Renin-angiotensinový systém

Systém renin-angiotenzin (RAS, RAS) nebo systém renin-angiotenzin-aldosteron (RAAS) je hormonální systém u lidí a savců , který reguluje krevní tlak a objem krve v těle.

Systémové komponenty

Složky systému renin-angiotenzin

Kaskáda renin-angiotenzin-aldesteron začíná biosyntézou preproreninu na templátu mRNA reninu v juxtaglomerulárních buňkách a je přeměněna na prorenin štěpením 23 aminokyselin . V endoplazmatickém retikulu prorenin podléhá glykosylaci a získává 3-D strukturu, která je charakteristická pro aspartátové proteázy . Hotová forma proreninu sestává ze sekvence 43 zbytků připojených k N-konci reninu obsahující 339-341 zbytků . Předpokládá se, že další proreninová sekvence (prosegment) je spojena s reninem, aby se zabránilo interakci s angiotenzinogenem. Většina proreninu je volně uvolňována do systémové cirkulace exocytózou , ale část je přeměněna na renin působením endopeptidáz v sekrečních granulích juxtaglomerulárních buněk. Renin , vytvořený v sekrečních granulích, je následně uvolňován do krevního řečiště, ale tento proces je přísně kontrolován tlakem , angiotensinem 2, NaCl, prostřednictvím intracelulárních koncentrací vápenatých iontů. Proto je u zdravých lidí objem cirkulujícího proreninu desetkrát vyšší než koncentrace aktivního reninu v plazmě. Stále však zůstává nejasné, proč je koncentrace neaktivního prekurzoru tak vysoká.

Kontrola sekrece reninu

Aktivní sekreci reninu regulují čtyři nezávislé faktory:

  1. Renální baroreceptorový mechanismus v aferentní arteriole, který snímá změny renálního perfuzního tlaku.
  2. Změny hladiny NaCl v distálním nefronu. Tento průtok je měřen jako změna koncentrace Cl - buněk macula densa distálního stočeného tubulu nefronu v oblasti přiléhající k ledvinnému tělísku.
  3. Stimulace sympatickými nervy prostřednictvím beta-1 adrenergních receptorů.
  4. Mechanismus negativní zpětné vazby realizovaný prostřednictvím přímého působení angiotenzinu 2 na juxtaglomerulární buňky.

Sekrece reninu je aktivována snížením perfuzního tlaku nebo hladiny NaCl a zvýšením aktivity sympatiku. Renin je také syntetizován v jiných tkáních, včetně mozku, nadledvin, vaječníků, tukové tkáně, srdce a krevních cév.

Řízení sekrece reninu je určujícím faktorem aktivity RAAS.

Mechanismus účinku renin-angiotenzinového systému

Renin reguluje počáteční krok omezující rychlost RAAS odštěpením N-koncového segmentu angiotensinogenu za vzniku biologicky inertního angiotenzinu 1 nebo Ang-(1-10) peptidu deka. Primárním zdrojem angiotenzinogenu jsou játra . Dlouhodobé zvýšení hladin angiotenzinogenu v krvi , ke kterému dochází během těhotenství , s Itsenko-Cushingovým syndromem nebo během léčby glukokortikoidy , může způsobit hypertenzi , ačkoli existují důkazy, že chronické zvýšení plazmatické koncentrace angiotenzinu je částečně kompenzováno poklesem reninu sekrece .

Neaktivní Ang 1 dekapeptid je hydrolyzován v plicních kapilárních endoteliálních buňkách angiotensin-konvertujícím enzymem (ACE) , který odštěpuje C-terminální dipeptid a tak tvoří Ang 2 oktapeptid [Ang-(1-8)], biologicky aktivní, silný vazokonstriktor. ACE je exopeptidáza a je vylučován hlavně plicním a renálním endotelem, neuroepiteliálními buňkami . Enzymatická aktivita ACE spočívá ve zvýšení vazokonstrikce a snížení vazodilatace.

Angiotenzinogen syntetizovaný v játrech je reninem přeměněn na angiotenzin 1 (AnI) a poté za účasti ACE na Ang2. Ten je klíčovým článkem v RAS, váže se na receptor angiotensinu typu 1 (AT1R). Tato interakce způsobuje kontrakci hladkého svalstva průdušek, proliferaci fibroblastů v plicích, apoptózu alveolárních epiteliálních buněk , zvyšuje permeabilitu cév plicní tkáně a také syndrom akutní respirační tísně [1] . ACE2 působí proti aktivitě komplexu ACE-Ang2-AT1R, protože hydrolyzuje Ang2 na Angl-7, což již způsobuje pokles krevního tlaku a stimuluje apoptózu [2] .

