J Physiol 1977 Solomon 573 89

8/14/2019 J Physiol 1977 Solomon 573 89

1/17

J . P h y s i o l . ( 1 9 7 7 ) , 2 7 2 , p p . 5 7 3 - 5 8 9 573W i t h 8 t e z t - f t u r e aP r i n t e d i n G r e a t B r i t a i n

DEVELOPMENTAL CHANGES IN NEPHRONNUMBER, PROXIMAL TUBULAR LENGTH AND SUPERFICIALNEPHRON GLOMERULAR FILTRATION RATE OF RATS

BY SIDNEY SOLOMONF r o m t h e D e p a r t m e n t o f P h y s i o l o g y , U n i v e r s i t y o f New M e x i c o ,S c h o o l o f M e d i c i n e , A l b u q u e r q u e , Ne w M e x i c o 8 7 1 3 1 , U . S . A .

( R e c e i v e d 4 J a n u a r y 1 9 7 7 )SUMMARY

1 . P o s t - n a t a l d e v e l o p m e n t o f s i n g l e n e p h r o n g l o m e r u l a r f i l t r a t i o n r a t e ,s u p e r f i c i a l p r o x i m a l t u b u l a r l e n g t h , n e p h r o n n u m b e r a n d k i d n e y w e i g h th a v e b e e n s t u d i e d i n S p r a g u e D a w l e y a n d i n W i s t a r r a t s .2 . S u p e r f i c i a l t u b u l a r l e n g t h i s a n o n - l i n e a r f u n c t i o n o f b o d y w e i g h t o ra g e . T h e r e s e e m s t o b e a r a p i d g r o w t h u n t i l a n i m a l s w e i g h a b o u t 1 5 0 g i nW i s t a r r a t s . I n t h i s s t r a i n , g r o w t h i s s l o w e r t h e r e a f t e r . T h i s d i f f e r e n c e i sn o t a s e v i d e n t i n S p r a g u e D a w l e y r a t s .

3 . N e p h r o n n u m b e r s i n c r e a s e o v e r t h e s a m e p e r i o d a t w h i c h r a p i dt u b u l a r g r o w t h o c c u r s .4 . S p r a g u e D a w l e y r a t s h a v e s o m e w h a t f e w e r , b u t l o n g e r , p r o x i m a lt u b u l e s t h a n d o W i s t a r r a t s .5 . I n a l l a n i m a l s w e i g h i n g m o r e t h a n 1 0 0 g , SNGFR i s l i n e a r l y r e l a t e dt o i k e i g h t . F o r y o u n g e r , s m a l l e r S p r a g u e D a w l e y r a t s , t h e s a m e l i n e a r i t yh o l d s o v e r t h e a g e r a n g e s t u d i e d - o l d e r t h a n 2 0 d a y s o f a g e . I n W i s t a rr a t s , SNGFR r e l a t i v e t o w e i g h t i s l e s s i n y o u n g a n i m a l s .6 . By r e l a t i n g SNGFR t o t o t a l k i d n e y GFR, e v i d e n c e i s o b t a i n e d t h a tm a t u r a t i o n o f r e n a l f u n c t i o n a l s o i n v o l v e s a g r e a t e r i n c r e a s e i n f i l t r a t i o nb y s u p e r f i c i a l t h a n b y j u x t a m e d u l l a r y n e p h r o n s .INTRODUCTION

T h e r e a r e s e v e r a l r e a s o n s f o r c a r r y i n g o u t t h e e x p e r i m e n t s t o b e d e s -c r i b e d . A l t h o u g h t h e p o s t - n a t a l p a t t e r n o f d e v e l o p m e n t o f g l o m e r u l a rf i l t r a t i o n ( G F R ) h a s b e e n s t u d i e d i n q u i t e a f e w m a m m a l i a n s p e c i e s( H o r s t e r L e w y , 1 9 7 0 ; H o r s t e r V a l t i n , 1 9 7 1 ; P o t t e r , J a r r a h , S a k a i ,H a r r a h H o l l i d a y , 1 9 6 9 ; R u b i n , B u r c h R a p p a p o r t , 1 9 4 9 ; S o l o m o n C a p e k , 1 9 7 2 a , b ; S p i t z e r B r a n d i s , 1 9 7 4 , f o r e x a m p l e ) , r e l a t i v e l y f e wm i c r o p u n c t u r e i n v e s t i g a t i o n s h a v e b e e n c a r r i e d o u t . I n t h e r a t , a r e l a t i v e l yr e s t r i c t e d s t u d y o n c h a n g e s i n s u p e r f i c i a l s i n g l e n e p h r o n g l o m e r u l a r

)by guest on November 13, 2013jp.physoc.orgDownloaded from J Physiol (
http://jp.physoc.org/http://jp.physoc.org/http://jp.physoc.org/http://jp.physoc.org/http://jp.physoc.org/http://jp.physoc.org/


2/17

f i l t r a t i o n r a t e (SNGFR) h a s b e e n d o n e i n t h i s l a b o r a t o r y ( S o l o m o n C a p e k , 1 9 7 2 a ) . S p i t z e r B r a n d i s h a v e d o n e a more c o m p l e t e m i c r o -p u n c t u r e i n v e s t i g a t i o n o f c h a n g e s i n SNGFR i n b a b y g u i n e a - p i g s ( S p i t z e r B r a n d i s 1 9 7 4 ) . S i n , e t h e r a t i s t h e e x p e r i m e n t a l a n i m a l u s e d i n s o muchm i c r o p u n c t u r e w o r k , i t w a s t h o u g h t d e s i r a b l e t o make a more c o m p l e t es t u d y o f d e v e l o p m e n t a l c h a n g e s i n SNGFR o v e r a n e x t e n d e d t i m e p e r i o d ,n o t o n l y d u r i n g t h e i m m e d i a t e p o s t n a t a l p e r i o d , b u t a l s o d u r i n g t h e t i m eo f m a t u r e g r o w t h .A s e c o n d i s s u e t o b e c o n s i d e r e d i n t h e s e s t u d i e s i s c o n c e r n e d w i t h t h ef a c t t h a t t h e r e a r e d i f f e r e n c e s i n t h e a b s o l u t e v a l u e s o f SNGFR r e p o r t e df r o m d i f f e r e n t l a b o r a t o r i e s . O n e p o s s i b i l i t y w h i c h h a s b e e n c o n s i d e r e da n d s h o w n i n o n e s t u d y ( B r e n n e r D a u g h e r t y , 1 9 7 2 ) i s t h a t d i f f e r e n c e s

e x i s t i n d i f f e r e n t s t r a i n s o f r a t s . I t w a s d e c i d e d , t h e r e f o r e , t o e x a m i n e i ft h e d e v e l o p m e n t a l p a t t e r n s i n S p r a g u e D a w l e y a n d W i s t a r r a t s m i g h t b ed i f f e r e n t .I n a d d i t i o n , s o m e a t t e n t i o n h a s b e e n p a i d t o d e v e l o p m e n t a l c h a n g e s i nm o r p h o l o g i c a l p a r a m e t e r s s u c h a s g l o m e r u l a r n u m b e r ( B o n v a l e t , C h a m -p i o n , W a n s t o k B e r j a l , 1 9 7 2 ) a n d t u b u l a r l e n g t h s a n d d i a m e t e r s

( S o l o m o n , 1 9 7 4 ; S p i t z e r B r a n d i s , 1 9 7 4 ; Wahl S c h n e r m a n n , 1 9 6 9 ) , b u tf e w s t u d i e s e x i s t w h i c h r e l a t e t h e s e c h a n g e s t o d e v e l o p m e n t o f f i l t r a t i o n .F o r e x a m p l e , d e R o u f f i g n a c B o n v a l e t f o u n d a r e l a t i o n s h i p b e t w e e np r o x i m a l t u b u l e l e n g t h a n d SNGFR ( d e R o u f f i g n a c B o n v a l e t , 1 9 7 0 ) .T h u s , t h e y o b s e r v e d t h a t j u x t a m e d u l l a r y n e p h r o n s w e r e l o n g e r a n d h a d ah i g h e r SNGFR t h a n d i d s u p e r f i c i a l n e p h r o n s o f t h e s a m e k i d n e y . A l t h o u g ht h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n p r o x i m a l t u b u l e l e n g t h a n d SNFGR h a s b e e ns t u d i e d i n t h e g u i n e a p i g ( S p i t z e r B r a n d i s , 1 9 7 4 ) , i t i s n o t known i n t h er a t w h a t t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n p r o x i m a l t u b u l e l e n g t h a n d SNFGR i sd u r i n g t h e d e v e l o p m e n t a l p r o c e s s .I t w a s d e c i d e d t o d o a more c o m p l e t e s t u d y o f c h a n g e s i n g l o m e r u l a rf i l t r a t i o n , n o t o n l y d u r i n g c e r t a i n a s p e c t s o f i m m a t u r e d e v e l o p m e n t , b u ta l s o e x t e n d i n g i n t o m a t u r e g r o w t h . T h i s s t u d y r e p o r t s o n ( a ) t h e m a g n i -t u d e o f s u p e r f i c i a l SNGFR i n a n i m a l s o l d e r t h a n 2 0 d a y s , b o n t h e r e l a -t i o n s h i p b e t w e e n SNGFR a n d G F R , c o n c h a n g e s i n t h e n u m b e r o fg l o m e r u l i d u r i n g m a t u r a t i o n , a n d d o n c h a n g e s i n p r o x i m a l t u b u l a rl e n g t h s o v e r t h e same r a n g e s o f d e v e l o p m e n t a n d g r o w t h . I n a d d i t i o n , t h ed e v e l o p m e n t a l p a t t e r n s h a v e b e e n e x a m i n e d i n b o t h S p r a g u e D a w l e y a n dW i s t a r r a t s .

