- estructura
- producció
- màcula densa
- cèl·lules mesangiales
- cèl·lules granulars
- secreció
- funcions
- patologies relacionades
- referències
La renina, també coneguda com angiotensinogenasa, és una aspartil proteasa que té importants implicacions en l'homeòstasi d'electròlits i el control de la pressió sanguínia en els mamífers.
Aquesta proteïna és secretada des del ronyó a l'torrent circulatori i és responsable de l'augment de la pressió arterial en animals experimentals quan se'ls injecta extractes de ronyó.
Esquema representatiu de sistema Renina-Angiotensina en el cos humà (Font: Mikael Häggström via Wikimedia Commons)
Com es tracta d'una substància produïda per un teixit i secretada a la circulació amb un blanc allunyat del seu lloc de producció, la renina és considerada com una hormona.
Les hormones poden ser proteïnes o polipèptids, tenir origen esteroïdal o derivar d'l'aminoàcid tirosina. La renina és una hormona de naturalesa proteica i la seva acció catalítica implica el clivatge enzimàtic d'altres proteïnes (és una proteasa).
Aquesta hormona va ser descoberta a finals de la dècada de 1890. No obstant això, no va ser sinó a la fi de 1990 que es va determinar amb exactitud el seu origen fisiològic i la seva estructura molecular.
estructura
La renina humana és una glicoproteïna amb activitat enzimàtica i un pes molecular de poc més de 37 kDa. La molècula està formada per dos dominis separats per una esquerda profunda dins de la qual es troba el seu lloc actiu.
Tots dos dominis de la renina són similars en seqüència i estan compostos principalment per làmines β-plegades.
Diferents anàlisi de la seqüència d'aquesta proteïna revelen que té més de 30 residus aminoacídics bàsics entre els quals s'inclouen diverses argininas, lisinas i histidines.
A més, se sap que al llarg de l'estructura es troben centre hidrofòbics i grans superfícies hidrofíliques que li proporcionen a la proteïna estabilitat en diferents contextos.
El lloc actiu de l'enzim es localitza en l'esquerda formada pels dos dominis i els aminoàcids essencials per a la catàlisi són dos residus d'àcid aspàrtic en les posicions 38 i 226, raó per la qual aquesta és una "aspartil" proteasa.
producció
La renina es produeix en l'aparell yuxtaglomerular de ronyó, una estructura especialitzada que es troba en el lloc de contacte entre el túbul contornejat distal i el seu glomèrul d'origen.
Aquest aparell consta de tres components: les cèl·lules granulars, les cèl·lules mesangials extraglomerulares i la màcula densa.
màcula densa
La màcula densa està formada per una filera de cèl·lules epitelials cúbiques unides de manera molt compacta que entapissen el tub en el lloc de contacte amb el glomèrul i que es considera l'inici de l'túbul contornejat distal.
cèl·lules mesangiales
Les cèl·lules mesangials extraglomerulares es troben formant una regió triangular entre l'arteriola aferent, l'arteriola eferent i la màcula densa, es consideren una extensió de les cèl·lules mesangials glomerulars. També es diuen cèl·lules agranulares.
cèl·lules granulars
Les cèl·lules granulars s'anomenen cèl·lules yuxtaglomerulares i se situen en les parets de les arterioles aferents i eferents ia la zona de les cèl·lules mesangials extraglomerulares.
Aquestes cèl·lules granulars reben aquesta denominació per la presència de grànuls de secreció en el seu citoplasma. Grànuls que contenen renina, així com un precursor de la renina, la pro-renina, que es forma a partir de la pre-pro-renina.
La pre-pro-renina és una prehormona que en l'humà té 406 aminoàcids. Aquesta prehormona pateix un clivatge proteolític post-traduccional, de manera que perd una seqüència de 23 residus en el seu extrem amino terminal.
El clivatge de la pre-pro-renina la converteix en pro-renina, de 383 aminoàcids. El clivatge posterior d'una altra seqüència a l'extrem N-terminal de la pro-renina és el que dirigeix la formació de la renina, una proteasa activa de 340 aminoàcids.
Tant la pro-renina com la renina poden ser secretades a la circulació, però molt poca pro-renina és convertida en renina activa en aquest teixit connectiu. Els enzims encarregades de la conversió de la pro-renina en renina es coneixen com calicreínas i catepsines.
Un cop la renina és secretada a la circulació, té una vida mitjana no major de 80 minuts i la secreció és altament regulada.
A més de l'ronyó, la renina pot ser produïda per altres teixits o òrgans com els testicles, els ovaris, les parets de les arterioles, l'escorça suprarenal, la hipòfisi, el cervell, el líquid amniòtic i altres.
Encara que és aplicable per a molts animals, estudis que impliquen la remoció dels ronyons demostren que l'activitat renina en circulació cau dràsticament a nivells molt propers a zero.
secreció
La secreció de la renina incrementa per una sèrie d'estímuls que apareixen quan disminueix el volum de el líquid extracel·lular, quan disminueix la pressió arterial o quan augmenta l'activitat simpàtica en els nervis renals.
S'han descrit diversos factors relacionats amb la regulació de la secreció de renina:
- La pressió de perfusió renal detectada pels barorreceptores (receptors d'estirament) de l'arteriola aferent
- Canvis en el volum i en la composició de el líquid que arriba a la màcula densa
- Activitat dels nervis simpàtics renals
- Les prostaglandines
- El pèptid natriurètic auricular.
