RENIN: STRUKTUR, PRODUKSJON, SEKRESJON, FUNKSJONER - BIOLOGI - 2026

Den renin , også kjent som angiotensinogenasa, er en aspartylprotease som har viktige implikasjoner i elektrolytten homeostase og kontroll av blodtrykk i pattedyr.

Dette proteinet skilles ut fra nyren inn i blodomløpet og er ansvarlig for økningen i blodtrykk hos forsøksdyr når nyreekstrakter blir injisert.

Representativt skjema for Renin-Angiotensin-systemet i menneskekroppen (Kilde: Mikael Häggström via Wikimedia Commons)

Siden det er et stoff som produseres av et vev og skilles ut i sirkulasjonen med et mål langt fra produksjonsstedet, regnes renin som et hormon.

Hormonene kan være proteiner eller polypeptider, har en steroid opprinnelse eller avledet fra aminosyren tyrosin. Renin er et proteinhormon i naturen, og dets katalytiske virkning innebærer enzymatisk spaltning av andre proteiner (det er en protease).

Dette hormonet ble oppdaget på slutten av 1890-tallet. Det var imidlertid først på slutten av 1990-tallet at dets fysiologiske opprinnelse og molekylstruktur ble nøyaktig bestemt.

Struktur

Humant renin er et glykoprotein med enzymatisk aktivitet og en molekylvekt på litt over 37 kDa. Molekylet består av to domener atskilt med en dyp kløft hvor det aktive stedet ligger.

Begge domenene til renin er like i sekvens og er hovedsakelig sammensatt av p-brettede ark.

Ulike analyser av sekvensen til dette proteinet avslører at det har mer enn 30 basiske aminosyrerester, inkludert forskjellige argininer, lysiner og histidiner.

Videre er det kjent at hydrofobe sentre og store hydrofile overflater finnes i hele strukturen som gir stabilitet til proteinet i forskjellige sammenhenger.

Det aktive setet for enzymet er lokalisert i spalte dannet av de to domenene, og de essensielle aminosyrene for katalyse er to asparaginsyrerester i stilling 38 og 226, og det er derfor dette er en "aspartyl" -protease.

Produksjon

Renin produseres i nyrenes jukstaglomerulære apparatur, en spesialisert struktur som finnes på kontaktstedet mellom den distale snoede tubulen og dens glomerulus av opprinnelse.

Dette apparatet består av tre komponenter: granulatcellene, de ekstraglomerulære mesangiale celler og macula densa.

Tett macula

Makula densa består av en rad med tett sammensveisede kubiske epitelceller som fører røret på kontaktstedet med glomerulus og regnes som starten på den distale krummet tubule.

Mesangialceller

De ekstraglomerulære mesangialcellene er funnet og danner et trekantet område mellom den afferente arteriole, den efferente arteriolen og macula densa, de regnes som en forlengelse av de glomerulære mesangialcellene. De kalles også agranulære celler.

Granulære celler

Granulatcellene kalles juxtaglomerulære celler og er lokalisert i veggene til de afferente og efferente arteriolene og i området til de ekstraglomerulære mesangialcellene.

Disse granulatcellene kalles ved nærvær av sekretoriske granuler i deres cytoplasma. Granuler som inneholder renin, samt en reninforløper, pro-renin, som er dannet fra pre-pro-renin.

Pre-pro-renin er en forhormon som har 406 aminosyrer hos mennesker. Denne forhormonen gjennomgår en post-translasjonell proteolytisk spaltning, og mister dermed en sekvens på 23 rester ved sin aminoterminalende ende.

Spaltning av pre-pro-renin omdanner det til pro-renin, 383 aminosyrer lang. Den påfølgende spaltingen av en annen sekvens ved N-terminalen av pro-renin er det som styrer dannelsen av renin, en aktiv 340 aminosyreprotease.

Både pro-renin og renin kan skilles ut i sirkulasjonen, men veldig lite pro-renin blir omdannet til aktiv renin i dette bindevevet. Enzymer som er ansvarlige for omdannelse av pro-renin til renin er kjent som kallikreins og cathepins.

Når renin er utskilt i sirkulasjonen, har den en halveringstid på ikke mer enn 80 minutter, og sekresjonen er sterkt regulert.

I tillegg til nyren, kan renin produseres av andre vev eller organer som testikler, eggstokker, veggene i arteriolene, binyrebarken, hypofysen, hjernen, fostervann og andre.

Selv om de er anvendelige for mange dyr, viser studier som involverer fjerning av nyrene at sirkulerende reninaktivitet synker dramatisk til nivåer veldig nær null.

sekresjon

Reninsekresjonen økes med en serie stimuli som vises når volumet av ekstracellulær væske avtar, når arterielt trykk synker eller når sympatisk aktivitet i nyrenervene øker.

Flere faktorer relatert til regulering av reninsekresjon er blitt beskrevet:

- Nyreparfusjonstrykket påvist av baroreceptorene (strekkreseptorer) i den afferente arteriolen

- Endringer i volum og sammensetning av væsken som når macula densa

- Aktivitet av nyresympatiske nerver

- Prostaglandiner

- Atrialt natriuretisk peptid.

Baroreceptor-mekanismen til den afferente arteriole forårsaker en reduksjon i reninsekresjonen når det er en økning i trykket til den afferente arteriole på nivået med det juxtaglomerulære apparatet. Sekresjonen øker når baroreseptoraktiviteten synker når trykket faller.

