RENINA: BUDOWA, PRODUKCJA, WYDZIELANIE, FUNKCJE - BIOLOGIA - 2025

Reniny , znany również jako angiotensinogenasa jest proteaza aspartylowa, które ma ważne konsekwencje w homeostazie elektrolitu i regulacji ciśnienia krwi u ssaków.

Białko to jest wydzielane przez nerki do krwiobiegu i jest odpowiedzialne za wzrost ciśnienia krwi u zwierząt doświadczalnych po wstrzyknięciu wyciągów z nerek.

Reprezentatywny schemat układu Renin-Angiotensin w organizmie człowieka (źródło: Mikael Häggström za pośrednictwem Wikimedia Commons)

Ponieważ jest to substancja wytwarzana przez tkankę i wydzielana do krwiobiegu z celem daleko od miejsca jej produkcji, renina jest uważana za hormon.

Hormony mogą być białkami lub polipeptydami, mogą mieć pochodzenie steroidowe lub mogą pochodzić z aminokwasu tyrozyny. Renina jest z natury hormonem białkowym, a jej działanie katalityczne polega na enzymatycznym rozszczepieniu innych białek (jest proteazą).

Hormon ten został odkryty pod koniec lat 90. XIX wieku, jednak dopiero pod koniec lat 90. XX wieku dokładnie określono jego fizjologiczne pochodzenie i strukturę molekularną.

Struktura

Ludzka renina jest glikoproteiną o aktywności enzymatycznej i masie cząsteczkowej nieco ponad 37 kDa. Cząsteczka składa się z dwóch domen oddzielonych głęboką szczeliną, w której znajduje się jej centrum aktywne.

Obie domeny reniny mają podobną sekwencję i składają się głównie z arkuszy pofałdowanych β.

Różne analizy sekwencji tego białka ujawniają, że ma ponad 30 zasadowych reszt aminokwasowych, w tym różne argininy, lizyny i histydyny.

Ponadto wiadomo, że w całej strukturze znajdują się centra hydrofobowe i duże powierzchnie hydrofilowe, które zapewniają białku stabilność w różnych kontekstach.

Miejsce aktywne enzymu znajduje się w szczelinie utworzonej przez dwie domeny, a aminokwasami niezbędnymi do katalizy są dwie reszty kwasu asparaginowego w pozycjach 38 i 226, dlatego jest to proteaza „aspartylowa”.

Produkcja

Renina jest wytwarzana w aparacie przykłębuszkowym nerki, wyspecjalizowanej strukturze znajdującej się w miejscu styku dystalnego kanalika krętego z kłębuszkiem, z którego pochodzi.

Aparat ten składa się z trzech komponentów: komórek ziarnistych, komórek mezangium zewnątrzkłębuszkowego i plamki żółtej.

Gęsta plamka

Plamka densa składa się z rzędu ściśle połączonych sześciennych komórek nabłonka wyściełających rurkę w miejscu kontaktu z kłębuszkiem nerkowym i jest uważana za początek dystalnego kanalika krętego.

Komórki mezangialne

Komórki mezangialne zewnątrzkłębuszkowe tworzą trójkątny obszar między tętniczką doprowadzającą, tętniczką odprowadzającą i plamką densa, są one uważane za przedłużenie komórek mezangium kłębuszków. Nazywa się je również komórkami ziarnistymi.

Ziarniste komórki

Komórki ziarniste nazywane są komórkami przykłębuszkowymi i znajdują się w ścianach tętniczek doprowadzających i odprowadzających oraz w obszarze pozagłębuszkowych komórek mezangialnych.

Te komórki ziarniste nazywane są obecnością ziarnistości wydzielniczych w ich cytoplazmie. Granulat zawierający reninę, a także prekursor reniny, pro-reninę, która powstaje z pre-pro-reniny.

Pre-pro-renina to prehormon, który u ludzi ma 406 aminokwasów. Ten prehormon ulega potranslacyjnemu rozszczepieniu proteolitycznemu, tracąc w ten sposób sekwencję 23 reszt na swoim końcu aminowym.

