RENIN: STRUKTUR, PRODUKTION, SEKRETION, FUNKTIONER - BIOLOGI - 2025

Den renin, også kendt som angiotensinogenasa, er en aspartylprotease, der har vigtige implikationer i elektrolytbalancen og kontrol af blodtrykket i pattedyr.

Dette protein udskilles fra nyrerne i blodbanen og er ansvarlig for stigningen i blodtrykket hos forsøgsdyr, når nyreekstrakter injiceres.

Repræsentativt skematisk billede af Renin-Angiotensin-systemet i den menneskelige krop (Kilde: Mikael Häggström via Wikimedia Commons)

Da det er et stof produceret af et væv og udskilles i kredsløbet med et mål langt fra dets produktionssted, betragtes renin som et hormon.

Hormonerne kan være proteiner eller polypeptider, har en steroid oprindelse eller stamme fra aminosyren tyrosin. Renin er et proteinhormon i naturen, og dets katalytiske virkning involverer enzymatisk spaltning af andre proteiner (det er en protease).

Dette hormon blev opdaget i slutningen af ​​1890'erne. Det var imidlertid først i slutningen af ​​1990'erne, at dets fysiologiske oprindelse og molekylstruktur blev nøjagtigt bestemt.

Struktur

Human renin er et glycoprotein med enzymatisk aktivitet og en molekylvægt på lidt over 37 kDa. Molekylet består af to domæner adskilt af en dyb spalte, inden for hvilken dets aktive sted er placeret.

Begge domæner af renin er ens i rækkefølge og er hovedsageligt sammensat af p-foldede ark.

Forskellige analyser af sekvensen af ​​dette protein afslører, at det har mere end 30 basiske aminosyrerester, herunder forskellige argininer, lysiner og histidiner.

Det vides endvidere, at hydrofobe centre og store hydrofile overflader findes overalt i strukturen, der tilvejebringer stabilitet til proteinet i forskellige sammenhænge.

Det aktive sted for enzymet er placeret i spalte dannet af de to domæner, og de essentielle aminosyrer til katalyse er to asparaginsyrerester i position 38 og 226, hvorfor dette er en "aspartyl" -protease.

Produktion

Renin produceres i det juxtaglomerulære apparat i nyren, en specialiseret struktur, der findes på kontaktstedet mellem den distale, viklede tubule og dens glomerulus af oprindelse.

Dette apparat består af tre komponenter: granulatcellerne, de ekstraglomerulære mesangiale celler og macula densa.

Tæt macula

Macula densa består af en række tæt strikkede kubiske epitelceller, der linjer røret på kontaktstedet med glomerulus og betragtes som starten på den distale, viklede tubule.

Mesangiale celler

De ekstraglomerulære mesangiale celler findes, som danner et trekantet område mellem den afferente arteriole, den efferente arteriole og macula densa, de betragtes som en forlængelse af de glomerulære mesangiale celler. De kaldes også agranulære celler.

Granulære celler

Granulatcellerne kaldes juxtaglomerulære celler og er placeret i væggene i de afferente og efferente arterioler og i området for de ekstraglomerulære mesangiale celler.

Disse granulatceller kaldes ved tilstedeværelsen af ​​sekretoriske granuler i deres cytoplasma. Granuler indeholdende renin såvel som en reninforløber, pro-renin, der er dannet af pre-pro-renin.

Pre-pro-renin er en forhormon, der har 406 aminosyrer hos mennesker. Denne forhormon gennemgår en post-translationel proteolytisk spaltning og mister således en sekvens på 23 rester ved dens aminoterminalende ende.

Spaltning af præ-pro-renin omdanner det til pro-renin, 383 aminosyrer lang. Den efterfølgende spaltning af en anden sekvens ved N-terminalen af ​​pro-renin er det, der styrer dannelsen af ​​renin, en aktiv 340 aminosyreprotease.

Både pro-renin og renin kan udskilles i kredsløbet, men meget lidt pro-renin omdannes til aktiv renin i dette bindevæv. Enzymerne, der er ansvarlige for omdannelse af pro-renin til renin, er kendt som kallikreins og cathepins.

Når renin udskilles i kredsløbet, har det en halveringstid på ikke mere end 80 minutter, og sekretionen er meget reguleret.

Foruden nyrerne kan renin produceres af andre væv eller organer, såsom testikler, æggestokke, væggene i arteriolerne, binyrebarken, hypofysen, hjernen, fostervand og andre.

Selvom de er anvendelige på mange dyr, viser undersøgelser, der involverer fjernelse af nyrerne, at cirkulerende reninaktivitet falder dramatisk til niveauer meget tæt på nul.

sekretion

Reninsekretion øges med en række stimuli, der vises, når volumenet af den ekstracellulære væske falder, når arterietrykket falder, eller når sympatisk aktivitet i nyrenerverne øges.

Flere faktorer relateret til regulering af reninsekretion er beskrevet:

- Det renale perfusionstryk påvist af baroreceptorerne (strækreceptorer) i den afferente arteriole

- Ændringer i volumen og sammensætning af væsken, der når macula densa

- Aktivitet af nyresympatiske nerver

- Prostaglandiner

- Atrialt natriuretisk peptid.

Baroreceptormekanismen for den afferente arteriole forårsager et fald i reninsekretion, når der er en stigning i trykket af den afferente arteriole i niveauet for det juxtaglomerulære apparat. Dets sekretion øges, når baroreceptoraktiviteten falder, når trykket falder.