En annen sensor relatert til regulering av reninsekresjon finnes i macula densa. Jo høyere Na + og Cl-reabsorpsjonshastighet og konsentrasjonen av disse elektrolyttene i væsken som når macula densa, jo lavere er reninsekresjonen og omvendt.

Økt aktivitet av nyresympatiske nerver, så vel som sirkulerende katekolaminer gjennom noradrenalin frigitt ved sympatiske avslutninger i juxtaglomerulære celler, øker reninsekresjonen.

Prostaglandiner, spesifikt prostacykliner, stimulerer reninsekresjon ved direkte effekt på granulatcellene i det juxtaglomerulære apparatet.

Angiotensin II hemmer gjennom en negativ tilbakemeldingseffekt reninsekresjon ved direkte effekt på granulatceller. Et annet hormon som vasopressin hemmer reninsekresjon.

Atrial natriuretic peptide (ANP), som er produsert i hjertets atrial muskel, hemmer reninsekresjonen.

Den kombinerte effekten av alle stimulerende og hemmende faktorer er det som bestemmer hastigheten på reninsekresjon. Renin skilles ut i nyreblodet og overlater deretter nyrene til å sirkulere i hele kroppen. Imidlertid forblir en liten mengde renin i nyrevæskene.

Egenskaper

Renin er et enzym som i seg selv ikke har vasoaktive funksjoner. Den eneste kjente funksjonen til renin er å kutte angiotensinogen ved aminoterminalen, og generere et dekapeptid kalt Angiotensin I.

Angiotensinogen er et glykoprotein fra gruppen av α2 globuliner som er syntetisert av leveren og er til stede i blodomløp.

Siden angiotensin I har veldig dårlig vasopressoraktivitet og den må behandles "nedstrøms" av en annen protease, deltar renin i de første trinnene i blodtrykksregulering, i et system kjent som renin-angiotensin.

Angiotensin II har en veldig kort halveringstid (mellom 1 og 2 minutter). Det metaboliseres raskt av forskjellige peptidaser som fragmenterer det, og noen av disse fragmentene, for eksempel Angiotensin III, beholder en viss vasopressoraktivitet.

De generelle funksjonene til renin -angiotensinsystemet er flere og kan oppsummeres som følger:

- Arteriolar innsnevring og økning i systolisk og diastolisk trykk. Angiotensin II er fire til åtte ganger kraftigere enn noradrenalin for denne funksjonen.

- Økt sekresjon av aldosteron på grunn av den direkte effekten av Angiotensin II på binyrebarken. Renin-angiotensinsystemet er den viktigste regulatoren for aldosteronsekresjon.

- letter sekresjonen av noradrenalin ved direkte effekt på post-ganglioniske sympatiske nevroner.

- Det påvirker sammentrekningen av mesangiale celler, noe som reduserer den glomerulære filtreringshastigheten og øker natriumreabsorpsjonen ved direkte effekt på nyretubulene.

- På hjernenivå reduserer dette systemet følsomheten til baroreseptorrefleksen, noe som forbedrer vasopressoreffekten av Angiotensin II.

- Angiotensin II stimulerer vanninntaket ved å fremme mekanismene for tørst. Det øker sekresjonen av vasopressin og hormonet ACTH.

Beslektede patologier

Renin-angiotensinsystemet har derfor en viktig rolle i hypertensive patologier, spesielt de med nyre opprinnelse.

Slik genererer innsnevring av en av nyrearteriene vedvarende hypertensjon som kan reverseres hvis den iskemiske (defekte) nyren fjernes eller den nyrearterielle innsnevring frigjøres i tide.

En økning i reninproduksjon er vanligvis assosiert med ensidig innsnevring av nyrearterien som forbinder en av nyrene, noe som resulterer i hypertensjon. Denne kliniske tilstanden kan skyldes medfødte defekter eller andre abnormiteter i nyresirkulasjonen.

Den farmakologiske manipulasjonen av dette systemet, i tillegg til bruk av angiotensin II reseptorblokkere, er de grunnleggende verktøyene for behandling av arteriell hypertensjon.

Høyt blodtrykk er en stille og progressiv sykdom som rammer en stor del av verdens befolkning, spesielt voksne over 50 år.

referanser

1. Akahane, K., Umeyama, H., Nakagawa, S., Moriguchi, I., Hirose, S., Iizuka, K., & Murakami, J. (1985). Tredimensjonal struktur av menneskelig renin. Hypertensjon, 7 (1), 3–12.
2. Davis, J., & Freeman, R. (1976). Mekanismer som regulerer reninfrigjøring. Fysiologiske anmeldelser, 56 (1), 1–56.
3. Guyton, A., & Hall, J. (2006). Lærebok for medisinsk fysiologi (11. utg.). Elsevier Inc.
4. Hackenthal, E., Paul, M., Ganten, D., & Taugner, R. (1990). Morfologi, fysiologi og molekylærbiologi av reninsekresjon. Fysiologiske anmeldelser, 70 (4), 1067-1116.
5. Morris, B. (1992). Molekylærbiologi av renin. I: Gen- og proteinstruktur, syntese og prosessering. 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. utg.). McGraw-Hill Medical.
7. West, J. (1998). Fysiologiske baser for medisinsk praksis (12. utg.). Mexico DF: Redaksjonell Médica Panamericana.