METHODSA l l o f t h e e x p e r i m e n t s t o b e d e s c r i b e d were c a r r i e d o u t on W i s t a r and S p r a g u eDawley r a t s o b t a i n e d f r o m S i m o n s e n ( G i l r o y , C a l i f o r n i a ) . I n most s t u d i e s , p r e g n a n tm o t h e r s were s h i p p e d t o t h i s l a b o r a t o r y . The p u p s were weaned 2 1 d a y s a f t e r b i r t hand were s t u d i e d a t v a r y i n g t i m e s t h e r e a f t e r . A n i m a l s were n o t u s e d u n l e s s t h e r e

5 7 4 S . S O L O M O N



3/17

RENAL DEVELOPMENT OF IMMATURE RATS 5 7 5w e r e a t l e a s t t e n a n d n o more t h a n t h i r t e e n s i b l i n g s i n a l i t t e r . Some d a t a onS p r a g u e D a w l e y r a t s w e r e t a k e n f r o m s t u d i e s c a r r i e d o u t f o r o t h e r p u r p o s e s . T h e s es t u d i e s w e r e d o n e o n m a t u r e a n i m a l s o f known a g e w h i c h w e r e o b t a i n e d f r o mS i m o n s e n a n d t h e n w e r e a c c l i m a t e d t o t h i s l a b o r a t o r y f o r a t l e a s t 1 week b e f o r e u s e .No p h y s i o l o g i c a l s t u d i e s a r e r e p o r t e d f r o m t h e s e a n i m a l s . They h a v e b e e n u s e d o n l yt o p r o v i d e a d d i t i o n a l d a t a o n s u p e r f i c i a l n e p h r o n p r o x i m a l l e n g t h s . B e c a u s e t h e r a t eo f g r o w t h o f t h e s e a n i m a l s m a y h a v e b e e n d i f f e r e n t f r o m t h a t i n o u r ow n l a b o r a t o r y ,t h e l e n g t h d a t a a r e p l o t t e d a s a f u n c t i o n o f b o d y w e i g h t r a t h e r t h a n a g e .M i c r o p u n c t u r e s t u d i e s a n d t u b u l a r m e a s u r e m e n t sThe p r e p a r a t i v e p r o c e d u r e s u s e d f o r m e a s u r i n g SNGFR a n d w h o l e k i d n e y g l o m e -r u l a r f i l t r a t i o n GFR h a v e b e e n d e s c r i b e d b e f o r e i n p u b l i c a t i o n s f r o m t h i s l a b o r a t o r y( S o l o m o n , 1 9 7 4 ; S o l o m o n C a p e k , 1 9 7 2 a ; S o n n e n b e r g S o l o m o n , 1 9 6 9 ) . A f t e ra n i m a l s w e r e a n a e s t h e t i z e d , a j u g u l a r v e i n was c a n n u l a t e d f o r i n f u s i o n o f R i n g e rc o n t a i n i n g [ 3 H ] i n u l i n ; t h e u r e t e r o f t h e l e f t k i d n e y was c a t h e t e r i z e d f o r u r i n ec o l l e c t i o n i n t o p r e - w e i g h e d p l a s t i c t u b e s . The l e f t k i d n e y was t h e n mounted i n ap l a s t i c c u p , b a t h e d w i t h o i l and i l l u m i n a t e d f o r m i c r o p u n c t u r e s t u d i e s . C o l l e c t i o n sw e r e ma d e u n d e r ' c o n t r o l l e d s u c t i o n . A l t h o u g h c o n t r o v e r s y e x i s t s a b o u t t h e v a l i d i t yo f m e a s u r i n g SNGFR by s a m p l e c o l l e c t i o n f r o m t h e p r o x i m a l t u b u l e ( D a v i s , S c h n e r -m a n n H o r s t e r , 1 9 7 2 ; K n o x , O t t , C u c h e , G a s s e r H a a s , 1 9 7 4 ; N a v a r , B u r k e ,R o b i n s o n C l a p p , 1 9 7 4 ; S c h n e r m a n n , D a v i s W u n d e r l i c h , L e v i n e H o r s t e r , 1 9 7 1 ) ,i t was n e c e s s a r y t o u s e t h i s s i t e f o r s a m p l i n g . I n t h e y o u n g e s t W i s t a r r a t s u s e d i nt h e s e s t u d i e s ( 2 0 d a y s o l d ) , t h e r e a r e b u t a f e w d i s t a l t u b u l e s o n t h e s u r f a c e . A d d i -t i o n a l p r o b l e m s a r i s e b e c a u s e d i s t a l t u b u l e s a r e v e r y n a r r o w , t h e r e b y m a k i n gp u n c t u r e v e r y d i f f i c u l t , a n d a l s o b e c a u s e t u b u l a r f l u i d f l o w r a t e s a r e v e r y s l o w .T h e r e f o r e , t h e u s e o f d i s t a l t u b u l e s was p r e c l u d e d f o r m e a s u r i n g SNGFR. M i c r o -p u n c t u r e and c l e a r a n c e s t u d i e s w e r e s t a r t e d t w o h o u r s a f t e r s t a r t o f R i n g e r i n f u s i o n .F i v e t o n i n e s a m p l e s w e r e t a k e n f r o m e a c h a n i m a l . SNGFR was m e a s u r e d byt a k i n g t i m e d c o l l e c t i o n s o f f l u i d a n d t r a n s f e r r i n g them i n t o t o t o v i a l s c o n t a i n i n g as c i n t i l l a t i o n c o c k t a i l . R a d i o a c t i v i t y was l a t e r c o u n t e d u s i n g a P a c k a r d T r i - C a r b

l i q u i d s c i n t i l l a t i o n c o u n t e r . T o t a l GFR was m e a s u r e d a s d e s c r i b e d b e f o r e .A t t h e t e r m i n a t i o n o f t h e s t u d i e s , t u b u l e s w e r e f i l l e d f r o m a l a t e x - f i l l e d p i p e t t e .The k i d n e y was r e m o v e d , d i g e s t e d i n h y d r o c h l o r i c a c i d , w a s h e d w i t h t a p w a t e r ands t o r e d u n d e r t a p w a t e r f o r o n e t o t h r e e d a y s . The c a s t s o f t h e t u b u l e s w e r e d i s s e c t e df r e e and t h e l e n g t h o f t h e p a r s c o n v o l u t e o n l y was m e a s u r e d u s i n g a m i c r o s c o p e f i t t e dw i t h o c u l a r m i c r o m e t e r . M e a s u r e m e n t s w e r e a c c e p t e d o n l y when t h e t u b u l e s w e r ea t t a c h e d t o t h e g l o m e r u l i f r o m w h i c h t h e y o r i g i n a t e d . T h i s s e g m e n t was u s e d s i n c ei t was f o u n d p o s s i b l e t o i d e n t i f y t h e s e p a r a t i o n b e t w e e n t h e s t r a i g h t and c o n v o l u t e dp o r t i o n s o f t h e p r o x i m a l t u b u l e , b u t i t was o f t e n d i f f i c u l t t o s e e a c l e a r s e p a r a t i o nb e t w e e n t h e e n d o f t h e p a r s r e c t a a n d t h e s t a r t o f t h e t h i n l o o p o f H e n l e . Some o f t h ed a t a o b t a i n e d o n t u b u l e l e n g t h s o f S p r a g u e D a w l e y r a t s a r e t a k e n f r o m i n f o r m a t i o no b t a i n e d i n a p r e v i o u s i n v e s t i g a t i o n ( S o n n e n b e r g S o l o m o n , 1 9 6 9 ) .G l o m e r u l a r c o u n t s , k i d n e y w e i g h a n d b o d y w e i g t s

