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

Den renin , även känd som angiotensinogenasa, är ett aspartylproteas som har viktiga följder i elektrolyt homeostas och kontroll av blodtrycket hos däggdjur.

Detta protein utsöndras från njurarna i blodomloppet och ansvarar för ökningen av blodtrycket hos försöksdjur när njurextrakt injiceras.

Representativt schema över Renin-Angiotensinsystemet i människokroppen (Källa: Mikael Häggström via Wikimedia Commons)

Eftersom det är ett ämne som produceras av en vävnad och utsöndras i cirkulationen med ett mål långt från dess produktionsplats, betraktas renin som ett hormon.

Hormonerna kan vara proteiner eller polypeptider, har ett steroidalt ursprung eller härrör från aminosyran tyrosin. Renin är ett proteinhormon i naturen och dess katalytiska verkan involverar enzymatisk klyvning av andra proteiner (det är ett proteas).

Detta hormon upptäcktes i slutet av 1890-talet. Det var emellertid först i slutet av 1990-talet att dess fysiologiska ursprung och molekylstruktur bestämdes korrekt.

Strukturera

Humant renin är ett glykoprotein med enzymatisk aktivitet och en molekylvikt på drygt 37 kDa. Molekylen består av två domäner separerade med en djup klyftan inom vilken dess aktiva plats är belägen.

Båda domänerna för renin är lika i sekvens och består huvudsakligen av p-vikta ark.

Olika analyser av sekvensen för detta protein avslöjar att det har mer än 30 basiska aminosyrarester, inklusive olika argininer, lysiner och histidiner.

Vidare är det känt att hydrofoba centra och stora hydrofila ytor finns i hela strukturen som ger stabilitet till proteinet i olika sammanhang.

Det aktiva stället för enzymet är beläget i klyftan som bildas av de två domänerna och de essentiella aminosyrorna för katalys är två asparaginsyrarester i positionerna 38 och 226, varför detta är ett "aspartyl" -proteas.

Produktion

Renin framställs i njurens juxtaglomerulära apparatur, en specialiserad struktur som finns på kontaktstället mellan den distala veckade rören och dess ursprungets glomerulus.

Denna apparat består av tre komponenter: granulatcellerna, de extraglomerulära mesangialcellerna och makula densa.

Tät makula

Macula densa består av en rad med tätt stickade kubiska epitelceller som linjer röret vid kontaktstället med glomerulus och anses vara början på den distala, krökta rören.

Mesangialceller

De extraglomerulära mesangialcellerna finns som bildar ett triangulärt område mellan den afferenta arteriolen, den efferenta arteriolen och macula densa, de anses vara en förlängning av de glomerulära mesangialcellerna. De kallas också agranulära celler.

Granulära celler

Granulcellerna kallas juxtaglomerulära celler och är belägna i väggarna i de afferenta och efferenta arteriolerna och i området för de extraglomerulära mesangialcellerna.

Dessa granulatceller kallas genom närvaron av sekretoriska granuler i deras cytoplasma. Granuler innehållande renin, såväl som en reninprekursor, pro-renin, som bildas av pre-pro-renin.

Pre-pro-renin är en förhormon som har 406 aminosyror hos människor. Denna förhormon genomgår en post-translationell proteolytisk klyvning och förlorar således en sekvens av 23 rester vid dess aminoterminala ände.

Klyvning av pre-pro-renin omvandlar det till pro-renin, 383 aminosyror lång. Den efterföljande klyvningen av en annan sekvens vid N-terminalen av pro-renin är det som styr bildningen av renin, ett aktivt 340 aminosyraproteas.

Både pro-renin och renin kan utsöndras i cirkulationen, men mycket lite pro-renin omvandlas till aktivt renin i denna bindväv. Enzymerna som är ansvariga för omvandlingen av pro-renin till renin är kända som kallikreins och cathepins.

När renin utsöndras i cirkulationen har det en halveringstid på högst 80 minuter och utsöndringen är mycket reglerad.

Förutom njurarna kan renin produceras av andra vävnader eller organ såsom testiklar, äggstockar, arterioles väggar, binjurebarken, hypofysen, hjärnan, fostervatten och andra.

Även om de är tillämpliga på många djur, visar studier som avlägsnar njurarna att cirkulerande reninaktivitet sjunker dramatiskt till nivåer mycket nära noll.

Utsöndring

Reninsekretion ökas med en serie stimuli som visas när volymen av den extracellulära vätskan minskar, när arteriellt tryck minskar eller när sympatisk aktivitet i njurens nerv ökar.

Flera faktorer relaterade till regleringen av reninsekretion har beskrivits:

- Njurens perfusionstryck detekteras av baroreceptorerna (stretchreceptorer) i den afferenta arteriolen

- Förändringar i volym och sammansättning av vätskan som når macula densa

- Aktivitet av njurens sympatiska nerver

- Prostaglandiner

- Förmaks natriuretisk peptid.

Den afferenta arteriolens baroreceptormekanism orsakar en minskning av reninsekretion när det finns en ökning av trycket hos den afferenta arteriolen vid nivån för den juxtaglomerulära apparaten. Dess utsöndring ökar när baroreceptoraktiviteten minskar när trycket faller.

