- Structura
- producere
- Macula densă
- Celulele mesangiale
- Celule granulare
- Secreţie
- Caracteristici
- Patologii conexe
- Referințe
Renină , de asemenea , cunoscut sub numele de angiotensinogenasa, este o aspartil protează , are implicații importante în homeostazia electroliților și controlul tensiunii arteriale la mamifere.
Această proteină este secretată de rinichi în fluxul sanguin și este responsabilă pentru creșterea tensiunii arteriale la animalele experimentale atunci când se injectează extracte renale.
Schema reprezentativă a sistemului Renin-Angiotensin în corpul uman (Sursa: Mikael Häggström prin Wikimedia Commons)
Întrucât este o substanță produsă de un țesut și secretată în circulație cu o țintă departe de locul său de producție, renina este considerată un hormon.
Hormonii pot fi proteine sau polipeptide, au o origine steroidică sau derivate din tirozina aminoacidului. Renina este un hormon proteic în natură, iar acțiunea sa catalitică implică clivajul enzimatic al altor proteine (este o protează).
Acest hormon a fost descoperit la sfârșitul anilor 1890. Cu toate acestea, abia la sfârșitul anilor '90 s-a determinat cu exactitate originea fiziologică și structura moleculară.
Structura
Renina umană este o glicoproteină cu activitate enzimatică și o greutate moleculară de puțin peste 37 kDa. Molecula este formată din două domenii separate printr-o fanta adâncă în care se află situsul său activ.
Ambele domenii ale reninei sunt similare în secvență și sunt compuse în principal din foi pliate β.
Diferite analize ale secvenței acestei proteine dezvăluie faptul că are mai mult de 30 de reziduuri de aminoacizi de bază, inclusiv diferite arginine, lizine și histidine.
Mai mult, se cunoaște că centrele hidrofobe și suprafețele mari hidrofile se găsesc în întreaga structură care asigură stabilitate proteinei în diferite contexte.
Situsul activ al enzimei este situat în fanta formată de cele două domenii, iar aminoacizii esențiali pentru cataliză sunt două reziduuri de acid aspartic la pozițiile 38 și 226, motiv pentru care aceasta este o protează "aspartil".
producere
Renina este produsă în aparatul juxtaglomerular al rinichiului, o structură specializată care se găsește la locul de contact între tubul convolut distal și glomerulul de origine.
Acest aparat este format din trei componente: celulele granulelor, celulele mesangiale extraglomerulare și macula densa.
Macula densă
Macula densa este alcătuită dintr-un rând de celule epiteliale cubice strâns împletite care aliniază tubul la locul de contact cu glomerulus și este considerat începutul tubului convolut distal.
Celulele mesangiale
Celulele mesangiale extraglomerulare se găsesc formând o regiune triunghiulară între arteriol aferent, arteriol eferent și macula densa, ele sunt considerate o extensie a celulelor mesangiale glomerulare. Se mai numesc celule agranulare.
Celule granulare
Celulele granulelor se numesc celule juxtaglomerulare și sunt situate în pereții arteriolelor aferente și eferente și în zona celulelor mesangiale extraglomerulare.
Aceste celule granulare sunt numite prin prezența granulelor secretoare în citoplasma lor. Granule care conțin renină, precum și un precursor de renină, pro-renină, care este format din pre-renină.
Pre-pro-renina este un prehormon care are 406 aminoacizi la om. Această preormormă suferă o clivaj proteolitic post-translațional, pierzând astfel o secvență de 23 de reziduuri la capătul său terminal amino.
Clivarea pre-pro-reninei o transformă în pro-renină, cu 383 aminoacizi lungă. Clivarea ulterioară a unei alte secvențe la capătul N-terminal al pro-reninei este ceea ce direcționează formarea reninei, o proteină 340 aminoacidă activă.
Atât pro-renina cât și renina pot fi secretate în circulație, dar foarte puțin pro-renină este transformată în renină activă în acest țesut conjunctiv. Enzimele responsabile de conversia pro-reninei în renină sunt cunoscute sub numele de calikreine și cathepsine.
Odată ce renina este secretată în circulație, aceasta are un timp de înjumătățire de cel mult 80 de minute și secreția este foarte reglementată.
Pe lângă rinichi, renina poate fi produsă de alte țesuturi sau organe, cum ar fi testicule, ovare, pereți arteriolici, cortexul suprarenal, hipofiza, creierul, lichidul amniotic și altele.
Deși este aplicabil mai multor animale, studiile care implică îndepărtarea rinichilor arată că activitatea reninei care circulă scade dramatic până la niveluri foarte apropiate de zero.
Secreţie
Secreția de renină crește cu o serie de stimuli care apar atunci când volumul lichidului extracelular scade, când presiunea arterială scade sau când activitatea simpatică în nervii renali crește.
Au fost descriși mai mulți factori legați de reglarea secreției de renină:
- Presiunea de perfuzie renală detectată de baroreceptorii (receptorii de întindere) ai arteriolului aferent
- Modificări ale volumului și compoziției fluidului care ajunge la macula densa
- Activitatea nervilor simpatici renali
- Prostaglandine
- Peptida natriurică atrială.
Mecanismul baroreceptor al arteriolului aferent determină o scădere a secreției de renină atunci când există o creștere a presiunii arteriolului aferent la nivelul aparatului juxtaglomerular. Secreția sa crește atunci când activitatea baroreceptorului scade pe măsură ce presiunea scade.