O t h e r r a t s w e r e u s e d f o r t h e d e t e r m i n a t i o n o f g l o m e r u l a r n u m b e r s . C o u n t i n g o fg l o m e r u l i was s t a r t e d when a n i m a l s w e r e f i v e - d a y s o l d an d w e r e c o n t i n u e d a t v a r y i n gt i m e i n t e r v a l s t h e r e a f t e r . S i b l i n g s f r o m s i n g l e l i t t e r s w e r e c o u n t e d a t v a r y i n g t i m e sa f t e r b i r t h i n o r d e r t o r e d u c e any p o t e n t i a l b i a s w h i c h c o u l d r e s u l t f r o m l i t t e r d i f -f e r e n c e s .A n i m a l s w e r e removed f r o m t h e i r c a g e s i n t h e l a t e f o r e n o o n an d w e r e w e i g h e d an da n a e s t h e t i z e d . The k i d n e y s w e r e r e m o v e d , d e c a p u l a t e d , w e i g h e d a n d m a c e r a t e d i n5 0 h y d r o c h l o r i c a c i d a t 3 7 C , f o l l o w i n g i n g e n e r a l t h e m o d i f i c a t i o n by B o n v a l e t ,)by guest on November 13, 2013jp.physoc.orgDownloaded from J Physiol (


4/17

C h a m p i o n , Wa nstok B e r j a l ( 1 9 7 2 ) o f t h e m e t h o d o f D a m a d i a n , S h w a y r i B r i c k e r( 1 9 6 5 ) . I t was n e c e s s a r y t o m o d i f y t h e p r o c e d u r e f u r t h e r , h o w e v e r , i n t h i s l a b o r a t o r y .W h e n k i d n e y w e i g h t (KW) w a s l e s s t h a n 0 5 g , e f f e c t i v e g l o m e r u l a r s e p a r a t i o n c o u l db e a c h i e v e d a f t e r 1 0 5 m i n o f d i g e s t i o n . With k i d n e y s w e i g h i n g more t h a n t h i s , t h ec e n t r a l p o r t i o n o f t h e k i d n e y c o u l d n o t b e m a c e r a t e d e a s i l y w i t h t h i s t i m e o f d i g e s -t i o n . I n c r e a s i n g t h e t i m e o f i n c u b a t i o n r e s u l t e d i n h a v i n g t h e o u t e r c o r t e x o v e r -d i g e s t e d . I t w a s d e c i d e d t o c u t t h e k i d n e y s i n t o more t h a n o n e p i e c e when t h i s c r i t i c a lw e i g h t was e x c e e d e d a n d t o a d d t o g e t h e r p a r t s o f b r o k e n g l o m e r u l i d u r i n g t h e c o u n t -i n g p r o c e d u r e . G l o m e r u l a r p a r t s w e r e e a s i l y i d e n t i f i e d s i n c e t h e y w e r e m o r e y e l l o w -b r o w n t h a n t u b u l e f r a g me n t s , p r o b a b l y b e c a u s e o f c o n t a i n i n g a c i d h a e m o g l o b i n . Ane s t i m a t e was m a de o f t h e f r a c t i o n o f a t o t a l g l o m e r u l u s w h i c h was c o n t a i n e d i n e a c hf r a g m e n t . The f r a g m e n t s t h e n w e r e a d d e d t o g e t h e r t o t h e n e a r e s t g l o m e r u l u s . T h em a x i m u m number o f g l o m e r u l i r e p r e s e n t e d b y f r a g m e n t s w a s a l w a y s l e s s t h a n 2 .T h i s p r o c e s s d i d n o t r e s u l t i n g l o m e r u l a r c o u n t s d i f f e r e n t f r o m t h o s e o b t a i n e d b yc o u n t i n g k i d n e y s e c t i o n s ( u n p u b l i s h e d d a t a o f Ro y H o r s t , D e p a r t m e n t o f A n a t o m y ,U n i v e r s i t y o f V e r m o n t ) , a n d c o u n t s w i l l b e s h o w n t o b e c o n s i s t e n t w i t h r e s u l t so b t a i n e d by o t h e r s . A f t e r d i g e s t i o n , t h e k i d n e y o r k i d n e y p i e c e s w e r e w a s h e d a n dt r a n s f e r r e d i n t o 1 0 0 m l . v o l u m e t r i c f l a s k s h a l f - f i l l e d w i t h t a p w a t e r . They w e r e k e p ti n t h e r e f r i g e r a t o r f o r 2 4 h r a n d t h e n s e p a r a t e d by g e n t l e s h a k i n g . They w e r e b r o u g h tt o v o l u m e a n d a t l e a s t t w o 0 5 m l . . a l i q u o t s w e r e t h e n c o u n t e d . N o t a l l g l o m e r u l iw e r e o f t h e same s i z e . On e c o u l d n o t s e p a r a t e o u t i m m a t u r e and m a t u r e g l o m e r u l i byt h e s e t e c h n i q u e s , a l t h o u g h s u c h a s e p a r a t i o n w o u l d h a v e b e e n d e s i r a b l e . D u p l i c a t ec o u n t s w e r e a c c e p t e d a s v a l i d when t h e y d i d n o t d i f f e r by more t h a n 1 0 . M o s td u p l i c a t e s w e r e a c t u a l l y w i t h i n 5 o f e a c h o t h e r . I f , h o w e v e r , t h e d i f f e r e n c e sb e t w e e n s u c c e s s i v e c o u n t s w e r e e x c e s s i v e , c o u n t i n g was r e p e a t e d u n t i l c o n s i s t e n c ywas o b t a i n e d .

T h e r e a r e p r e c a u t i o n s w h i c h must b e t a k e n i n o r d e r t o g e t r e a s o n a b l e r e s u l t s w i t ht h i s m e t h o d . P r o b l e m s w i t h d i g e s t i o n h a v e b e e n c o n s i d e r e d a b o v e . I f , i n t h e c o u r s eo f m a c e r a t i o n , s h a k i n g i s e x c e s s i v e , b o t h t u b u l e s and g l o m e r u l i become h i g h l yf r a g m e n t e d a n d t h e a p p a r e n t g l o m e r u l a r c o u n t i s d e c r e a s e d . F u r t h e r f r a g m e n t a t i o nc a n b e c a u s e d by u s i n g p i p e t t e s w i t h n a r r o w o p e n i n g s , a n d m e a s u r i n g p i p e t t e s s h o u l db e u s e d w i t h o p e n i n g b o r e s g r e a t e r t h a n 1 m m . S a m p l e s s h o u l d b e r e m o v e d w i t h i n1 5 s e c a f t e r t e r m i n a t i o n o f m i x i n g . D i f f e r e n c e s i n c o u n t s h a v e b e e n f o u n d b e t w e e ns a m p l e s t a k e n f r o m t h e b o t t o m a n d t h e t o p o f t h e f l a s k a t l o n g e r t i m e s p r o b a b l yb e c a u s e o f g r a v i t a t i o n a l s e d i m e n t a t i o n o f t h e g l o m e r u l i . High c o u n t s o f a l i q u o t st a k e n f r o m t h e b o t t o m o f t h e f l a s k a r e p a r ti c u l a r l y e v i d e n t i n s a m p l e s o b t a i n e d f r o mk i d n e y s o f o l d e r , l a r g e r a n i m a l s . As a f i n a l p r e c a u t i o n , o n e s h o u l d t r a n s f e r t h ea l i q u o t a s r a p i d l y a s p os s i b l e o r e l s e s e d i m e n t a t i o n w i t h i n t h e p i p e t t e s c a n p r o d u c ee r r o r s .

RESULTSA n a t o m i c a l c o n s i d e r a t i o n sF i g . 1 s h o w s t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n l e f t k i d n e y w e i g h t a n d b o d y

w e i g h t ( B W ) f o r b o t h s t r a i n s o f r a t s . F o r b ot h s t r a i n s , n o s i g n i f i c a n td i f f e r e n c e s b e t w e e n r i g h t a n d l e f t k i d n e y s h a v e b e e n f o u n d , a n d n o d i f -f e r e n c e w a s f o u n d i n t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n k i d n e y w e i g h t a n d b o d yw e i g h t i n f e m a l e s . T h e b e s t m a t h e m a t i c a l f i t o f t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e nk i d n e y w e i g h t a n d b o d y w e i g h t h a s b e e n s h o w n t o b e t h a t o f a d o u b l er e c i p r o c a l ( S o l o m o n B e n g e l e , 1 9 7 4 ) . F o r f e m a l e S p r a g u e D a w l e y r a t s ,t h e e q u a t i o n i s f o u n d t o b e 1/KW = 0 - 4 4 9 + 1 5 1 / B W a n d f o r m a l e s , i t i s

S . SOLOMON7 6

http://jp.physoc.org/http://jp.physoc.org/http://jp.physoc.org/http://jp.physoc.org/http://jp.physoc.org/


5/17

RENAL DEVELOPMENT OF IMMATURE RATS 5 7 71/KW = 0 X 3 2 1 + 1 5 6 / B W . F o r W i s t a r f e m a l e s , i t i s 1/KW = 0 4 6 6 + 1 5 3 /BW a n d f o r m a l e s , i t i s 1/KW = 0 - 4 8 3 + 1 4 1 / B W . U s i n g t h e s t a n d a r de r r o r s o f t h e r e g r e s s i o n c o e f f i c i e n t ( 3 . 0 6 5 f o r m a l e S p r a g u e D a w l e y a n d0 4 0 8 f o r m a l e W i s t a r s ) i t c a n b e c a l c u l a t e d t h a t t h e k i d n e y s o f m a l eS p r a g u e D a w l e y r a t s a r e s i g n i f i c a n t l y , i f o n l y s l i g h t l y , l a r g e r t h a n t h o s e o fm a l e W i s t a r s a t b o d y w e i g h t s o f 2 5 0 g o r m o r e ( P < 0 . 0 5 ) . No s i g n i f i c a n td i f f e r e n c e c o u l d b e e s t a b l i s h e d f o r f e m a l e r a t s .

