Transport of Anionic Drugs across the Basolateral Membrane of Proximal S₂ Segments of the Rabbit Kidney

Summary

The renal p-aminohippurate (PAH) transport system, which resides in the S₂ segments of proximal tubules, is a main tubular secretory system for drugs. Previous studies have shown that the hydro-phobicity of drugs is positively correlated with their affinity for the basolateral PAH transporter. Affinity was deduced from inhibition of tubular ³H-PAH uptake. However, up to now, no studies are available which tested the relationship between hydrophobicity and transport rate of drugs. Therefore, in the present study, the basolateral transport rates of several drugs (probenecid, CAS 57-66-9, furosemide, CAS 54-31-9, bumetanide, CAS 28395-03-1, mefruside, CAS 7195-27-9) which are substrates of the PAH transporter and which differ markedly regarding their hydrophobic properties (log P values ranging from 1–3) were determined on non-perfused proximal S₂ segments microdissected from rabbit kidneys without the use of enzymatic solutions. To measure the transport rate advantage of the finding was taken that the PAH transporter in the basolateral membrane of proximal S₂ segments acts as a countertransporter which exchanges PAH with dicarboxylates (glutarate or α-ketoglutarate). Hence, the stimulatory effect of a drug on the ¹⁴C-glutarate efflux rate of ¹⁴C-glutarate preloaded S₂ segments is a measure of its translocation across the basolateral cell membrane. The results revealed that with increasing hydrophobicity (mefruside < furosemide < bumetanide < probenecid) the stimulating effect of the drugs on ¹⁴C-glutarate efflux decreased indicating that the compounds are more slowly translocated although their potency to inhibit ³H-PAH uptake increased. Thus, an inverse relationship between hydrophobicity and hence affinity of the drugs for the PAH transporter and transport rate could be established.

Zusammenfassung

Transport anionischer Substanzen durch die basolaterale Membran proximaler S₂-Segmente der Kaninchenniere / Inverse Beziehung zwischen der Affinität zum p-Aminohippurat-Transportsystem und der Transportrate

Das renale p-Aminohippurat (PAH)-Transportsystem, das in den S₂-Segmenten der proximalen Tubuli lokalisiert ist, stellt ein wichtiges Sekretionssystem der Niere für Arzneimittel dar. In vorausgegangenen Untersuchungen konnte nachgewiesen werden, daß die Hydrophobizität von Arzneimitteln positiv mit ihrer Affinität zu dem basolateralen PAH-Transporter korreliert ist. Die Affinität wurde aus dem Ausmaß der hemmenden Wirkung der Arzneimittel auf die tubuläre ³H-PAH-Aufnahme abgeleitet. Bis heute gibt es jedoch keine Untersuchungen, in denen die Beziehung zwischen Hydropho-bizität und der Transportrate der Arzneimittel bestimmt wurde. Deshalb wurden in der vorliegenden Untersuchung die basolateralen Transportraten mehrerer Arzneimittel (Probenecid, CAS 5766-9, Furosemid, CAS 5431-9, Bumetanid, CAS 2839-031-1, Mefrusid, CAS 7195-27-9) an nicht-perfundierten proximalen S₂-Segmenten, die aus Kaninchennieren ohne Verwendung enzymatischer Lösungen mi-krodisseziert wurden, bestimmt. Diese Arzneimittel unterscheiden sich deutlich hinsichtlich ihrer hydrophoben Eigenschaften (die log p-Werte liegen im Bereich von 1–3). Um die Transportrate zu messen, wurde davon ausgegangen, daß der PAH-Transporter in der basolateralen Membran der proximalen S₂-Segmente als ein Gegentransportsystem vorliegt, das PAH mit Dicarboxylaten (Glutarat oder α-Ketoglutarat) austauscht. Daher kann aus dem Effekt eines Arzneimittels auf die ¹⁴C-Glutarat-Effluxrate von ¹⁴C-Glutarat vorbeladenen S₂-Segmenten erkannt werden, ob das Arzneimittel über die basolaterale Zellmembran in die proximalen S₂-Segmeiue auigeiiommeii wird. Die Ergebnisse zeigten, daß mit zunehmender Hydrophobizität (Mefrusid < Furosemid < Bumetanid < Probenecid) der stimulierende Effekt der Arzneimittel auf den ¹⁴C-Glutarat-Efflux und damit ihre zelluläre Aufnahme abnahm, obwohl die Fähigkeit der Arzneimittel, die tubuläre ³H-PAH-Aufnahme zu hemmen, zunahm. Somit konnte eine inverse Beziehung zwischen der Hydrophobizität und damit der Affinität der Arzneimittel zum PAH-Transporter und ihrer Transportrate nachgewiesen werden.

Key words

p-Aminohippurate, transport system - Bumetanide - Furosemide - Kidney, drug transport, rabbit, S2 segments - Mefruside - Probenecid