En anden sensor relateret til regulering af reninsekretion findes i macula densa. Jo højere Na + og Cl-reabsorptionshastighed og koncentrationen af ​​disse elektrolytter i væsken, der når macula densa, jo lavere er reninsekretion og vice versa.

Forøget aktivitet af nyresympatiske nerver såvel som til cirkulation af katekolaminer gennem noradrenalin frigivet ved sympatiske afslutninger i juxtaglomerulære celler øger reninsekretionen.

Prostaglandiner, specifikt prostacycliner, stimulerer reninsekretion ved direkte virkning på granulatcellerne i det juxtaglomerulære apparat.

Angiotensin II inhiberer gennem en negativ feedback-effekt reninsekretion ved direkte virkning på granulatceller. Et andet hormon såsom vasopressin hæmmer reninsekretion.

Atrialt natriuretisk peptid (ANP), der produceres i hjertemorfri muskel, hæmmer reninsekretion.

Den kombinerede virkning af alle de stimulerende og hæmmende faktorer er det, der bestemmer hastigheden for reninsekretion. Renin udskilles i nyreblodet og efterlader derefter nyrerne til at cirkulere i hele kroppen. Dog forbliver en lille mængde renin i nyrevæskerne.

Funktioner

Renin er et enzym, der ikke selv har vasoaktive funktioner. Den eneste kendte funktion af renin er at skære angiotensinogen ved aminoterminalen, hvilket genererer et decapeptid kaldet Angiotensin I.

Angiotensinogen er et glycoprotein fra gruppen af ​​α2-globuliner syntetiseret af leveren og findes i blodcirkulation.

Da angiotensin I har en meget dårlig vasopressoraktivitet, og den skal behandles "nedstrøms" af en anden protease, deltager renin i de indledende trin i blodtryksregulering, i et system kendt som renin-angiotensin.

Angiotensin II har en meget kort halveringstid (mellem 1 og 2 minutter). Det metaboliseres hurtigt af forskellige peptidaser, der fragmenterer det, og nogle af disse fragmenter, såsom Angiotensin III, bevarer en vis vasopressoraktivitet.

De generelle funktioner i renin -angiotensinsystemet er flere og kan sammenfattes som følger:

- Arteriolar indsnævring og stigning i systolisk og diastolisk tryk. Angiotensin II er fire til otte gange mere potent end norepinephrin til denne funktion.

- Øget udskillelse af aldosteron på grund af den direkte virkning af Angiotensin II på binyrebarken. Renin-angiotensinsystemet er den vigtigste regulator for aldosteronsekretion.

- letter sekretionen af ​​noradrenalin ved direkte virkning på post-ganglioniske sympatiske neuroner.

- Det påvirker sammentrækningen af ​​mesangiale celler, hvilket reducerer den glomerulære filtreringshastighed og øger natriumreabsorptionen ved direkte virkning på nyretubulierne.

- På hjerneniveau reducerer dette system følsomheden af ​​baroreceptorrefleksen, hvilket forbedrer vasopressoreffekten af ​​Angiotensin II.

- Angiotensin II stimulerer vandindtag ved at fremme mekanismerne for tørst. Det øger sekretionen af ​​vasopressin og hormonet ACTH.

Relaterede patologier

Renin-angiotensinsystemet har derfor en vigtig rolle i hypertensive patologier, især sådanne med renal oprindelse.

Det er sådan, at indsnævringen af ​​en af ​​nyrearterierne genererer vedvarende hypertension, der kan vendes, hvis den iskæmiske (defekte) nyre fjernes, eller den nyrearterielle indsnævring frigives i tide.

En stigning i reninproduktion er generelt forbundet med ensidig indsnævring af nyrearterien, der forbinder en af ​​nyrerne, hvilket resulterer i hypertension. Denne kliniske tilstand kan skyldes medfødte defekter eller andre unormal nyrecirkulation.

Den farmakologiske manipulation af dette system ud over brugen af ​​angiotensin II-receptorblokkere er de grundlæggende redskaber til behandling af arteriel hypertension.

Højt blodtryk er en tavs og progressiv sygdom, der rammer en stor del af verdens befolkning, især voksne over 50 år.

Referencer

1. Akahane, K., Umeyama, H., Nakagawa, S., Moriguchi, I., Hirose, S., Iizuka, K., & Murakami, J. (1985). Tredimensionel struktur af menneskelig renin. Hypertension, 7 (1), 3–12.
2. Davis, J., & Freeman, R. (1976). Mekanismer til regulering af reninfrigivelse. Fysiologiske anmeldelser, 56 (1), 1-56.
3. Guyton, A., & Hall, J. (2006). Lærebog om medicinsk fysiologi (11. udgave). Elsevier Inc.
4. Hackenthal, E., Paul, M., Ganten, D., & Taugner, R. (1990). Morfologi, fysiologi og molekylærbiologi ved reninsekretion. Fysiologiske anmeldelser, 70 (4), 1067-1116.
5. Morris, B. (1992). Molekylærbiologi af renin. I: Gen- og proteinstruktur, syntese og forarbejdning. Journal of Hypertension, 10, 209-214.
6. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Harper's Illustrated Biochemistry (28. udgave). McGraw-Hill Medical.
7. West, J. (1998). Fysiologiske baser i medicinsk praksis (12. udg.). Mexico DF: Redaktion Médica Panamericana.