1 81 6 - , 1 4

g 1 0 _C 082 0604020 0

@ 0 0 00 0

o .00

00itr

, 0

1 0 0 2 0 0 3 0 0B o d y w t . ( g )

12

4 0 0 5 0 0

.

1 0-0 8

> 06c

0 2 10

0 *

.0A0d*/ 0 00 O w . . j 00

000

0 0

0 o

- 41 1 ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~0 1 0 0 2 0 0 3 0 0

B o d y w t . ( g )F i g . 1 . R e l a t i o n s h i p b e t w e e n k i d n e y w e i g h t and body w e i g h t . Top p a n e ls h o w s t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n k i d n e y w e i g h t a n d body w e i g h t f o r m a l er a t s . The l o w e r p a n e l s h o w s t h e same r e l a t i o n s h i p f o r f e m a l e r a t s . Notec h a n g e o f s c a l e s b e t w e e n u p p e r and l o w e r p a n e l s . F i l l e d c i r c l e s showd a t a o b t a i n e d f r o m W i s t a r s t r a i n r a t s , o p e n c i r c l e s show d a t a f r o mS p r a g u e D a w l e y s t r a i n .

I

U - 4 -

http://jp.physoc.org/http://jp.physoc.org/http://jp.physoc.org/http://jp.physoc.org/http://jp.physoc.org/http://jp.physoc.org/http://jp.physoc.org/


6/17

5 7 8 S . SOLOMONS i n c e i n W i s t a r r a t s , i t h a s b e e n s h o w n t h a t k i d n e y w e i g h t t o b o d yw e i g h t r a t i o i s i n v e r s e l y r e l a t e & t o g r o w t h r a t e f o r u p t o a t l e a s t 4 0 d a y s

p o s t n a t a l l y ( S o l o m o n B e n g e l e , 1 9 7 3 ; S o l o m o n C a p e k , 1 9 7 2 b ) , t h ep o s s i b i l i t y t h a t t h e m a l e S p r a g u e D a w l e y r a t s g r o w s l o w e r t h a n t h eW i s t a r s was e x a m i n e d . No s u c h d i f f e r e n c e i n g r o w t h r a t e was d e t e c t e d F i g . 2 . 5 0 0

4 0 0 1 -

3 0 0 Fcm

3 :c o 2 0 0 F

1 0 0 1

U -

0

0 0

8000* T0

a

0

0

0000

000 00 0

0 .0 io 00

00 40 .0

0

o 0 2 0 4 0 6 0Age ( d a y s ) 8 0 1 0 0

F i g . 2 . R e l a t i o n s h i p b e t w e e n b o d y w e i g h t and a g e o f n e o n a t a l r a t s o f t h eW i s t a r s t r a i n ( f i l l e d c i r c l e s ) and o f S p r a g u e Dawley s t r a i n ( o p e n c i r c l e s ) .Tw o o b v i o u s p o s s i b i l i t i e s e x i s t a s t o d i f f e r e n c e s i n t h e d e v e l o p m e n t a l

p r o c e s s e s w h i c h u n d e r l i e t h e d i f f e r e n c e i n k i d n e y w e i g h t . T h e r e c o u l d b ed i f f e r e n t n u m b e r s o f n e p h r o n s i n t h e t w o s t r a i n s , o r e l s e t h e m a s s o f e a c h)by guest on November 13, 2013jp.physoc.orgDownloaded from J Physiol (


7/17

RENAL DEVELOPMENT OF IMMATURE RATSn e p h r o n c o u l d b e d i f f e r e n t . I n F i g . 3 , t h e n u m b e r o f g l o m e r u l i a s a f u n c t i o no f a g e i s s h o w n f o r b o t h s p e c i e s . No s e x d i f f e r e n c e e x i s t s i n t h e n u m b e r o fg l o m e r u l i f o r e i t h e r s t r a i n o f r a t . I n b o t h s t r a i n s o f r a t s , t h e d e v e l o p m e n t a lp a t t e r n s a r e s i m i l a r . T h u s , t h e r e i s a n i n c r e a s e i n t h e n u m b e r o f g l o m e r u l i

00 0- * 000 0 O OT o0

0

. 8 0G o0 0 0 00

I

0 000

00 000 0I~

0 no 80

0

I2 0 3 0 4 0 5 0 6 0

Age ( d a y s )7 0 8 0 9 0 1 0 0

F i g . 3 . D e p e n d e n c e o f g l o m e r u l a r n u m b e r o f age on r a t s . U p p e r p a n e l r e p r e -s e n t s d a t a from W i s t a r s t r a i n and l o w e r p a n e l from S p r a g u e D a w l e y . Datafrom m a l e s a r e f i l l e d c i r c l e s and open c i r c l e s a r e f r o m f e m a l e s .

u n t i l a n i m a l s a r e 3 0 - 4 6 d a y s o l d . I f o n e p u t s t h e d a t a i n t e r m s o f k i d n e yw e i g h t , t h e f u l l c o m p l e m e n t o f g l o m e r u l i i s a t t a i n e d when t h e k i d n e y h a sr e a c h e d a w e i g h t b e t w e e n 0 - 7 a n d 0 - 8 g f o r W i s t a r r a t s .

R e f e r r i n g t h e number o f g l o m e r u l i t o k i d n e y w e i g h t may b e more a p p r o p r i a t es i n c e , i n u n p u b l i s h e d s t u d i e s , we have f o u n d t h a t f a s t g r o w i n g W i s t a r r a t s r e a c h24 PHY 272

5 7 9

3 5 r3 0 k2 5 p2 0 F

F0 )C u 1 50- C

1 0. 0ECX 3 53030I . . I -

2 5 - 0

2 0 k1 5 k

i c0 1 0

a

0 o

0 o

0 o

0 o

http://jp.physoc.org/http://jp.physoc.org/http://jp.physoc.org/http://jp.physoc.org/http://jp.physoc.org/http://jp.physoc.org/http://jp.physoc.org/http://jp.physoc.org/http://jp.physoc.org/


8/17

5 8 0 S . SOLOMONt h e i r f u l l c o m p l e m e n t a t t h e same k i d n e y w e i g h t b u t a t an e a r l i e r a g e t h a n n o r m a l l yg r o w i n g r a t s .

F u r t h e r m o r e , o n e c a n n o t a s c r i b e t h e d i f f e r e n c e i n k i d n e y w e i g h t b e t w e e nm a l e r a t s o f t h e t w o s t r a i n s t o d i f f e r e n c e s i n t h e n u m b e r o f n e p h r o n s . Ont h e c o n t r a r y , a s m a l l b u t s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e i n n e p h r o n n u m b e r i n t h eo p p o s i t e d i r e c t i o n t o t h a t w h i c h o n e m i g h t e x p e c t o n t h e b a s i s o f k i d n e y

0 - 7 0006 000 8 00o

.0 0 0 0

|0-4 _ *O o o S o00 0 0 .C D 0 - 2 0 0

000 I ~ ~ ~ C 0

5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0B o d y w t . ( g )F i g . 4 . C h a n g e s i n p r o x i m a l t u b u l a r l e n g t h w i t h body w e i g h t o f s u p e r f i c i a ln e p h r o n s o f l e f t k i d n e y o f W i s t a r ( f i l l e d c i r c l e s ) a n d S p r a g u e Dawley ( o p e n lc i r c l e s ) s t r a i n s o f r a t s .

