РЕНІН: СТРУКТУРА, ВИРОБНИЦТВО, СЕКРЕЦІЯ, ФУНКЦІЇ - БІОЛОГІЯ - 2025

Реніну , також відома як angiotensinogenasa, є аспартілпротеазой , що має важливе значення в гомеостазі електроліту і контролі артеріального тиску у ссавців.

Цей білок виділяється з нирки в кров і відповідає за підвищення артеріального тиску у експериментальних тварин при введенні екстрактів нирок.

Представницька схема системи Ренін-Ангіотензин в організмі людини (Джерело: Mikael Häggström через Wikimedia Commons)

Оскільки це речовина, що виробляється тканиною і виділяється в кровообіг з мішенню, далеко від місця її виробництва, ренін вважається гормоном.

Гормони можуть бути білками або поліпептидами, мають стероїдне походження або похідні від амінокислоти тирозину. Ренін - це білковий гормон в природі, і його каталітична дія передбачає ферментативне розщеплення інших білків (це протеаза).

Цей гормон був виявлений в кінці 1890-х рр., Проте лише в кінці 90-х років його фізіологічне походження та молекулярна структура були точно визначені.

Будова

Людський ренін - це глікопротеїн з ферментативною активністю та молекулярною масою трохи більше 37 кДа. Молекула складається з двох доменів, розділених глибокою щілиною, всередині якої знаходиться її активний ділянку.

Обидва домени реніну схожі за послідовністю і складаються переважно з β-складених аркушів.

Різні аналізи послідовності цього білка виявляють, що він містить понад 30 основних амінокислотних залишків, включаючи різні аргініни, лізини та гістидини.

Крім того, відомо, що гідрофобні центри та великі гідрофільні поверхні знаходяться по всій структурі, які забезпечують стабільність білка в різних умовах.

Активний сайт ферменту знаходиться в розщепленні, утвореному двома доменами, а незамінні амінокислоти для каталізу - це два залишки аспарагінової кислоти в положеннях 38 і 226, саме тому це "аспартилова" протеаза.

Виробництво

Ренін виробляється в юкстагломерулярному апараті нирки, спеціалізованій структурі, знайденій в місці контакту між дистальною вигнутою трубкою та її клубочком походження.

Цей апарат складається з трьох компонентів: гранулярних клітин, позагломерулярних мезангіальних клітин і макули денси.

Щільна макула

Макула денса складається з ряду тісно зв'язаних кубічних епітеліальних клітин, які вирівнюють трубку в місці контакту з клубочком і вважаються початком дистальних звивистих канальців.

Мезангіальні клітини

Виявляються позагломерулярні мезангіальні клітини, що утворюють трикутну область між аферентною артеріолою, еферентною артеріолою та макулою densa, вони вважаються розширенням клубочкової мезангіальних клітин. Їх ще називають агранулярними клітинами.

Гранулярні клітини

Клітини гранул називаються юкстагломерулярними клітинами і розташовуються в стінках аферентних і еферентних артеріол і в області позаглибочкових мезангіальних клітин.

Ці гранульовані клітини називаються наявністю секреторних гранул у їхній цитоплазмі. Гранули, що містять ренін, а також попередник реніну, про-ренін, який утворюється з пре-про-реніну.

Пре-проренін - прегормон, який має 406 амінокислот у людини. Цей прегормон піддається посттрансляційному протеолітичному розщепленню, втрачаючи, таким чином, послідовність з 23 залишків на своєму кінці аміно-терміналу.

Розщеплення пре-реніну перетворює його на про-ренін, тривалістю 383 амінокислоти. Подальше розщеплення іншої послідовності на N-кінці прореніну - це те, що спрямовує на утворення реніну, активної 340 амінокислотної протеази.

І про-ренін, і ренін можуть виділятися в кровообіг, але дуже мало про-ренін перетворюється в активний ренін в цій сполучній тканині. Ферменти, що відповідають за перетворення прореніну в ренін, відомі як калікреїни та катепсини.

Після того як ренін виділяється в кровообіг, період напіввиведення становить не більше 80 хвилин, а секреція сильно регулюється.

Крім нирки, ренін може вироблятися іншими тканинами або органами, такими як яєчка, яєчники, стінки артеріоли, кора надниркових залоз, гіпофіз, мозок, навколоплідні води та інші.

Хоча застосовно до багатьох тварин, дослідження, пов’язані з видаленням нирок, показують, що циркулююча активність реніну різко падає до рівня, дуже близького до нуля.

Секреція

Секреція реніну посилюється рядом подразників, які з’являються при зменшенні об’єму позаклітинної рідини, при зниженні артеріального тиску або при посиленні симпатичної активності в ниркових нервах.

Описано кілька факторів, пов'язаних з регуляцією секреції реніну:

- нирковий тиск перфузії, виявлений барорецепторами (рецепторами розтягування) аферентної артеріоли

- Зміна обсягу та складу рідини, яка досягає макули денси

- Діяльність ниркових симпатичних нервів

- простагландини

- передсердний натрійуретичний пептид.

Барорецепторний механізм аферентної артеріоли викликає зниження секреції реніну, коли відбувається підвищення тиску аферентної артеріоли на рівні юкстагломерулярного апарату. Його секреція збільшується, коли активність барорецепторів зменшується в міру падіння тиску.