El mecanisme baroreceptor de l'arteriola aferent provoca una disminució de la secreció de renina quan ocorre un augment en la pressió de l'arteriola aferent a nivell de l'aparell juxtaglomerular. La seva secreció augmenta quan disminueix l'activitat barorreceptora a l'caure la pressió.
Un altre sensor relacionat amb la regulació de la secreció de renina es troba a la màcula densa. Com més gran sigui la taxa de reabsorció de Na + i Cl- i la concentració d'aquests electròlits en el líquid que arriba a la màcula densa, menor serà la secreció de renina i viceversa.
L'increment de l'activitat dels nervis simpàtics renals, així com de les catecolamines circulants per mitjà de la norepinefrina alliberada en les terminacions simpàtiques en les cèl·lules yuxtaglomerulares, augmenta la secreció de renina.
Les prostaglandines, específicament les prostaciclinas, estimulen la secreció de renina per efecte directe sobre les cèl·lules granulars de l'aparell juxtaglomerular.
L'angiotensina II, per un efecte de retroalimentació negativa, inhibeix la secreció de renina per efecte directe sobre les cèl·lules granulars. Una altra hormona com la vasopresina inhibeix la secreció de renina.
El pèptid natriurètic auricular (PNA), que es produeix en el múscul auricular cardíac, inhibeix la secreció de renina.
L'efecte sumat de tots els factors estimuladors i inhibidors és el que determina la taxa de secreció de renina. La renina es segrega a la sang renal i després surt dels ronyons per circular per tot el cos. No obstant això, una petita quantitat de renina es queda en els líquids renals.
funcions
La renina és un enzim que per si mateixa no posseeix funcions vasoactives. L'única funció coneguda de la renina és la de tallar el angiotensinogen en l'extrem amino terminal, generant un decapéptido denominat Angiotensina I.
El angiotensinogen és una glicoproteïna de el grup de les α2 globulines sintetitzada pel fetge i està present en la sang circulant.
Atès que l'angiotensina I té una activitat vasopresora molt pobre i aquesta ha de ser processada "aigües avall" per una altra proteasa, la renina participa en els passos inicials de la regulació de la pressió arterial, en un sistema que es coneix com renina-angiotensina.
L'angiotensina II té una vida mitjana molt curta (entre 1 i 2 minuts). És metabolitzada ràpidament per diverses peptidasas que la van fragmentant i alguns d'aquests fragments, com l'Angiotensina III conserven alguna activitat vasopresora.
Les funcions generals de sistema renina -angiotensina són múltiples i poden resumir així:
- Constricció arteriolar i augment en la pressió sistòlica i diastòlica. L'angiotensina II és de quatre a vuit vegades més potent que la noradrenalina per a aquesta funció.
- Increment de la secreció d'aldosterona per efecte directe de la Angiotensina II sobre l'escorça suprarenal. El sistema renina-angiotensina és el principal regulador de la secreció d'aldosterona.
- Facilita la secreció de norepinefrina per efecte directe sobre les neurones post-ganglionars simpàtiques.
- Influeix sobre contracció de les cèl·lules mesangials el que disminueix la taxa de filtració glomerular i, per efecte directe sobre els túbuls renals, incrementa la reabsorció de sodi.
- A nivell cerebral, aquest sistema disminueix la sensibilitat de el reflex baroreceptor el que potencia l'efecte vasopresor de l'Angiotensina II.
- La Angiotensina II estimula la ingesta d'aigua a l'promoure els mecanismes de la set. Augmenta la secreció de vasopresina i d'hormona ACTH.
patologies relacionades
El sistema renina-angiotensina té, per tant, un paper important en les patologies hipertensives, sobretot aquelles d'origen renal.
És així com la constricció d'una de les artèries renals genera una hipertensió sostinguda que pot revertir si s'extreu el ronyó isquèmic (defectuós) o s'allibera a temps la constricció arterial renal.
Un augment en la producció de renina s'associa, generalment, amb la constricció unilateral de l'artèria renal que connecta un dels ronyons, el que ocasiona hipertensió. Aquesta condició clínica pot ser degut a defectes congènits o altres anormalitats de circulació renal.
La manipulació farmacològica d'aquest sistema, a més de l'ús de bloquejadors dels receptors de l'angiotensina II, són les eines fonamentals per al tractament de la hipertensió arterial.
La hipertensió arterial és una malaltia silent i progressiva que afecta gran part de la població mundial, especialment a adults majors de 50 anys.
referències
- Akahane, K., Umeyama, H., Nakagawa, S., Moriguchi, I., Hirose, S., Iizuka, K., & Murakami, J. (1985). Three-dimensional Structure of Human Renin. Hypertension, 7 (1), 3-12.
- Davis, J., & Freeman, R. (1976). Mechanisms Regulating Renin Release. Physiological Reviews, 56 (1), 1-56.
- Guyton, A., & Hall, J. (2006). Textbook of Medical Physiology (11th ed.). Elsevier Inc.
- Hackenthal, I., Paul, M., Ganten, D., & Taugner, R. (1990). Morphology, Physiology, and Molecular Biology of Renin Secretion. Physiological Reviews, 70 (4), 1067-1116.
- Morris, B. (1992). Molecular Biology of renin. I: Gene and protein structure, synthesis and processing. Journal of Hypertension, 10, 209-214.
- Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Harper 's Illustrated Bioquímica (28th ed.). McGraw-Hill Medical.
- West, J. (1998). Bases Fisiològiques de la Pràctica Mèdica (12ava ed.). Mèxic DF: Editorial Mèdica Panamericana.