w e i g h t , i s f o u n d i n t h e s e s t u d i e s . S p r a g u e D a w l e y r a t s h a v e a l e s s e r n u m b e ro f g l o m e r u l i t h a n d o W i s t a r s d e s p i t e t h e f a c t t h a t t h e y h a v e b i g g e rk i d n e y s . I f o n e f i t s t h e d e v e l o p m e n t a l c u r v e s w i t h c o u p l e r e c i p r o c a lc u r v e s , t h e n u m b e r o f n e p h r o n s o f r a t s o v e r 1 5 0 g i n w e i g h t i s 3 1 , 5 0 0 + 5 3 5f o r W i s t a r , a n d 2 8 , 8 0 0 + 1 4 0 f o r S p r a g u e D a w l e y . A l t h o u g h t h i s i s b u t ad i f f e r e n c e o f 2 7 0 0 n e p h r o n s , i t i s a h i g h l y s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e ( P < 0 . 0 1 ) .T h e r i g h t k i d n e y h a s m o r e n e p h r o n s t h a n t h e l e f t b y a s m a l l n u m b e r . T h u s ,i n S p r a g u e D a w l e y r a t s , g l o m e r u l a r c o u n t s o f t h e r i g h t k i d n e y a r e g r e a t e rb y 1 3 2 0 + 4 9 0 ( P < 0 . 0 2 ) . I n W i s t a r r a t s , t h e d i f f e r e n c e i s 1 2 3 0 + 4 0 0( P < 0 . 0 1 ) .O n e w o u l d e x p e c t t h a t t h e d i f f e r e n c e s b e t w e e n t h e t w o s t r a i n s o f r a t sc o u l d b e e x p l a i n e d b y d i f f e r e n c e s i n n e p h r o n m a s s . F i g . 4 s h o w s t h e d e v e l o p -m e n t a l p a t t e r n o f s u p e r f i c i a l p r o x i m a l t u b u l a r l e n g t h . B e c a u s e s o m e o f t h e



9/17

RENAL DEVELOPMENT OF IMMATURE RATS 5 8 1d a t a i s t a k e n f r o m a n i m a l s u s e d f o r o t h e r s t u d i e s ( S o n n e n b e r g S o l o m o n ,1 9 6 9 ) , a g e s a n d k i d n e y w e i g h t s a r e n o t a l w a y s a v a i l a b l e a n d , a s a r e s u l t ,t h e l e n g t h s a r e e x p r e s s e d a s a f u n c t i o n o f b o d y w e i g h t . By r e f e r r i n g ,h o w e v e r , t o F i g s . 1 a n d 2 , i t i s p o s s i b l e t o a p p r o x i m a t e t h e c o r r e s p o n d i n ga g e s f r o m t h e b o d y w e i g h t s . A s h a s b e e n s h o w n p r e v i o u s l y ( S o l o m o n , 1 9 7 4 ) ,t h e r e a r e t w o a p p a r e n t p h a s e s o f g r o w t h o f t h e t u b u l e s i n W i s t a r r a t s ,a r a p i d p h a s e u n t i l a n i m a l s a r e b e t w e e n 1 2 5 t o 1 5 0 g w e i g h t , f o l l o w e d b y a

4 0 0000

3 0 00

U 2 0 0 0z

*00 o1 0 _ 0 00.

0 I , 0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0B o d y w t . ( g )F i g . 5 . R e l a t i o n s h i p b e t w e e n SNGFR a n d b o d y w e i g h t o f W i s t a r f i l l e dc i r c l e s ) a n d S p r a g u e D a w l e y ( o p e n c i r c l e s ) s t r a i n s o f r a t s .

p h a s e o f s l o w e r g r o w t h . T h i s w e i g h t w o u l d c o r r e s p o n d t o a n a g e o f 3 5 -4 0 d a y s . S t a t i s t i c a l a n a l y s i s o f t h e r e g r e s s i o n b e t w e e n b o d y w e i g h t a n dt u b u l a r l e n g t h s h o w s t h a t i n S p r a g u e D a w l e y r a t s , t u b u l e s a r e l o n g e r t h a ni n W i s t a r r a t s f o r a n i m a l s o v e r 1 5 0 g b o d y w e i g h t . S p r a g u e D a w l e y r a t sh a v e t h e r e l a t i o n s h i p , l e n g t h = 3 9 3 8 + 3 - 3 6 7 ( 3 . 0 0 7 ) b o d y w e i g h t . T h en u m b e r i n p a r e n t h e s i s i n d i c a t e s t h e s t a n d a r d e r r o r o f t h e r e g r e s s i o n .F o r W i s t a r r a t s , t h e r e l a t i o n s h i p i s t u b u l a r l e n g t h = 1 6 4 2 + 8 8 9 4( 2 . 6 4 9 ) b o d y w e i g h t . O v e r t h e r a n g e o f m a t u r e a n i m a l w e i g h t s s t u d i e d ,t u b u l e s f r o m S p r a g u e D a w l e y r a t s a r e s i g n i f i c a n t l y l o n g e r t h a n t h o s e f r o mW i s t a r s . T h e a b s e n c e o f a s i g n i f i c a n t s l o p e b e t w e e n b o d y w e i g h t and t u b u -l a r l e n g t h w o u l d s h o w t h a t i n t h i s s t r a i n t h e r e i s a l s o a c h a n g e i n g r o w t hr a t e i n m a t u r e a n i m a l s a s c o m p a r e d t o g r o w t h r a t e s i n y o u n g p u p s .

2 4 - 2)by guest on November 13, 2013jp.physoc.orgDownloaded from J Physiol (
http://jp.physoc.org/http://jp.physoc.org/http://jp.physoc.org/http://jp.physoc.org/http://jp.physoc.org/


10/17

5 8 2 S . SOLOMOND e v e l o p m e n t o f g l o m e r u l a r f i l t r a t i o n r a t eW hen t o t a l k i d n e y GFR o f a n i m a l s w e i g h i n g o v e r 1 5 0 g i s e x p r e s s e d i nt e r m s o f b o d y w e i g h t , n o s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e s a r e e v i d e n t . I n S p r a g u e

D a w l e y r a t s , f i l t r a t i o n r a t e i s 3 3 9 m l . /m i n . k g ( 0 . 1 4 3 ) , w h i l e i n W i s t a r s ,i t i s 3 - 7 7 ( + 0 - 2 5 1 ) m l . / m i n . k g . Nor a r e t h e r e a n y d i f f e r e n c e s w h e n e x -p r e s s e d i n t e r m s o f k i d n e y w e i g h t ( 0 - 8 3 2 + 0 0 5 9 m l . / m i n . g f o r S p r a g u e

00

000

c o 0

0 00

0 0

I

3 0 4 0Age ( d a y s )

00

00

* 0 0 0

0

0I I 750 60 70

F i g . 6 . A p p a r e n t number o f n e p h r o n s ( o b t a i n e d by d i v i d i n g GFR bySNGFR) a s a f u n c t i o n o f a ge. F i l l e d c i r c l e s show d a t a f r o m W i s t a r s t r a i n .Open c i r c l e s s h o w d a t a f r o m S p r a g u e Dawley s t r a i n . C i r c l e d p o i n t s i n d i c a t ed a t a from W i s t a r s t r a i n r a t s w e i g h i n g l e s s t h a n 5 0 g .D a w l e y v e r s u s 0 - 8 9 3 + 0 - 0 5 1 m l . / m i n . g f o r W i s t a r r a t s ) . M e a s u r e m e n t s i nGFR o f a n i m a l s y o u n g e r t h a n t h i s s h o w t h e p r e v i o u s l y d e s c r i b e d aged e p e n d e n t i n c r e a s e ( H o r s t e r L e w y , 1 9 7 0 ; H o r s t e r V a l t i n , 1 9 7 1 ;Solomon C a p e k , 1 9 7 2 b ) .

o 1 0 r1 0 0 1 -

9 0 F8 0 1 -7 0 F

0

1 0C

n

C U0

4 -

0 ,. 0

E

C U0 .0 -Q

0

00

6 0 - 05 0 1 -

a4 0 1 -

3 0 1 -

2 0 , -1 0

00

02 0

http://jp.physoc.org/http://jp.physoc.org/http://jp.physoc.org/http://jp.physoc.org/


11/17


12/17

5 8 4 S . SOLOMONm o r e t h a n d i d j u x t a m e d u l l a r y n e p h r o n g l o m e r u l a r f i l t r a t i o n r a t e ( J N G F R )o v e r t h i s p e r i o d o f d e v e l o p m e n t . ( T h e i n c r e a s e i n a p p a r e n t n u m b e r o fn e p h r o n s i n t h e s m a l l e r a n i m a l s p r o b a b l y r e f l e c t s t h e d e v e l o p m e n t a l i n -c r e a s e i n t h e n u m b e r o f f i l t e r i n g n e p h r o n s . ) A f t e r t h a t , f i l t r a t i o n r a t e s o fb o t h p o p u l a t i o n s o f n e p h r o n s i n c r e a s e p r o p o r t i o n a l l y . T o t a l GFR/g k i d n e yw t . ( o r GFR e x p r e s s e d a s a f u n c t i o n o f b o d y w e i g h t ) r e a c h e s s t a b l e v a l u e sb e f o r e t h e c h a n g e s i n d i s t r i b u t i o n o f n e p h r o n f i l t r a t i o n r a t e a r e c o m p l e t e d( H o r s t e r V a l t i n , 1 9 7 1 ; S o n n e n b e r g S o l o m o n , 1 9 6 9 ) . A s a r e s u l t , i ts h o u l d b e r e c o g n i z e d t h a t j u s t m e a s u r i n g t o t a l GFR p e r s e n e e d n o t i n d i c a t em a t u r a t i o n . T h e s e s t u d i e s s h o w t h a t d e v e l o p m e n t o f c h a n g e s i n d i s t r i b u -t i o n o f GFR a r e a l s o a p a r t o f t h e m a t u r a t i o n p r o c e s s .