Rozszczepienie pre-pro-reniny przekształca ją w pro-reninę o długości 383 aminokwasów. Późniejsze cięcie innej sekwencji na N-końcu pro-reniny kieruje tworzeniem reniny, aktywnej proteazy o 340 aminokwasach.

Zarówno pro-renina, jak i renina mogą być wydzielane do krwiobiegu, ale bardzo mało pro-reniny jest przekształcane w aktywną reninę w tej tkance łącznej. Enzymy odpowiedzialne za konwersję pro-reniny do reniny znane są jako kalikreiny i katepsyny.

Po wydzieleniu reniny do krwiobiegu jej okres półtrwania nie przekracza 80 minut, a wydzielanie jest ściśle regulowane.

Oprócz nerek renina może być wytwarzana przez inne tkanki lub narządy, takie jak jądra, jajniki, ściany tętniczek, kora nadnerczy, przysadka mózgowa, mózg, płyn owodniowy i inne.

Chociaż mają zastosowanie do wielu zwierząt, badania obejmujące usunięcie nerek pokazują, że aktywność krążącej reniny drastycznie spada do poziomów bardzo bliskich zeru.

Wydzielanie

Wydzielanie reniny zwiększa się wraz z serią bodźców, które pojawiają się, gdy zmniejsza się objętość płynu zewnątrzkomórkowego, spada ciśnienie tętnicze lub wzrasta współczulna aktywność nerwów nerkowych.

Opisano kilka czynników związanych z regulacją wydzielania reniny:

- Ciśnienie perfuzji nerkowej wykrywane przez baroreceptory (receptory rozciągające) tętniczki doprowadzającej

- Zmiany w objętości i składzie płynu, który dociera do plamki żółtej

- Aktywność nerwów współczulnych nerek

- prostaglandyny

- Przedsionkowy peptyd natriuretyczny.

Mechanizm baroreceptorowy tętniczki doprowadzającej powoduje zmniejszenie wydzielania reniny, gdy następuje wzrost ciśnienia w tętniczce doprowadzającej na poziomie aparatu przykłębuszkowego. Jego wydzielanie wzrasta, gdy aktywność baroreceptorów spada wraz ze spadkiem ciśnienia.

Inny czujnik związany z regulacją wydzielania reniny znajduje się w plamce żółtej. Im wyższy współczynnik reabsorpcji Na + i Cl- oraz stężenie tych elektrolitów w płynie docierającym do plamki żółtej, tym mniejsze wydzielanie reniny i odwrotnie.

Zwiększona aktywność nerwów współczulnych nerek, a także krążących katecholamin przez noradrenalinę, uwalnianych na zakończeniach współczulnych w komórkach aparatu przykłębuszkowego, zwiększa wydzielanie reniny.

Prostaglandyny, w szczególności prostacykliny, stymulują wydzielanie reniny przez bezpośredni wpływ na komórki ziarniste aparatu przykłębuszkowego.

Angiotensyna II, poprzez negatywny efekt sprzężenia zwrotnego, hamuje wydzielanie reniny poprzez bezpośredni wpływ na komórki ziarniste. Inny hormon, taki jak wazopresyna, hamuje wydzielanie reniny.

Przedsionkowy peptyd natriuretyczny (ANP), który jest produkowany w mięśniu przedsionkowym serca, hamuje wydzielanie reniny.

O szybkości wydzielania reniny decyduje łączny wpływ wszystkich czynników stymulujących i hamujących. Renina jest wydzielana do krwi nerkowej, a następnie pozostawia nerki, aby krążyć w organizmie. Jednak niewielka ilość reniny pozostaje w płynach nerkowych.

cechy

Renina jest enzymem, który sam nie ma funkcji wazoaktywnych. Jedyną znaną funkcją reniny jest przecinanie angiotensynogenu na końcu aminowym, generowanie dekapeptydu zwanego angiotensyną I.

Angiotensynogen to glikoproteina z grupy globulin α2, syntetyzowana w wątrobie, obecna we krwi krążącej.

