РЕНИН: СТРОЕНИЕ, ПРОДУКЦИЯ, СЕКРЕЦИЯ, ФУНКЦИИ - БИОЛОГИЯ - 2024

Ренина , также известная как angiotensinogenasa, является аспартилпротеазой , что имеет важное значение в гомеостазе электролита и контроле артериального давления у млекопитающих.

Этот белок секретируется почками в кровоток и отвечает за повышение артериального давления у экспериментальных животных при введении экстрактов почек.

Типичная схема системы ренин-ангиотензин в организме человека (Источник: Микаэль Хэггстрем через Wikimedia Commons)

Поскольку это вещество, вырабатываемое тканью и выделяемое в кровоток с целью, находящейся далеко от места его производства, ренин считается гормоном.

Гормоны могут быть белками или полипептидами, иметь стероидное происхождение или происходить из аминокислоты тирозина. Ренин по своей природе является белковым гормоном, и его каталитическое действие включает ферментативное расщепление других белков (это протеаза).

Этот гормон был открыт в конце 1890-х годов, но только в конце 1990-х годов были точно определены его физиологическое происхождение и молекулярная структура.

Структура

Ренин человека - это гликопротеин с ферментативной активностью и молекулярной массой чуть более 37 кДа. Молекула состоит из двух доменов, разделенных глубокой щелью, внутри которой расположен ее активный сайт.

Оба домена ренина сходны по последовательности и состоят в основном из β-складчатых листов.

Различные анализы последовательности этого белка показывают, что он имеет более 30 основных аминокислотных остатков, включая различные аргинины, лизины и гистидины.

Кроме того, известно, что гидрофобные центры и большие гидрофильные поверхности обнаруживаются по всей структуре, что обеспечивает стабильность белка в различных условиях.

Активный центр фермента расположен в щели, образованной двумя доменами, и незаменимыми аминокислотами для катализа являются два остатка аспарагиновой кислоты в положениях 38 и 226, поэтому это протеаза «аспартил».

производство

Ренин вырабатывается юкстагломерулярным аппаратом почек, специализированной структурой, обнаруживаемой в месте контакта между дистальным извитым канальцем и его исходным клубочком.

Этот аппарат состоит из трех компонентов: гранулярных клеток, экстрагломерулярных мезангиальных клеток и плотного макулы.

Плотное пятно

Макула плотная состоит из ряда тесно связанных кубических эпителиальных клеток, которые выстилают трубку в месте контакта с клубочком и считаются началом дистального извитого канальца.

Мезангиальные клетки

Обнаружены экстрагломерулярные мезангиальные клетки, образующие треугольную область между афферентной артериолой, эфферентной артериолой и плотным пятном, они считаются продолжением мезангиальных клеток клубочка. Их еще называют агранулярными клетками.

Гранулированные клетки

Гранулярные клетки называются юкстагломерулярными клетками и располагаются в стенках афферентных и эфферентных артериол и в области экстрагломерулярных мезангиальных клеток.

Эти гранулярные клетки вызываются наличием секреторных гранул в их цитоплазме. Гранулы, содержащие ренин, а также предшественник ренина, про-ренин, который образуется из пре-про-ренина.

Пре-про-ренин - это прегормон, который у человека содержит 406 аминокислот. Этот прегормон подвергается посттрансляционному протеолитическому расщеплению, в результате чего теряется последовательность из 23 остатков на своем аминоконцевом конце.

Расщепление пре-проренина превращает его в проренин длиной 383 аминокислоты. Последующее расщепление другой последовательности на N-конце проренина - это то, что направляет образование ренина, активной протеазы из 340 аминокислот.

И про-ренин, и ренин могут секретироваться в кровоток, но очень мало про-ренина превращается в активный ренин в этой соединительной ткани. Ферменты, ответственные за превращение проренина в ренин, известны как калликреины и катепсины.

После того, как ренин попадает в кровоток, его период полураспада составляет не более 80 минут, а его секреция строго регулируется.

Помимо почек, ренин может вырабатываться другими тканями или органами, такими как семенники, яичники, стенки артериол, кора надпочечников, гипофиз, мозг, амниотическая жидкость и другие.

Хотя это применимо ко многим животным, исследования по удалению почек показывают, что активность циркулирующего ренина резко падает до уровней, очень близких к нулю.

Секреция

Секреция ренина усиливается рядом стимулов, которые появляются, когда объем внеклеточной жидкости уменьшается, когда снижается артериальное давление или когда увеличивается симпатическая активность в почечных нервах.

Описано несколько факторов, связанных с регуляцией секреции ренина:

- Давление перфузии почек, определяемое барорецепторами (рецепторами растяжения) афферентной артериолы

- Изменения объема и состава жидкости, которая достигает плотного пятна

- Активность почечных симпатических нервов

- Простагландины

- Предсердный натрийуретический пептид.

Барорецепторный механизм афферентной артериолы вызывает уменьшение секреции ренина при повышении давления в афферентной артериоле на уровне юкстагломерулярного аппарата. Его секреция увеличивается, когда активность барорецепторов снижается при падении давления.