Ще один датчик, пов'язаний з регуляцією секреції реніну, знаходиться в макулі денси. Чим вище коефіцієнт реабсорбції Na + та Cl та концентрація цих електролітів у рідині, яка досягає макули-денси, тим менша секреція реніну та навпаки.

Підвищена активність ниркових симпатичних нервів, а також циркулюючих катехоламінів через норадреналін, що виділяється при симпатичних закінченнях у юкстагломерулярних клітинах, збільшує секрецію реніну.

Простагландини, зокрема простацикліни, стимулюють секрецію реніну шляхом прямого впливу на гранулярні клітини юкстагломерулярного апарату.

Ангіотензин II завдяки негативному ефекту зворотного зв'язку пригнічує секрецію реніну шляхом прямого впливу на гранульовані клітини. Інший гормон, такий як вазопресин, пригнічує секрецію реніну.

Передсердний натрійуретичний пептид (ANP), який виробляється в серцевих передсердних м’язах, гальмує секрецію реніну.

Поєднана дія всіх стимулюючих та гальмівних факторів - це те, що визначає швидкість секреції реніну. Ренін виділяється з нирковою кров’ю, а потім залишає нирки циркулювати по всьому організму. Однак невелика кількість реніну залишається в рідинах нирок.

Особливості

Ренін - це фермент, який сам по собі не має вазоактивних функцій. Єдина відома функція реніну - різати ангіотензиноген на аміно кінці, утворюючи декапептид під назвою Ангіотензин І.

Ангіотензиноген - це глікопротеїн із групи α2 глобулінів, синтезованих печінкою і присутні в циркулюючої крові.

Оскільки ангіотензин I володіє дуже слабкою вазопресорною активністю, і його необхідно переробляти «низхідним шляхом» іншою протеазою, ренін бере участь у початкових етапах регулювання артеріального тиску в системі, відомій як ренін-ангіотензин.

Ангіотензин II має дуже короткий період напіввиведення (від 1 до 2 хвилин). Він швидко метаболізується різними пептидазами, які його фрагментують, і деякі з цих фрагментів, наприклад Ангіотензин III, зберігають деяку вазопресорну активність.

Загальні функції системи ренін -ангіотензину багаторазові і їх можна узагальнити наступним чином:

- Артеріолярне звуження та підвищення систолічного та діастолічного тиску. Ангіотензин II для цієї функції в чотири-вісім разів потужніший, ніж норадреналін.

- Підвищена секреція альдостерону за рахунок прямого впливу ангіотензину II на кору надниркових залоз. Ренін-ангіотензинова система є головним регулятором секреції альдостерону.

- полегшує секрецію норадреналіну шляхом прямого впливу на постгангліональні симпатичні нейрони.

- Це впливає на скорочення мезангіальних клітин, що знижує швидкість клубочкової фільтрації і завдяки прямому впливу на ниркові канальці збільшує реабсорбцію натрію.

- На рівні головного мозку ця система знижує чутливість до барорецепторного рефлексу, що посилює вазопресорний ефект ангіотензину II.

- Ангіотензин II стимулює споживання води, стимулюючи механізми спраги. Це підвищує секрецію вазопресину та гормону АКТГ.

Супутні патології

Отже, система ренін-ангіотензину відіграє важливу роль при гіпертонічних патологіях, особливо захворюваннях ниркового походження.

Ось так звуження однієї з ниркових артерій породжує стійку гіпертензію, яку можна змінити, якщо ішемічну (дефектну) нирку видалити або вчасно звільнити звуження ниркової артерії.

Збільшення вироблення реніну, як правило, пов'язане з одностороннім звуженням ниркової артерії, що з'єднує одну з нирок, що призводить до гіпертонії. Цей клінічний стан може бути наслідком вроджених вад розвитку або інших порушень функції ниркового кровообігу.

Фармакологічні маніпуляції з цією системою, крім використання блокаторів рецепторів ангіотензину II, є основними інструментами лікування артеріальної гіпертензії.

Високий артеріальний тиск - це тихе і прогресуюче захворювання, яке вражає значну частину світового населення, особливо дорослих старше 50 років.

Список літератури

1. Akahane, K., Umeyama, H., Nakagawa, S., Moriguchi, I., Hirose, S., Iizuka, K., & Murakami, J. (1985). Тривимірна структура реніну людини. Гіпертонія, 7 (1), 3–12.
2. Девіс, Дж., І Фрімен, Р. (1976). Механізми, що регулюють випуск реніну. Фізіологічні огляди, 56 (1), 1–56.
3. Гайтон, А., Холл, Дж. (2006). Підручник з медичної фізіології (11-е видання). Elsevier Inc.
4. Hackenthal, E., Paul, M., Ganten, D., & Taugner, R. (1990). Морфологія, фізіологія та молекулярна біологія секреції реніну. Фізіологічні огляди, 70 (4), 1067-1116.
5. Морріс, Б. (1992). Молекулярна біологія реніну. I: Будова генів та білків, синтез та обробка. Журнал гіпертонії, 10, 209–214.
6. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Ілюстрована біохімія Харпера (28 вид.). McGraw-Hill Medical.
7. Уест, Дж. (1998). Фізіологічні основи медичної практики (12 ред.). Мексика DF: Редакція Médica Panamericana.