2 2 2 0 1 8 _

C D1 6

C .0 1 4 C 1 2 0E 1 0 8 * 6


13/17

RENAL DEVELOPMENT OF IMMATURE RATSs h o w a n y a g e d e p e n d e n t c h a n g e s ( H o r s t e r V a l t i n , 1 9 7 1 ) . T h e v a l u e s a r es o s c a t t e r e d , h o w e v e r , t h a t o n l y a m a r k e d t r e n d w o u l d b e e v i d e n t . S t u d i e so n d i f f e r e n t s p e c i e s t h e r e f o r e s h o w t h a t t h e r e a r e a t l e a s t q u a n t i t a t i v ed i f f e r e n c e s i n t h e p a t t e r n o f d e v e l o p m e n t . I f , i n f a c t , t h e r a t i o o f f i l t r a t i o nb y s u p e r f i c i a l a n d j u x t a m e d u l l a r y n e p h r o n s r e m a i n s c o n s t a n t d u r i n gd e v e l o p m e n t o f t h e d o g , t h e r e may e v e n b e q u a l i t a t i v e d i f f e r e n c e s b e t w e e ns p e c i e s .B o t h s t r a i n s o f r a t s d o n o t d e v e l o p i n q u a n t i t a t i v e l y i d e n t i c a l p a t t e r n s .I n t h e y o u n g e s t a n d s m a l l e s t W i s t a r r a t s w h i c h w e r e p u n c t u r e d , t h eSNGFR w h e n n o r m a l i z e d i n t e r m s o f b o d y w e i g h t w a s l e s s t h a n t h a t o ft h e a d u l t . ( A s w i l l b e d i s c u s s e d l a t e r , a n a d u l t i s d e f i n e d b y m e a s a na n i m a l b e i n g m o r e t h a n 4 0 d a y s o l d o r w e i g h i n g m o r e t h a n 1 5 0 g . ) On t h e

TABLE 1 . SNGFR o f W i s t a r a n d S p r a g u e Dawley r a t sa s f o u n d i n v a r i o u s l a b o r a t o r i e s

W i s t a r sW e i g h t r a n g e SNGFR( g ) ( n l . / m i n . 1 0 0 g ) R e f e r e n c e

2 5 4 . 4 * 9 - 3 0 - 3 t C o e l h o , J . B . ( 1 9 7 3 )-t 1 2 - 2 + 0 - 9 H o r s t e r , M. L e w y , J . E . ( 1 9 7 0 )1 9 0 - 3 1 0 1 4 . 2 + 0 - 5 S o l o m o n , S . ( 1 9 7 4 )1 5 1 - 3 6 5 1 3 - 7 + 0 9 D a m a d i a n , R . V . , S h w a y r i , E .

B r i c k e r , N . S . ( 1 9 6 5 )- 1 4 - 0 0 0 6 C o e l h o , J . B . , C h i e n , K . C . H . B r a d l e y , S . E . ( 1 9 7 2 )S p r a g u e D a w l e y s

W e i g h t r a n g e SNGFR( g ) ( n l . / m i n . 1 0 0 g ) R e f e r e n c e2 0 0 - 4 6 0 1 0 9 + 0 - 9 B a r t o l i , E . E a r l e y , L . E . ( 1 9 7 3 )3 1 8 . 1 * 1 1 - 2 + 0 - 5 C o e l h o , J . B . ( 1 9 7 3 )* O n l y a v e r a g e b o d y w e i g h t s g i v e n .t V a l u e s o b t a i n e d o n M u n i c h - W i s t a r s t r a i n .W e i g h t s o f a n i m a l s n o t g i v e n i n t h e d a t a .

o t h e r h a n d , SNGFR p e r 1 0 0 g b o d y w e i g h t o f S p r a g u e D a w l e y r a t s w a st h e s a m e o v e r a l l r a n g e s o f w e i g h t a n d a g e u s e d i n t h e s e s t u d i e s . T h e s es t u d i e s i n d i c a t e t h a t d u r i n g d e v e l o p m e n t o f W i s t a r r a t s , t h e f i l t r a t i o nr a t e o f i n d i v i d u a l n e p h r o n s f i r s t s h o w a d i s p r o p o r t i o n a t e l y l a r g e i n c r e a s ea f t e r t h e o n s e t o f f i l t r a t i o n a n d l a t e r s h o w s l o w e r c h a n g e s w h i c h m a y r e f l e c tg e n e r a l a s p e c t s o f g r o w t h ; i . e . t h e c o n t i n u o u s i n c r e a s e i n b o d y s i z e a n do r g a n w e i g h t s w h i c h a c c o m p a n y a g i n g . W h e t h e r c o m p a r a b l e c h a n g e s a l s oo c c u r i n S p r a g u e D a w l e y r a t s c a n n o t b e c o n c l u d e d f r o m t h i s s t u d y s i n c e

5 8 5

http://jp.physoc.org/http://jp.physoc.org/http://jp.physoc.org/http://jp.physoc.org/http://jp.physoc.org/http://jp.physoc.org/http://jp.physoc.org/


14/17

s u c h a d e v e l o p m e n t a l p a t t e r n c o u l d h a v e t a k e n p l a c e a t a p o s t n a t a l t i m ee a r l i e r t h a n t h a t o f t h e a n i m a l s u s e d i n t h i s s t u d y .A n o t h e r p o i n t o f i n t e r e s t i s t h a t t h e m a t u r e s t a b l e SNGFR, w h e n e x -

p r e s s e d i n t e r m s o f b o d y w e i g h t , i s g r e a t e r i n S p r a g u e D a w l e y r a t s t h a n i nW i s t a r s . B r e n n e r o b t a i n e d c o m p a r a b l e r e s u l t s u s i n g t h e M u n i c h - W i s t a rs t r a i n ( B r e n n e r . D a u g h e r t y , 1 9 7 2 ) . T a b l e 1 s h o w s a summary o f d a t a ( a so r i g i n a l l y p r e s e n t e d o r r e - c a l c u l a t e d ) w h i c h h a v e a p p e a r e d i n t h e l i t e r a t u r ea n d w h e r e i n a n i m a l w e i g h t s w e r e p u b l i s h e d s o t h a t i t h a s b e e n p o s s i b l et o n o r m a l i z e SNGFR i n t e r m s o f b o d y w e i g h t . I t i s c l e a r t h a t W i s t a r r a t s ,e x c e p t f o r t h e M u n i c h s t r a i n , d o h a v e h i g h e r SNGFR t h a n d o S p r a g u eD a w l e y i n o t h e r l a b o r a t o r i e s . A l s o , t h i s way o f n o r m a l i z i n g t h e d a t a r e s u l t si n a m a r k e d r e d u c t i o n i n q u a n t i t a t i v e d i f f e r e n c e s b e t w e e n l a b o r a t o r i e s( W r i g h t G i e b i s c h , 1 9 7 2 ) .I n c o n t r a s t t o t h e a b o v e , t o t a l k i d n e y GFR i s n o t s i g n i f i c a n t l y d i f f e r e n tb e t w e e n s t r a i n s a l t h o u g h W i s t a r r a t s d o h a v e a h i g h e r mean GFR. I f o n ec o n s i d e r s t h a t GFR i s a b o u t t h e s a m e p e r k i d n e y i n b o t h s t r a i n s , w h i l en e p h r o n n u m b e r a n d SNGFR a r e l o w e r i n m a t u r e S p r a g u e D a w l e y r a t s , o n ew o u l d p r e d i c t t h a t S p r a g u e D a w l e y r a t s w o u l d h a v e a g r e a t e r JNGFR.A n o t h e r p o s s i b i l i t y i s t h a t t h e n u m b e r o f j u x t a m e d u l l a r y n e p h r o n s i sg r e a t e r i n S p r a g u e D a w l e y r a t s a n d t h a t t h e y h a v e a h i g h e r n e p h r o n G F R .T h i s p o i n t h a s n o t b e e n e s t a b l i s h e d .