En annan sensor relaterad till regleringen av reninsekretion finns i macula densa. Ju högre Na + och Cl-reabsorptionshastighet och koncentrationen av dessa elektrolyter i vätskan som når macula densa, desto lägre reninsekretion och vice versa.

Ökad aktivitet av njurens sympatiska nerver, liksom cirkulerande katekolaminer genom noradrenalin frigjord vid sympatiska avslut i juxtaglomerulära celler, ökar reninsekretionen.

Prostaglandiner, specifikt prostacykliner, stimulerar reninsekretion genom direkt effekt på granulcellerna i den juxtaglomerulära apparaten.

Angiotensin II hämmar genom en negativ återkopplingseffekt reninsekretion genom direkt effekt på granulatceller. Ett annat hormon som vasopressin hämmar reninsekretion.

Atrial natriuretic peptide (ANP), som produceras i förmaksmuskeln i hjärtat, hämmar reninsekretion.

Den kombinerade effekten av alla stimulatoriska och hämmande faktorer är det som bestämmer hastigheten för reninsekretion. Renin utsöndras i njurblodet och lämnar sedan njurarna att cirkulera i hela kroppen. Emellertid återstår en liten mängd renin i njurvätskorna.

Funktioner

Renin är ett enzym som i sig inte har vasoaktiva funktioner. Den enda kända funktionen av renin är att skära angiotensinogen vid aminoterminalen, vilket genererar en dekapeptid som kallas Angiotensin I.

Angiotensinogen är ett glykoprotein från gruppen av α2-globuliner som syntetiseras av levern och finns i blodcirkulerande.

Eftersom angiotensin I har en mycket dålig vasopressoraktivitet och den måste bearbetas "nedströms" av ett annat proteas, deltar renin i de initiala stegen i blodtrycksreglering, i ett system som kallas renin-angiotensin.

Angiotensin II har en mycket kort halveringstid (mellan 1 och 2 minuter). Det metaboliseras snabbt av olika peptidaser som fragmenterar det och några av dessa fragment, såsom Angiotensin III, bibehåller viss vasopressoraktivitet.

De allmänna funktionerna hos renin -angiotensinsystemet är flera och kan sammanfattas enligt följande:

- Arteriolar sammandragning och ökning av systoliskt och diastoliskt tryck. Angiotensin II är fyra till åtta gånger kraftigare än noradrenalin för denna funktion.

- Ökad utsöndring av aldosteron på grund av den direkta effekten av Angiotensin II på binjurebarken. Renin-angiotensinsystemet är den huvudsakliga regulatorn för aldosteronsekretion.

- Underlättar utsöndring av noradrenalin genom direkt effekt på post-ganglioniska sympatiska nervceller.

- Det påverkar sammandragningen av mesangialceller, vilket minskar den glomerulära filtreringshastigheten och genom direkt effekt på njurrören ökar natriumreabsorptionen.

- På hjärnnivå minskar detta system känsligheten för baroreceptorreflex, vilket förbättrar vasopressoreffekten av Angiotensin II.

- Angiotensin II stimulerar vattenintaget genom att främja mekanismerna för törst. Det ökar utsöndringen av vasopressin och hormonet ACTH.

Relaterade patologier

Renin-angiotensinsystemet har därför en viktig roll i hypertensiva patologier, särskilt sådana med njurursprung.

Detta är hur sammandragningen av en av njurartärerna genererar långvarig hypertoni som kan vändas om den ischemiska (defekta) njuren avlägsnas eller njurartärens sammandragning frisätts i tid.

En ökning av reninproduktionen är i allmänhet förknippad med ensidig sammandragning av njurartären som förbinder en av njurarna, vilket resulterar i hypertoni. Detta kliniska tillstånd kan bero på medfödda defekter eller andra njurcirkulationsavvikelser.

Den farmakologiska manipuleringen av detta system, förutom användningen av angiotensin II-receptorblockerare, är de grundläggande verktygen för behandling av arteriell hypertoni.

Högt blodtryck är en tyst och progressiv sjukdom som drabbar en stor del av världens befolkning, särskilt vuxna över 50 år.

referenser

1. Akahane, K., Umeyama, H., Nakagawa, S., Moriguchi, I., Hirose, S., Iizuka, K., & Murakami, J. (1985). Tredimensionell struktur av mänskligt renin. Hypertoni, 7 (1), 3–12.
2. Davis, J., & Freeman, R. (1976). Mekanismer för reglering av Renin. Fysiologiska recensioner, 56 (1), 1–56.
3. Guyton, A., & Hall, J. (2006). Lärobok för medicinsk fysiologi (11: e upplagan). Elsevier Inc.
4. Hackenthal, E., Paul, M., Ganten, D., & Taugner, R. (1990). Morfologi, fysiologi och molekylärbiologi vid reninsekretion. Physiologiska recensioner, 70 (4), 1067-1116.
5. Morris, B. (1992). Molekylärbiologi av renin. I: Gen- och proteinstruktur, syntes och bearbetning. 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: e upplagan). McGraw-Hill Medical.
7. West, J. (1998). Fysiologiska baser för medicinsk praxis (12: e upplagan). Mexico DF: Redaktion Médica Panamericana.