РЕНИН: СТРУКТУРА, ПРОИЗВОДСТВО, СЕКРЕЦИЯ, ФУНКЦИИ - БИОЛОГИЯ - 2025

На ренин, известен също като angiotensinogenasa, е протеаза аспартил че има важни последици в електролитна хомеостаза и контрол на кръвното налягане при бозайници.

Този протеин се секретира от бъбрека в кръвообращението и е отговорен за повишаването на кръвното налягане при опитни животни, когато се инжектират бъбречни екстракти.

Представителна схема на системата Ренин-Ангиотензин в човешкото тяло (Източник: Mikael Häggström през Wikimedia Commons)

Тъй като това е вещество, произведено от тъкан и секретирано в циркулацията с цел, далеч от мястото на производство, ренинът се счита за хормон.

Хормоните могат да бъдат протеини или полипептиди, имат стероиден произход или произлизат от аминокиселината тирозин. Ренинът е протеинов хормон в природата и каталитичното му действие включва ензимно разцепване на други протеини (това е протеаза).

Този хормон е открит в края на 90-те години, но едва в края на 90-те години физиологичният му произход и молекулната структура са точно определени.

структура

Човешкият ренин е гликопротеин с ензимна активност и молекулно тегло малко над 37 kDa. Молекулата е изградена от два домена, разделени от дълбока цепнатина, вътре в която е разположено нейното активно място.

И двата домена на ренин са сходни по последователност и са съставени главно от β сгънати листове.

Различни анализи на последователността на този протеин разкриват, че той има повече от 30 основни аминокиселинни остатъци, включително различни аргинини, лизини и хистидини.

Освен това е известно, че в цялата структура се откриват хидрофобни центрове и големи хидрофилни повърхности, които осигуряват стабилност на протеина в различен контекст.

Активният сайт на ензима е разположен в цепката, образувана от двата домена, а основните аминокиселини за катализа са два остатъка от аспарагинова киселина в позиции 38 и 226, поради което това е "аспартилова" протеаза.

производство

Ренинът се произвежда в юкстагломеруларния апарат на бъбрека, специализирана структура, открита на мястото на контакт между отдалечената свита тръба и нейния гломерул с произход.

Този апарат се състои от три компонента: гранулирани клетки, екстрагломерулни мезангиални клетки и макула денса.

Плътна макула

Macula densa е изградена от ред тясно сплетени кубични епителни клетки, които оформят тръбата на мястото на контакт с гломерула и се считат за начало на дисталния свит канал.

Мезангиални клетки

Откриват се екстрагломерулните мезангиални клетки, образуващи триъгълен участък между аферентната артериола, еферентната артериола и макулата densa, те се считат за разширение на гломерулните мезангиални клетки. Наричат ​​се още агрануларни клетки.

Гранулирани клетки

Гранулиращите клетки се наричат ​​юкстагломерулни клетки и са разположени в стените на аферентните и еферентните артериоли и в областта на екстрагломерулните мезангиални клетки.

Тези гранули клетки се наричат ​​от присъствието на секреторни гранули в цитоплазмата им. Гранули, съдържащи ренин, както и прекурсор на ренин, про-ренин, който се образува от пре-про-ренин.

Pre-pro-renin е предхормон, който има 406 аминокиселини при хората. Този prehormone претърпява пост-транслационно протеолитично разцепване, като по този начин губи последователност от 23 остатъка в своя амино терминален край.

Разцепването на пре-ренин го превръща в про-ренин с дължина 383 аминокиселини. Последващото разцепване на друга последователност в N-края на про-ренин е това, което насочва образуването на ренин, активна 340 аминокиселинна протеаза.

Както про-ренин, така и ренин могат да се секретират в циркулацията, но много малко про-ренин се превръща в активен ренин в тази съединителна тъкан. Ензимите, отговорни за превръщането на про-ренин в ренин, са известни като каликреини и катепсини.

След като ренинът се секретира в циркулацията, той има период на полуразпад не повече от 80 минути и секрецията е силно регулирана.

В допълнение към бъбрека, ренинът може да се произвежда от други тъкани или органи като тестисите, яйчниците, стените на артериола, надбъбречната кора, хипофизата, мозъка, околоплодната течност и други.

Въпреки че са приложими за много животни, проучвания, включващи отстраняване на бъбреците, показват, че циркулиращата ренинова активност рязко пада до нива, много близки до нулата.

секреция

Секрецията на ренин се увеличава от поредица от стимули, които се появяват, когато обемът на извънклетъчната течност намалява, когато артериалното налягане се понижи или когато се повиши симпатиковата активност в бъбречните нерви.

Описани са няколко фактора, свързани с регулирането на секрецията на ренин:

- Бъбречното перфузионно налягане, открито от барорецепторите (стреч рецептори) на аферентната артериола

- Промени в обема и състава на течността, която достига до macula densa

- Активност на бъбречните симпатикови нерви

- простагландини

- предсърден натриуретичен пептид.

Барорецепторният механизъм на аферентната артериола причинява намаляване на секрецията на ренин, когато има повишение на налягането на аферентната артериола на нивото на юкстагломерулния апарат. Секрецията му се увеличава, когато активността на барорецепторите намалява с падането на налягането.

