Vasopressin studies in the rat

Summary In previous experiments single i.v. injections of 0.2–10 U ADH were made in alcohol anesthetized rats and the amount of extra water reabsorbed during the antidiuretic phase (urine deficit) was measured. The dose response curve resembled a saturation curve with a fairly linear rise up to 1–1.5 U. When 4–6 U were injected the urine deficit was not appreciably greater while 75% of the ADH injected appeared in the urine during antidiuresis. It was concluded that during a single injection of ADH 1–1.5 U were bound almost instantaneously at receptors of the tubular wall and inactivated during the slow process of water reabsorption, while the excess ADH was excreted in the urine. It was estimated that 1 U ADH was needed for the reabsorption of approximately 5 cm³ water. The time required for this process is short at a high rate of reabsorption and vice versa.In the present investigation the single i.v. injections were repeated with 20 U. The higher dose permitted the separate determination of ADA in 3 consecutive samples of the urine collected during the antidiuretic phase. The result fully confirmed the working hypothesis e.g.:1. The antidiuretic activity (ADA) obtained with 20 U Pitressin was not greater but even (though not significantly) smaller than that obtained previously with 5 U Pitressin or 1 U Tonephin.2. 95±15% of the ADA injected appeared in the urine. This means that the difference between the 20 U injected and the 18.5–19 U appearing in the urine after deduction of the 1–1.5 U ADH supposedly bound at tubular pore sites was too small to be detected with our bioassay.3. Under the assumption that 1 U Pitressin was used up for the reabsorption of approximately 4 cm³ water a vasopressin-water-equivalent in the order of 1 mole vasopressin for 10⁸ mole water reabsorbed, could be calculated.4. The amount of vasopressin excreted by the kidney follows an exponential function with a half life of 5 min.5. The vasopressin clearance is approximately 1.0 cm³/min · rat and lies within the range of inulin clearance (1.2 cm³/min · rat). It is suggested that elimination of excess vasopressin proceeds by a simple filtration process.6. Calculating on a weight basis the ADH-requirement of the 200 times heavier human kidneys leads to the value 200–300 U. Using a vasopressin-water-equivalent of 4–5 cm³ water per 1–1.5 U (action time 50 min) it can be predicted that the human kidney must lose approximately 261 water per day under the condition of a complete lack of vasopressin. This agreement with the actual observations in diabetes insipidus patients supports the belief that some of the concepts worked out in the alcohol anesthetized rat are valid under circumstances other than the strict conditions of this preparation.

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Zusammenfassung In früheren Experimenten wurden Einzelinjektionen von 0,2–10 E ADH in Alkohol narkotisierte Ratten gemacht und die Wassermenge bestimmt, die während der antidiuretischen Phase rückresorbiert wurde. Die Dosis-Antwort-Kurve hatte den Charakter einer Sättigungskurve mit einem praktisch linearen Anstieg bis 1–1,5 E. Der antidiuretische Effekt war bei einer Injektion von 4–6 E nicht deutlich größer als bei der kleineren Dosis, gleichzeitig fanden sich 75% der injizierten ADH-Menge im Urin der antidiuretischen Phase. Es wurde geschlossen, daß während einer Einzelinjektion von ADH 1–1,5 E fast augenblicklich von Receptoren der Tubuluswand gebunden und dann während des langssamen Prozesses der Wasserresorption inaktiviert werden, während das überschüssige ADH im Urin ausgeschieden wird. Schätzungsweise war 1 E ADH erforderlich, um 5 cm³ Wasser rückzuresorbieren. Die für den Resorptionsvorgang erforderliche Zeit war relativ kurz bei hoher Resorptionsrate und umgekehrt.In den vorliegenden Untersuchungen wurden die Einzelinjektionen mit 20 E wiederholt. Die höhere Dosis erlaubte, die antidiuretische Aktivität (ADA) in drei aufeinanderfolgenden Urinportionen der antidiuretischen Phase getrennt zu bestimmen. Das Resultat bestätigte die Arbeitshypothese.1. Die mit 20 E Pitressin erzielte ADA von 4 cm³ war nicht größer, sondern (nicht signifikant) kleiner als diejenige, die in den früheren Versuchen mit 5 E Pitressin oder 1 E Tonephin gefunden wurden.2. 95±15% der injizierten ADA erschienen im Urin. Das heißt, die Differenz zwischen den 20 injizierten E und den 18,5–19 E, die nach Abzug der vermutlich an der Tubuluswand gebundenen 1–1,5 E ausgeschieden wurden, war zu klein, um mit unserem Bioassay entdeckt zu werden.3. Unter der Annahme, daß 1 E Pitressin verbraucht wurde für die Resorption von ungefähr 4 cm³ Wasser, kann ein Vasopressin-Wasser-Äquivalent von ungefähr 1 Mol Vasopressin für 10⁸ Mol Wasser errechnet werden.4. Die durch die Niere ausgeschiedene Vasopressin-Menge folgt einer e-Funktion mit einer Halbwertszeit von 5 min.5. Die Vasopressin-Clearance beträgt ungefähr 1,0 cm³/min · Ratte und liegt somit wenig unter der Inulin-Clearance (1,2 cm³/min · Ratte). Diese Tatsache legt die Vermutung nahe, daß das überschüssige Vasopressin durch einfache Filtration ausgeschieden wird.6. Wenn man unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Nierengewichte den ADH-Bedarf der 200mal schwereren Menschenniere schätzt, so kommt man auf 200–300 E. Setzt man ein Vasopressin-Wasser-Äquivalent von 4–5 cm³ pro 1–1,5 E ADH bei einer Wirkzeit von 50 min in Rechnung, so sollte die menschliche Niere ca. 261 Wasser pro Tag bei völligem Fehlen von ADH verlieren. Die Übereinstimmung mit dem wirklichen Wert könnte dafür sprechen, daß ein Teil der Resultate, die an der Alkohol-narkotisierten Ratte gewonnen wurden, nicht nur unter den strikten Bedingungen dieses Präparates gelten.

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This work was supported by Contract AF 61 (052)-947 of the USAF School of Aerospace Medicine, European Office of Aerospace Research (OAR), U.S. Air Force and the Deutsche Forschungsgemeinschaft.