The steady-state theory of sodium homeostasis for maintenance of constant
extracellular solute and fluid concentrations suggests that the body sodium
(Na+) content is maintained steady by rapid adjustment of renal excretion to
variable intakes. This theory derives from studies with short-term exposure to
dietary extremes. We recently performed the reverse experiment in that we
fixed sodium intake for weeks at three levels of sodium intake (salt 6 g/day,
9 g/day, 12 g/day) and collected all urine made. We capitalized on a simulated
flight to Mars, in which we could control intake and output of all nutrients
for months. We found weekly (circaseptan) patterns in sodium excretion that
were inversely cross-correlated with aldosterone and directly to cortisol.
Total-body sodium was not dependent on sodium intake either but instead
exhibited far longer (≥ monthly) infradian rhythms independent of
extracellular water, body weight, or blood pressure. We also tested the
utility of 24 hour urinary sample to predict the actual salt intake. Due to
inherent changing patterns in Na+ of retention and excretion and alterations
in the body Na+ content that are uncoupled from body fluid and blood pressure
homeostasis, every second 24 hour urinary sample failed to predict salt intake
within a 3 g range of real intake. Our findings are consistent with our ideas
on tissue sodium storage and its regulation that we developed on the basis of
animal research. We are implementing sodium magnetic resonance imaging to
pursue open questions on sodium balance in patients. In Berlin, we could
expand this technique to a 7-Tesla platform with greater resolution. The
findings may recast thinking about how homeostasis of internal environment
composition is achieved and become beneficial to diagnostic and therapeutic
strategies, for instance in hypertension and target-organ damage.Natrium-Homöostase soll einen Gleichgewichtszustand aufrechterhalten werden.
Eine rasche Anpassung der Natriumausscheidung auf vermehrte oder verminderte
Natriumzufuhr hält dabei den Natriumgehalt im Körper konstant. Diese Theorie
basiert auf relativ kurzen Experimenten, in deren Verlauf massive
Veränderungen in der Kochsalzzufuhr vorgenommen wurden. Wir konnten im Rahmen
eines simulierten Marsfluges die Natrium-Homöostase unter konstanten
Bedingungen von drei Kochsalzmengen (6, 9 und 12 Gramm/Tag) über Wochen an 10
normalen männlichen Probanden untersuchen. Alle anderen Diätbestandteile
wurden über diese Zeit konstant gehalten. Wir entdeckten bei konstanter
Natriumzufuhr wöchentliche (circaseptane) Rhythmuszyklen in der
Natriumausscheidung, die invers mit Aldosteronausscheidung und direkt mit
Kortisolausscheidung kreuzkorrelierten. Der Gesamtkörpergehalt an Natrium
schwankte mit noch langfristiger infadianer Rhythmik (Periodendauer >30 Tage).
Diese Schwankungen des Gesamtkörpernatriums traten ohne parallele
Veränderungen von Gesamtkörperwasser, Körpergewicht oder Blutdruck auf. Wir
testeten auch den prädiktiven Wert von 24-Stunden-Sammelurinproben zur
Erfassung der täglichen Salzzufuhr. Aufgrund der infradianen
Ausscheidungsrhythmen erfasst nur jede zweite 24-Stunden-Sammelurinprobe die
tatsächliche Natriumaufnahme innerhalb eines 3-g Prädiktionsintervalls
korrekt. Unsere Befunde zur Natriumspeicherung beim Menschen stimmen mit
unseren Tierversuchsergebnissen überein. Auch passen sie zu unseren Natrium-
Magnetresonanztomographischen Untersuchungen, die wir in Berlin auf 7-Tesla
haben erweitern können. Unsere Befunde könnten jetzige Überlegungen
hinsichtlich Kochsalzzufuhr, Bluthochdruck und Endorganschaden beeinflussen
und zu besseren therapeutischen Strategien führen