Друг сензор, свързан с регулирането на секрецията на ренин, се намира в macula densa. Колкото по-висока е скоростта на реабсорбция на Na + и Cl и концентрацията на тези електролити в течността, която достига до macula densa, толкова по-ниска е секрецията на ренин и обратно.

Повишената активност на бъбречните симпатикови нерви, както и на циркулиращите катехоламини чрез норепинефрин, освободен в симпатични окончания в юкстагломерулни клетки, увеличава секрецията на ренин.

Простагландини, по-специално простациклини, стимулират секрецията на ренин чрез директен ефект върху гранулиращите клетки на юкстагломерулния апарат.

Ангиотензин II, чрез отрицателен ефект на обратна връзка, инхибира секрецията на ренин чрез директен ефект върху клетките на гранули. Друг хормон като вазопресин инхибира секрецията на ренин.

Предсърден натриуретичен пептид (ANP), който се произвежда в сърдечния предсърден мускул, инхибира секрецията на ренин.

Комбинираният ефект на всички стимулиращи и инхибиращи фактори е това, което определя скоростта на секреция на ренин. Ренинът се секретира в бъбречната кръв и след това оставя бъбреците да циркулират в тялото. Въпреки това, малко количество ренин остава в бъбречните течности.

Характеристика

Ренинът е ензим, който сам по себе си няма вазоактивни функции. Единствената известна функция на ренин е да реже ангиотензиногена в амино-края, генерирайки декапептид, наречен Ангиотензин I.

Ангиотензиногенът е гликопротеин от групата на α2 глобулини, синтезирани от черния дроб и присъства в циркулираща кръв.

Тъй като ангиотензин I има много лоша вазопресорна активност и той трябва да бъде обработен "надолу по веригата" от друга протеаза, ренинът участва в началните етапи на регулиране на кръвното налягане в система, известна като ренин-ангиотензин.

Ангиотензин II има много кратък полуживот (между 1 и 2 минути). Бързо се метаболизира от различни пептидази, които го фрагментират и някои от тези фрагменти, като Ангиотензин III, запазват известна вазопресорна активност.

Общите функции на системата ренин -ангиотензин са многобройни и могат да бъдат обобщени, както следва:

- Артериоларно свиване и повишаване на систолното и диастолното налягане. Ангиотензин II е четири до осем пъти по-мощен от норепинефрин за тази функция.

- Повишена секреция на алдостерон поради директния ефект на Ангиотензин II върху кората на надбъбречната жлеза. Системата ренин-ангиотензин е основният регулатор на секрецията на алдостерон.

- Улеснява секрецията на норепинефрин чрез директен ефект върху постганглийни симпатични неврони.

- Оказва влияние върху свиването на мезангиалните клетки, което намалява скоростта на гломерулната филтрация и чрез директен ефект върху бъбречните тубули увеличава реабсорбцията на натрий.

- На ниво мозък тази система намалява чувствителността на барорецепторния рефлекс, което засилва вазопресорния ефект на ангиотензин II.

- Ангиотензин II стимулира приема на вода, като насърчава механизмите на жажда. Повишава секрецията на вазопресин и хормона ACTH.

Свързани патологии

Следователно системата ренин-ангиотензин има важна роля при хипертоничните патологии, особено тези с бъбречен произход.

Ето как свиването на една от бъбречните артерии генерира устойчива хипертония, която може да бъде обърната, ако исхемичният (дефектен) бъбрек бъде отстранен или бъбречната артериална стесняване се освободи навреме.

Увеличаването на производството на ренин обикновено се свързва с едностранно свиване на бъбречната артерия, свързващо един от бъбреците, което води до хипертония. Това клинично състояние може да се дължи на вродени дефекти или други нарушения в бъбречната циркулация.

Фармакологичната манипулация на тази система, в допълнение към използването на блокери на рецепторите на ангиотензин II, са основните инструменти за лечение на артериална хипертония.

Високото кръвно налягане е мълчаливо и прогресиращо заболяване, което засяга голяма част от световното население, особено възрастните над 50 години.

Препратки

1. Akahane, K., Umeyama, H., Nakagawa, S., Moriguchi, I., Hirose, S., Iizuka, K., & Murakami, J. (1985). Триизмерна структура на човешкия ренин. Хипертония, 7 (1), 3–12.
2. Дейвис, Дж. И Фрийман, Р. (1976). Механизми, регулиращи освобождаването на ренин. Физиологични прегледи, 56 (1), 1–56.
3. Guyton, A., & Hall, J. (2006). Учебник по медицинска физиология (11 изд.). Elsevier Inc.
4. Hackenthal, E., Paul, M., Ganten, D., & Taugner, R. (1990). Морфология, физиология и молекулярна биология на секрецията на ренин. Физиологични прегледи, 70 (4), 1067-1116.
5. Морис, Б. (1992). Молекулярна биология на ренин. I: Генна и протеинова структура, синтез и преработка. Списание за хипертония, 10, 209–214.
6. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Илюстрирана биохимия на Harper (28 изд.). McGraw-Hill Medical.
7. Уест, Дж. (1998). Физиологични основи на медицинската практика (12 изд.). Мексико DF: редакция Médica Panamericana.