T h e f a c t t h a t n e p h r o n n u m b e r s a r e l o w e r i n S p r a g u e D a w l e y r a t s w h i l et h e k i d n e y w e i g h t i s l a r g e r i n o l d e r m a l e r a t s a n d t h e s a m e a s W i s t a r s i nf e m a l e s , c a n b e e x p l a i n e d b y t h e o b s e r v a t i o n t h a t t h e s u p e r f i c i a l p r o x i m a lc o n v o l u t i o n s a r e l o n g e r . I f t h e r e m a i n d e r o f t h e n e p h r o n h a s c o m p a r a b l ep r o p o r t i o n s i n b o t h s t r a i n s , t h e S p r a g u e D a w l e y n e p h r o n s w o u l d b e l o n g e ro v e r a l l . I t i s o f i n t e r e s t t h a t t h e e a r l y i n c r e a s e s i n l e n g t h d o n o t s e e m t o b emuch d i f f e r e n t i n t h e t w o s t r a i n s o f r a t s , b u t t h a t i t i s d u r i n g m a t u r e s t a g e so f g r o w t h t h a t t h e t u b u l e l e n g t h s b e c o m e m o r e d i s p a r a t e . A c c o r d i n g l y , i ti s o n l y w h e n m a l e a n i m a l s a r e o v e r 2 5 0 g i n b o d y w e i g h t t h a t t h e k i d n e yw e i g h t o f m a l e S p r a g u e D a w l e y s i s g r e a t e r t h a n t h a t o f W i s t a r s .Wh e n SNGFR i s r e l a t e d t o p r o x i m a l c o n v o l u t e d t u b u l a r l e n g t h , o n e d o e sn o t f i n d a c o n s t a n t r e l a t i o n s h i p i n t h e r a t . W h e r e a s SNGFR i s a l i n e a rf u n c t i o n o f b o d y w e i g h t i n o l d e r a n i m a l s ( F i g . 5 ) , p r o x i m a l t u b u l a r l e n g t hi s a n o n - l i n e a r f u n c t i o n o f b o d y w e i g h t a s s h o w n i n F i g . 4 . S t a t i s t i c a la n a l y s i s o f t h e s e d a t a i n t h i s F i g u r e s h o w s t h a t t h e y a r e b e t t e r f i t t e d b y ah y p e r b o l i c f u n c t i o n . ( A n F - t e s t u s i n g a c o m p a r i s o n o f mean s q u a r e d e v i a -t i o n s f r o m e a c h r e g r e s s i o n w a s u s e d f o r c o m p u t i n g t h i s d i f f e r e n c e b e t w e e nf i t s . A s s h o w n i n F i g . 8 f o r t h o s e a n i m a l s w h e r e e n o u g h d a t a w e r e o b t a i n e dt o c a l c u l a t e SNGFR p e r u n i t l e n g t h o f t u b u l e , i t w o u l d a p p e a r t h a t ac o n s t a n t r e l a t i o n s h i p i s f o u n d a t t h e e a r l y s t a g e s o f d e v e l o p m e n t . M a t u r eg r o w t h i s c h a r a c t e r i z e d b y a d i s p r o p o r t i o n a t e i n c r e a s e i n SNGFR. T h i s

5 8 6 S . SOLOMON



15/17

RENAL DEVELOPMENT OF IMMATURE RATS 5 8 7f i n d i n g i s i n c o n t r a s t w i t h t h e d e v e l o p m e n t a l p a t t e r n o f g u i n e a - p i g ( S p i t z e r B r a n d i s , 1 9 7 4 ) . S i n c e t h i s s p e c i e s was s t u d i e d o n l y f o r t h e f i r s t 3 0 d a y sp o s t - n a t a l l y , i t i s p o s s i b l e t h a t d i s s o c i a t i o n o f S N G F I R a n d t u b u l a r l e n g t hm a y h a v e o c c u r r e d a t a l a t e r s t a g e o f g r o w t h . T h e o b s e r v a t i o n t h a tSNGFR i s p r o p o r t i o n a l t o t u b u l a r l e n g t h i n a s i n g l e k i d n e y ( d e R o u f f i g n a c B o n v a l e t , 1 9 7 0 ) d o e s n o t a l w a y s a p p l y i n c o m p a r i s o n s b e t w e e n a n i m a l so f t h e s a m e s p e c i e s a t d i f f e r e n t a g e s .

1 0 _0

8 0E~~~~~~~~~~~~~~~~~~6

C L OC D L _ 4Z D 00

2 000~~~~~~~0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0

B o d y w t . ( g )F i g . 8 . R e l a t i o n s h i p b e t w e e n SNGFR p e r mm p r o x i m a l t u b u l a r l e n g t h andbody w e i g h t o f r a t s . F i l l e d c i r c l e s show d a t a f r o m W i s t a r s t r a i n and o p e nc i r c l e s d a t a f r o m S p r a g u e D a w l e y s t r a i n .

A s a f i n a l p o i n t i n t h i s d i s c u s s i o n . I s h o u l d l i k e t o c o n s i d e r t h e d e f i n i t i o no f m a t u r i t y o f k i d n e y f u n c t i o n i n t h e r a t . A s c a n b e s e e n i n t h i s s t u d y , t h e r ea r e t r a n s i t i o n s i n d e v e l o p m e n t a l p a t t e r n s w i t h r e s p e c t t o d i s t r i b u t i o n o fSNGFR, g r o w t h r a t e o f t u b u l e s , n u m b e r o f n e p h r o n s . A l t h o u g h s o m ek i d n e y f u n c t i o n s s h o w m a t u r e c h a r a c t e r i s t i c s a t r e l a t i v e l y e a r l y a g e s ( s e eB e n g e l e S o l o m o n , 1 9 7 4 , f o r s o m e r e f e r e n c e s o n t h i s m a t t e r ) , o t h e r s s h o wc h a n g e s a t a p o s t - n a t a l a g e o f a b o u t 3 5 - 4 0 d a y s o r when a n i m a l s a r e a b o u t1 2 5 - 1 5 0 g i n w e i g h t . I n o u r l a b o r a t o r y , we h a v e f o u n d t h a t o t h e r f u n c t i o n sw h i c h s h o w m a t u r i t y a t t h i s t i m e a r e t h e r e s p o n s e t o b l o o d v o l u m e e x p a n -s i o n ( B e n g e l e S o l o m o n , 1 9 7 4 ) a n d b a s a l f r a c t i o n a l e x c r e t i o n o f s o d i u m( S o l o m o n , B e n g e l e S m i t h , 1 9 7 4 ) . I t w o u l d t h e r e f o r e a p p e a r t h a t r e n a lm a t u r i t y d o e s n o t o c c u r u n t i l a n i m a l s a r e a t l e a s t 4 0 d a y s o f a g e o r 1 5 0 gi n w e i g h t .

http://jp.physoc.org/http://jp.physoc.org/http://jp.physoc.org/http://jp.physoc.org/


16/17

5 8 8 S . SOLOMONT h i s w o r k was s u p p o r t e d i n p a r t b y g r a n t s f r o m t h e N a t i o n a l I n s t i t u t e s o f H e a l t h ,AM 1 6 1 7 1 , and t h e N a t i o n a l S c i e n c e F o u n d a t i o n , BMS 7 2 0 3 4 4 . I s h o u l d l i k e t o t h a n kMrs Lucy Mo or e a nd Mr s A r l e n e D i e t e r l e f o r t e c h n i c a l a s s i s t a n c e .