Un alt senzor legat de reglarea secreției de renină se găsește în macula densa. Cu cât rata de reabsorbție Na + și Cl este mai mare și concentrația acestor electroliți în fluidul care ajunge la densitatea maculei, cu atât este mai mică secreția de renină și invers.
Activitatea crescută a nervilor simpatici renali, precum și a catecolaminelor circulante prin norepinefrină eliberată la terminațiile simpatice în celulele juxtaglomerulare, crește secreția de renină.
Prostaglandinele, în special prostaclinele, stimulează secreția de renină prin efect direct asupra celulelor granulare ale aparatului juxtaglomerular.
Angiotensina II, printr-un efect de feedback negativ, inhibă secreția de renină prin efect direct asupra celulelor granulelor. Un alt hormon precum vasopresina inhibă secreția de renină.
Peptida natriurică atrială (ANP), care este produsă în mușchiul atrial al inimii, inhibă secreția de renină.
Efectul combinat al tuturor factorilor stimulatori și inhibitori este ceea ce determină rata secreției de renină. Renina este secretată în sângele renal și apoi lasă rinichii să circule pe tot corpul. Cu toate acestea, o cantitate mică de renină rămâne în lichidele renale.
Caracteristici
Renina este o enzimă care în sine nu are funcții vasoactive. Singura funcție cunoscută a reninei este tăierea angiotensinogenului la nivelul terminalului amino, generând o decapeptidă numită Angiotensină I.
Angiotensinogenul este o glicoproteină din grupul de α2 globuline sintetizate de ficat și este prezentă în sângele circulant.
Deoarece angiotensina I are o activitate vasopresor foarte slabă și trebuie prelucrată „în aval” de o altă protează, renina participă la etapele inițiale ale reglării tensiunii arteriale, într-un sistem cunoscut sub numele de renină-angiotensină.
Angiotensina II are un timp de înjumătățire foarte scurt (între 1 și 2 minute). Acesta este metabolizat rapid de diferite peptidaze care îl fragmentează și unele dintre aceste fragmente, cum ar fi Angiotensina III, păstrează o anumită activitate vasopresor.
Funcțiile generale ale sistemului renină -angiotensină sunt multiple și pot fi rezumate după cum urmează:
- constricția arteriolară și creșterea presiunii sistolice și diastolice. Angiotensina II este de patru până la opt ori mai puternică decât norepinefrina pentru această funcție.
- Secreție crescută de aldosteron datorită efectului direct al Angiotensinei II asupra cortexului suprarenal. Sistemul renină-angiotensină este principalul regulator al secreției de aldosteron.
- Facilitează secreția de noradrenalină prin efect direct asupra neuronilor simpatici post-ganglionici.
- influențează contracția celulelor mesangiale, ceea ce scade rata de filtrare glomerulară și, datorită unui efect direct asupra tubulelor renale, crește reabsorbția de sodiu.
- La nivelul creierului, acest sistem reduce sensibilitatea reflexului baroreceptor, ceea ce sporește efectul vasopresor al Angiotensinei II.
- Angiotensina II stimulează aportul de apă prin promovarea mecanismelor de sete. Crește secreția vasopresinei și a hormonului ACTH.
Patologii conexe
Prin urmare, sistemul renină-angiotensină are un rol important în patologiile hipertensive, în special în cele de origine renală.
Astfel constricția uneia dintre arterele renale generează hipertensiune arterială susținută, care poate fi inversată dacă rinichiul ischemic (defect) este îndepărtat sau constricția arterială renală la timp.
O creștere a producției de renină este în general asociată cu constricția unilaterală a arterei renale care leagă unul dintre rinichi, ceea ce duce la hipertensiune. Această afecțiune clinică se poate datora defectelor congenitale sau altor anomalii ale circulației renale.
Manipularea farmacologică a acestui sistem, pe lângă utilizarea blocantelor receptorilor angiotensinei II, sunt instrumentele fundamentale pentru tratamentul hipertensiunii arteriale.
Hipertensiunea arterială este o boală silențioasă și progresivă care afectează o mare parte din populația lumii, în special adulții cu vârsta peste 50 de ani.
Referințe
- Akahane, K., Umeyama, H., Nakagawa, S., Moriguchi, I., Hirose, S., Iizuka, K., & Murakami, J. (1985). Structura tridimensională a reninei umane. Hipertensiune arterială, 7 (1), 3–12.
- Davis, J., & Freeman, R. (1976). Mecanisme care reglementează eliberarea reninei. Recenzii fiziologice, 56 (1), 1–56.
- Guyton, A., & Hall, J. (2006). Manual de fiziologie medicală (ediția a 11-a). Elsevier Inc.
- Hackenthal, E., Paul, M., Ganten, D., & Taugner, R. (1990). Morfologie, fiziologie și biologie moleculară a secreției de renină. Recenzii fiziologice, 70 (4), 1067-1116.
- Morris, B. (1992). Biologie moleculară a reninei. I: Structura, sinteza și prelucrarea genelor și proteinelor. Jurnalul de hipertensiune arterială, 10, 209-214.
- Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Harper's Illustrated Biochemistry (ediția 28). McGraw-Hill Medical.
- West, J. (1998). Bazele fiziologice ale practicii medicale (ediția a 12-a). Mexic DF: Editorial Médica Panamericana.