Другой датчик, связанный с регуляцией секреции ренина, находится в плотном пятне. Чем выше скорость реабсорбции Na + и Cl- и концентрация этих электролитов в жидкости, которая достигает плотного пятна, тем ниже секреция ренина и наоборот.

Повышенная активность почечных симпатических нервов, а также циркулирующих катехоламинов через норэпинефрин, высвобождаемых на симпатических окончаниях в юкстагломерулярных клетках, увеличивает секрецию ренина.

Простагландины, в частности простациклины, стимулируют секрецию ренина путем прямого воздействия на гранулярные клетки юкстагломерулярного аппарата.

Ангиотензин II за счет эффекта отрицательной обратной связи подавляет секрецию ренина путем прямого воздействия на гранулярные клетки. Другой гормон, такой как вазопрессин, подавляет секрецию ренина.

Предсердный натрийуретический пептид (ПНП), который вырабатывается в сердечной мышце предсердия, подавляет секрецию ренина.

Комбинированное действие всех стимулирующих и тормозящих факторов определяет скорость секреции ренина. Ренин выделяется в почечную кровь, а затем покидает почки и циркулирует по всему телу. Однако небольшое количество ренина остается в жидкостях почек.

Характеристики

Ренин - это фермент, который сам по себе не имеет вазоактивных функций. Единственная известная функция ренина - разрезать ангиотензиноген на амино-конце, образуя декапептид, называемый ангиотензином I.

Ангиотензиноген - это гликопротеин из группы α2-глобулинов, синтезируемых печенью и присутствующий в циркулирующей крови.

Поскольку ангиотензин I обладает очень слабой вазопрессорной активностью и он должен обрабатываться «ниже по течению» другой протеазой, ренин участвует в начальных этапах регуляции артериального давления в системе, известной как ренин-ангиотензин.

Ангиотензин II имеет очень короткий период полувыведения (от 1 до 2 минут). Он быстро метаболизируется различными пептидазами, которые его фрагментируют, и некоторые из этих фрагментов, такие как ангиотензин III, сохраняют некоторую вазопрессорную активность.

Общие функции системы ренин-ангиотензин многочисленны и могут быть резюмированы следующим образом:

- Сужение артериол и повышение систолического и диастолического давления. Ангиотензин II в четыре-восемь раз эффективнее норадреналина для этой функции.

- Повышенная секреция альдостерона из-за прямого воздействия ангиотензина II на кору надпочечников. Ренин-ангиотензиновая система является основным регулятором секреции альдостерона.

- Облегчает секрецию норадреналина за счет прямого воздействия на постганглионарные симпатические нейроны.

- Он влияет на сокращение мезангиальных клеток, что снижает скорость клубочковой фильтрации и, за счет прямого воздействия на почечные канальцы, увеличивает реабсорбцию натрия.

- На уровне мозга эта система снижает чувствительность барорецепторного рефлекса, что усиливает вазопрессорный эффект ангиотензина II.

- Ангиотензин II стимулирует потребление воды, стимулируя механизмы жажды. Увеличивает секрецию вазопрессина и гормона АКТГ.

Сопутствующие патологии

Следовательно, ренин-ангиотензиновая система играет важную роль в патологиях гипертонической болезни, особенно почечного происхождения.

Вот как сужение одной из почечных артерий вызывает устойчивую гипертензию, которую можно обратить вспять, если удалить ишемическую (дефектную) почку или вовремя ослабить сужение почечной артерии.

Повышение выработки ренина обычно связано с односторонним сужением почечной артерии, соединяющей одну из почек, что приводит к гипертензии. Это клиническое состояние может быть связано с врожденными дефектами или другими нарушениями почечного кровообращения.

Фармакологические манипуляции с этой системой, в дополнение к использованию блокаторов рецепторов ангиотензина II, являются фундаментальными инструментами для лечения артериальной гипертензии.

Высокое кровяное давление - это тихое и прогрессирующее заболевание, которым страдает значительная часть населения мира, особенно взрослые старше 50 лет.

Ссылки

1. Акахане, К., Умэяма, Х., Накагава, С., Моригути, И., Хиросе, С., Иидзука, К., и Мураками, Дж. (1985). Трехмерная структура Ренина человека. Гипертония, 7 (1), 3–12.
2. Дэвис Дж. И Фриман Р. (1976). Механизмы регуляции высвобождения ренина. Физиологические обзоры, 56 (1), 1–56.
3. Гайтон, А., и Холл, Дж. (2006). Учебник медицинской физиологии (11-е изд.). Elsevier Inc.
4. Хакенталь, Э., Пол, М., Гантен, Д., и Таугнер, Р. (1990). Морфология, физиология и молекулярная биология секреции ренина. Physiological Reviews, 70 (4), 1067-1116.
5. Моррис, Б. (1992). Молекулярная биология ренина. I: Структура, синтез и обработка генов и белков. Журнал гипертонии, 10, 209–214.
6. Мюррей, Р., Бендер, Д., Ботам, К., Кеннелли, П., Родуэлл, В., и Вейл, П. (2009). Иллюстрированная биохимия Харпера (28-е изд.). McGraw-Hill Medical.
7. Уэст, Дж. (1998). Физиологические основы врачебной практики (12-е изд.). Мексика DF: От редакции Médica Panamericana.