Ponieważ angiotensyna I ma bardzo słabą aktywność wazopresyjną i musi być przetwarzana „w dół” przez inną proteazę, renina uczestniczy w początkowych etapach regulacji ciśnienia krwi w układzie znanym jako renina-angiotensyna.

Angiotensyna II ma bardzo krótki okres półtrwania (od 1 do 2 minut). Jest szybko metabolizowany przez różne peptydazy, które ją fragmentują, a niektóre z tych fragmentów, takie jak angiotensyna III, zachowują aktywność wazopresyjną.

Ogólne funkcje układu renina -angiotensyna są liczne i można je podsumować w następujący sposób:

- Zwężenie tętnic i wzrost ciśnienia skurczowego i rozkurczowego. Angiotensyna II jest od czterech do ośmiu razy silniejsza pod względem tej funkcji niż noradrenalina.

- Zwiększone wydzielanie aldosteronu w wyniku bezpośredniego działania angiotensyny II na korę nadnerczy. Układ renina-angiotensyna jest głównym regulatorem wydzielania aldosteronu.

- Ułatwia wydzielanie noradrenaliny poprzez bezpośredni wpływ na neurony współczulne pozwojowe.

- Wpływa na obkurczanie się komórek mezangialnych, co zmniejsza szybkość przesączania kłębuszkowego, a przez bezpośredni wpływ na kanaliki nerkowe zwiększa wchłanianie zwrotne sodu.

- Na poziomie mózgu system ten zmniejsza wrażliwość odruchu baroreceptorowego, co nasila działanie wazopresyjne angiotensyny II.

- Angiotensyna II stymuluje spożycie wody, pobudzając mechanizmy pragnienia. Zwiększa wydzielanie wazopresyny i hormonu ACTH.

Powiązane patologie

Dlatego układ renina-angiotensyna odgrywa ważną rolę w patologiach związanych z nadciśnieniem, zwłaszcza nerkowym.

W ten sposób zwężenie jednej z tętnic nerkowych generuje utrzymujące się nadciśnienie, które można odwrócić, jeśli niedokrwiona (uszkodzona) nerka zostanie usunięta lub zwężenie tętnic nerkowych zostanie uwolnione w odpowiednim czasie.

Wzrost produkcji reniny jest na ogół związany z jednostronnym zwężeniem tętnicy nerkowej łączącej jedną z nerek, co prowadzi do nadciśnienia. Ten stan kliniczny może wynikać z wad wrodzonych lub innych nieprawidłowości w krążeniu nerek.

Farmakologiczna manipulacja tym systemem, oprócz zastosowania blokerów receptora angiotensyny II, jest podstawowym narzędziem leczenia nadciśnienia tętniczego.

Wysokie ciśnienie krwi to cicha i postępująca choroba, która dotyka dużą część światowej populacji, zwłaszcza dorosłych powyżej 50 roku życia.

Bibliografia

1. Akahane, K., Umeyama, H., Nakagawa, S., Moriguchi, I., Hirose, S., Iizuka, K., & Murakami, J. (1985). Trójwymiarowa struktura ludzkiej reniny. Nadciśnienie, 7 (1), 3–12.
2. Davis, J. i Freeman, R. (1976). Mechanizmy regulujące uwalnianie reniny. Physiological Reviews, 56 (1), 1–56.
3. Guyton, A. i Hall, J. (2006). Podręcznik fizjologii medycznej (wyd. 11). Elsevier Inc.
4. Hackenthal, E., Paul, M., Ganten, D. i Taugner, R. (1990). Morfologia, fizjologia i biologia molekularna wydzielania reniny. Physiological Reviews, 70 (4), 1067-1116.
5. Morris, B. (1992). Biologia molekularna reniny. I: Struktura, synteza i przetwarzanie genów i białek. Journal of Hypertension, 10, 209–214.
6. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Harper's Illustrated Biochemistry (wyd. 28). McGraw-Hill Medical.
7. West, J. (1998). Fizjologiczne podstawy praktyki lekarskiej (wyd. 12). Meksyk DF: Editorial Médica Panamericana.