolica (SBP) è stata misurata ogni due giorni dalla coda, in topi svegli. In condizioni basali, la mutazione V643L influenza il peso del rene normalizzato sul peso corporeo, infatti questo è significativamente aumentato a 3 e 12 mesi di età, rispetto alla controparte WT. La mutazione V643L nell’ Lss non influenza la biosintesi di EO e SBP a 3 e 12 mesi di per sé, ma influisce sulla risposta della SBP all'assunzione di sale. Infatti, abbiamo osservato un aumento della SBP con una dieta ad alto contenuto di sodio solo nei topi LssV643L/V643L a 12 mesi rispetto alla dieta di controllo. Solo i topi LssV643L/V643L in dieta ad alto contenuto di sale hanno mostrato ipertrofia cardiaca e una maggiore incidenza di fibrosi cardiaca rispetto al WT a 12 mesi. Inoltre, il livello di mRNA di Lss è regolato in modo diverso sulla base del sodio assunto con la dieta nella ghiandola surrenale, nel fegato e nel cuore dei topi LssV643L/V643L. Questi topi mutanti non hanno mostrato alcuna differenza nella funzionalità e nella morfologia renale. In conclusione, il nuovo modello di topo Lss è simile al fenotipo di ipertensione sodio-sensibile osservato nei pazienti ipertesi perché aumenta la pressione arteriosa durante una dieta ad alto contenuto di sale e sviluppa danni cardiaci. Inoltre, i nostri risultati rivelano un ruolo del gene Lss nella regolazione della pressione arteriosa al variare dell'assunzione di sale.

The blood pressure (BP) response to different salt intakes, the so-called salt sensitivity, shows great variability among individuals and is more frequent in hypertensive patients compared to the general population. Elevated levels of the steroid hormone Endogenous Ouabain (EO) have been associated with hypertension (HT) and salt sensitivity. We mainly characterized the missense variation rs2254524 (Val642Leu; V642: C variant; L642: A variant) of the Lanosterol Synthase (LSS), a gene coding for a key enzyme in steroid biosynthesis, since AA patients on a low salt diet showed a greater reduction in BP compared to the LSS CC and only CC patients had an increase in plasma EO after the low salt protocol. Hence, we hypothesized that LSS could affect salt-sensitive HT by regulating EO biosynthesis. To dissect the functional correlation between LSS polymorphism, EO, and salt-sensitive hypertension, we generated by CRISPR-Cas9 a knock-in mouse model carrying the Lss V643L mutation, homologous to the human V642L variant, expressed ubiquitously. Male mice were fed with a normal salt diet (0.5% NaCl), high salt diet (4% NaCl), or low salt diet (<0.03% Na), and BP was measured every two days by the BP-2000 blood pressure tail-cuff system, in conscious trained mice. At baseline, the V643L mutation affected kidney weight normalized to body weight that was significantly enlarged at 3 and 12 months of age, compared to the WT counterpart. The Lss V643L mutation did not affect EO biosynthesis and SBP at 3 and 12 months, per se, but affects SBP responsiveness to salt intake. Indeed, we observed an increased SBP upon a high-salt diet only in LssV643L/V643L mice 12 months old compared to the control diet. Only the LssV643L/V643L mice in a high-salt diet showed cardiac hypertrophy and a higher incidence of heart fibrosis compared to WT at 12 months. Moreover, the Lss mRNA level was differently regulated by a high-salt diet in the adrenal gland, liver, and heart of LssV643L/V643L mice. These mutant mice did not show any difference in kidney functionality and morphology. In conclusion, the new Lss mouse model is similar to salt-sensitive hypertension phenotype observed in hypertensive patients because increases BP during high salt diet and develops cardiac damage and provides a good model of salt-sensitive hypertension. Moreover, our results reveal a role of the Lss gene in the regulation of BP upon salt intake variation.