REFERENCESB A R T o I I , E . EARL Y , L . E . ( 1 9 7 3 ) . M e a s u r e m e n t s o f n e p h r o n f i l t r a t i o n r a t e i n t h er a t w i t h a n d w i t h o u t o c c l u s i o n o f t h e p r o x i m a l t u b u l e . K i d n e y i n t . 3 , 3 7 2 - 3 8 0 .B E N G E L E , H . H . S O L O M O N , S . ( 1 9 7 4 ) . D e v e l o p m e n t o f r e n a l r e s p o n s e t o b l o o dv o l u m e e x p a n s i o n i n t h e r a t . Am . J . P h y s i o l . 2 2 7 , 3 6 4 - 3 6 8 .B O N V A L E T , J . P . , C I [ A P I o N , M . , W A N S T O K , F . B E R J A L , G . ( 1 9 7 2 ) . C o m p e n s a t o r yr e n a l h y p e r t r o p h y i n young r a t s : I n c r e a s e i n t h e number o f n e p h r o n s . K i d n e y i n t .1 , 3 9 1 - 3 9 6 .B R E N m i R , B . M . D A U G H E R T Y , T . M . ( 1 9 7 2 ) . The measurement o f g l o m e r u l a r f i l t r a -t i o n r a t e i n s i n g l e n e p h r o n s o f t h e r a t k i d n e y . Y a l e J . B i o l . M e d . 4 5 , 2 0 0 - 2 1 0 .C O E L H O , J . B . ( 1 9 7 3 ) . E f f e c t o f d i e t a r y s o d i u m i n t a k e on t h e i n t r a r e n a l d i s t r i b u t i o no f n e p h r o n g l o m e r u l a r f i l t r a t i o n r a t e s i n t h e r a t . C i r c u l a t i o n R e e . 2 3 , 5 4 7 - 5 5 4 .C o E I m o , J . B . , C H I E N , K . C . H . B R A D L E Y , S . E . ( 1 9 7 2 ) . M e a s u r e m e n t o f s i n g l en e p h r o n g l o m e r u l a r f i l t r a t i o n r a t e w i t h o u t m i c r o p u n c t u r e . Am. J . P h y e i o l . 2 2 3 ,8 3 2 - 8 3 9 .DmADniA, R . V . , S H W A Y R I , E . B R I c K E R , N . S . ( 1 9 6 5 ) . On t h e e x i s t e n c e o f n o n -u r i n e f o r m i n g n e p h r o n s i n t h e d i s e a s e d k i d n e y o f t h e d o g . J . L a b . d i n . M e d . 6 5 ,2 6 - 3 9 .D A V I S , J . M . , S c H N E R M A N N , J . H o R s T E R , M. ( 1 9 7 2 ) . M i c r o p u n c t u r e m e t h o d f o r t h ed e t e r m i n a t i o n o f n e p h r o n f i l t r a t i o n r a t e - a r e c o l l e c t i o n s t u d y . P f l u g e r 8 A r c h . g e e .P h y e i o l . 3 3 3 , 2 7 1 - 2 8 0 .DE R O U F F I G N A C , C . B O N V A L E T , J . P . ( 1 9 7 0 ) . E t u d e c h e z l e r a t d e s v a r i a t i o n s dud 6 b i t i n d i v i d u a l d e f i l t r a t i o n g l o m e r u l a i r e d e s n 6 p h r o n s s u p e r f i c i e l s e t p r o f o n d s d eI a p p o r t s o d 6 . P f l u i g e r 8 A r c h . g e e . P h y e i o l . 3 1 7 , 1 4 1 - 1 5 6 .H O R S T E R , M. L E W Y , J . E . ( 1 9 7 0 ) . F i l t r a t i o n f r a c t i o n a n d e x t r a c t i o n o f PAH d u r i n gn e o n a t a l p e r i o d i n t h e r a t . Am . J . P h y e i o l . 2 1 9 , 1 0 6 1 - 1 0 6 5 .H O R S T E R , M . V A L T I N , H . ( 1 9 7 1 ) . P o s t n a t a l d e v e l o p m e n t o f r e n a l f u n c t i on : M i c r o -p u n c t u r e a n d c l e a r a n c e s t u d i e s i n t h e d o g . J . d l i n . I n v e e t . 5 0 , 7 7 9 - 7 9 5 .K N O X , F . G . , O T r , C . , C u C H E , J . L . , G A s s E R , J . H A A S , J . ( 1 9 7 4 ) . A u t o r e g u l a t i o no f s i n g l e n e p h r o n f i l t r a t i o n r a t e i n t h e p r e s e n c e and t h e a b s e n c e o f f l o w t o t h em a c u l a d e n s a . C i r c u l a t i o n R e e . 3 4 , 8 3 6 - 8 4 2 .N A v A R , L . G . , BURE, T . J . , R O B I N S O N , R . R . C L A P P , J . R . ( 1 9 7 4 ) . D i s t a l t u b u l a rf e e d b a c k i n t h e a u t o r e g u l a t i o n o f s i n g l e n e p h r o n g l o m e r u l a r f i l t r a t i o n r a t e . J . d i n .I n v e 8 t . 5 3 , 5 1 6 - 5 2 5 .P O T r E R , D . , J O m S i H , A . , S A K A I , T . , H A R R u A H , J . H O L L I D A Y , M . A . ( 1 9 6 9 ) . C h a r a c -t e r o f f u n c t i o n a n d s i z e i n k i d n e y d u r i n g n o r m a l g r o w t h o f r a t s . P e d i a t . R e e . 3 ,5 1 - 5 9 .R U B I N , M . E . , B U n C H , E . R A P P A P O R T , M . ( 1 9 4 9 ) . M a t u r a t i o n o f r e n a l f u n c t i o n i nc h i l d h o o d : C l e a r a n c e s t u d i e s . J . d l i n . I n v e s t . 2 8 , 1 1 4 4 - 1 1 6 2 .S C H N E R M A N N , J . , D A V I S , J . M . , W U N D E R L I C H , P . , L E V I N E , D . Z . H O R S T E R , M .( 1 9 7 1 ) . T e c h n i c a l p r o b l e m s i n t h e m i c r o p u n c t u r e d e t e r m i n a t i o n o f n e p h r o n f i l t r a -t i o n r a t e and t h e i r f u n c t i o n a l i m p l i c a t i o n s . P f l u g e r e A r c h . g e e . P h y e i o l . 3 2 9 , 3 0 7 -

3 2 0 .S O L O M O N , S . ( 1 9 7 4 ) . A b s o l u t e r a t e s o f s o d i u m and p o t a s s i u m r e a b s o r p t i o n by p r o x i -mal t u b u l e o f i m m a t u r e r a t s . B i o l o g i a n e o n a t . 2 5 , 3 4 0 - 3 5 1 .S O L O M O N , S . B E N G E L E , H . H . ( 1 9 7 3 ) . G r o w t h r a t e s a n d o r g a n w e i g h t s o f r a t s .B i o l o g i a n e o n a t . 2 2 , 2 2 2 - 2 2 9 .)by guest on November 13, 2013jp.physoc.orgDownloaded from J Physiol (


17/17

RENAL DEVELOPMENT OF IMMATURE RATS 5 8 9S O L O M O N , S . B E N G E L E , H . H . ( 1 9 7 4 ) . E f f e c t o f d e o x y c o r t i c o s t e r o n e on o r g a nw e i g h t s o f r a t s d u r i n g m a t u r a t i o n . P r o c . S o c . e x p . B i o l . M e d . 1 4 7 , 7 8 4 - 7 8 7 .S O L O M O N , S . , B E N G E L E , H . H . S M I T H , W . M . ( 1 9 7 4 ) . S i z e a n d c o m p o s i t i o n o f bodyf l u i d c o m p a r t m e n t s a s r e l a t e d t o r e g u l a t i o n o f r e n a l f u n c t i o n i n p o s t n a t a l r a t s .XXVI I n t e r n a l . C o n g . P h y s i o l . S c i . Ne w D e l h i , I n d i a .S O L O M O N , S . C A P E K , K . ( 1 9 7 2 a ) . R e g u l a t i o n o f s u p e r f i c i a l s i n g l e n e p h r o n g l o m e -r u l a r f i l t r a t i o n r a t e s i n i n f a n t r a t s . P r o c . S o c . e x p . B i o l . M e d . 1 3 9 , 3 2 5 - 3 2 9 .S O L O M O N , S . C A P E K , K . ( 1 9 7 2 b ) . I n c r e a s e d f o o d a v a i l a b i l i t y and r e n a l d e v e l o p m e n to f n e o n a t a l r a t s . B i o l o g i a n e o n a t . 2 1 , 9 - 1 5 .S O N N E N B E R G , H . S O L O M O N , S . ( 1 9 6 9 ) . M e c h a n i s m o f n a t r i u r e s i s f o l l o w i n g i n t r a -v a s c u l a r a n d e x t r a c e l l u l a r v o l u m e e x p a n s i o n . C a n . J . P h y s i o l . P h a r m a c o l . 4 7 ,1 5 3 - 1 5 9 .S P I T Z E R , A . B R a D I s , M. ( 1 9 7 4 ) . F u n c t i o n a n d m o r p h o l o g i c a l m a t u r a t i o n o f t h es u p e r f i c i a l n e p h r o n s . J . O l i n . I n v e s t . 5 3 , 2 7 9 - 2 8 7 .W A J H L , M. ScHNEP, J . ( 1 9 6 9 ) . M i c r o d i s s e c t i o n s t u d y o f t h e l e n g t h o f d i f f e r e n tt u b u l a r s e g m e n t s o f r a t s u p e r f i c i a l n e p h r o n s . Z . A n a t . E n t w . G e S c h . 1 2 9 , 1 2 8 - 1 3 4 .W W I G H r , F . S . G I E B I S C H , G . ( 1 9 7 2 ) . G l o m e r u l a r f i l t r a t i o n i n s i n g l e n e p h r o n s .K i d n e y i n t . 1 , 2 0 1 - 2 0 9 .
http://jp.physoc.org/http://jp.physoc.org/

J Physiol 1977 Solomon 573 89

Documents

Transcript of J Physiol 1977 Solomon 573 89