Nové údaje o složkách systému renin-angiotensin

Ačkoli Ang2 je biologicky nejaktivnějším produktem RAAS, existují důkazy, že další metabolity angiotenzinů 1 a 2 mohou mít také významnou aktivitu. Angiotensin 3 a 4 (Ang 3 & 4) vznikají štěpením aminokyselin z N-konce angiotenzinu 2 působením aminopeptidáz A a N. Ang 3 a 4 jsou nejčastěji produkovány ve tkáních s vysokým obsahem těchto enzymy , například v mozku a ledvinách. Ang 3 [Ang-(2-8)] , heptapeptid odvozený od štěpení aminokyseliny z N-konce, se nejčastěji vyskytuje v centrálním nervovém systému, kde Ang III hraje důležitou roli při udržování krevního tlaku. Hexapeptid Ang IV [Ang-(3-8)] je výsledkem dalšího enzymatického štěpení AngIII. Ang 2 a 4 mají spolupracovat. Příkladem je zvýšení mozkového krevního tlaku způsobené působením těchto angiotensinů na receptor AT1 . Navíc tento hemodynamický účinek Ang 4 vyžaduje přítomnost Ang2 i samotného receptoru AT1. Biologickou aktivitu mohou mít také peptidy získané štěpením aminokyselin z C-konce. Například Ang-(1-7), heptapeptidový fragment angiotenzinu 2, může být vytvořen z Ang2 i Angl působením řady endopeptidáz nebo působením karboxypeptidáz (např. homolog ACE nazývaný ACE2) konkrétně na Ang2. Na rozdíl od ACE se ACE2 nemůže podílet na přeměně Angl na Ang2 a jeho aktivita není potlačována inhibitory ACE (ACEI). Ang-(1-7), který funguje prostřednictvím specifických receptorů, byl poprvé popsán jako vazodilatátor a jako přirozený inhibitor ACEI. Připisují se mu také kardioprotektivní vlastnosti. ACE2 může také odštěpit jednu aminokyselinu z C-konce, což vede k Ang-(1-9), peptidu s neznámými funkcemi.

Receptory angiotenzinu II

Byly popsány alespoň 4 podtypy receptoru angiotensinu .

  1. První typ AT1-R se podílí na realizaci největšího počtu stanovených fyziologických a patofyziologických funkcí angiotenzinu 2. Účinky na kardiovaskulární systém ( vazokonstrikce , zvýšený krevní tlak, zvýšená kontraktilita srdce , cévní a srdeční hypertenze ), účinky na ledviny (reabsorpce Na +, inhibice vylučování reninu), sympatický nervový systém , nadledvinka (stimulace syntézy aldosteronu ). Receptor AT1-R také zprostředkovává účinky angiotensinu na buněčný růst , proliferaci, zánětlivé reakce a oxidační stres . Tento receptor je spojen s G-proteinem a obsahuje sedm membránově integrovaných sekvencí. AT1-R je široce přítomen v mnoha typech cílových buněk Ang 2.
  2. Druhý typ AT2-R je široce zastoupen v období embryonálního vývoje mozku , ledvin, poté v období postnatálního vývoje množství tohoto receptoru klesá. Existují důkazy, že navzdory nízké úrovni exprese v dospělém organismu může AT2 receptor působit jako mediátor v procesu vazodilatace a má také antiproliferativní a antiapoptotické účinky na hladké svalstvo cév a inhibuje růst kardiomyocytů . Předpokládá se, že aktivace AT2 v ledvinách ovlivňuje reabsorpci v proximálním stočeném tubulu a stimuluje konverzi prostaglandinu E2 na prostaglandin F2α.2,7. Význam některých z těchto akcí souvisejících s At2 však zůstává neprozkoumaný.
  3. Funkce receptorů třetího typu (AT3) nejsou plně pochopeny.
  4. Čtvrtý typ receptoru (AT4) se podílí na uvolňování inhibitoru aktivátoru plazminogenu (působením angiotensinu 2, stejně jako 3 a 4). Předpokládá se, že účinky charakteristické pro Ang 1-7, včetně vazodilatace, natriurézy, snížené proliferace a ochrany srdce, jsou zprostředkovány jedinečnými receptory, které se nevážou na Ang 2, jako jsou MAS receptory.

Je třeba také poznamenat, že nedávné údaje naznačují existenci povrchových receptorů s vysokou afinitou, které vážou jak renin, tak prorenin. Nacházejí se v tkáních mozku, srdce, placenty a ledvin (v hladkém svalstvu endotelu a mezangiu). Účinky takových receptorů jsou zaměřeny na lokální zvýšení produkce Ang2 a aktivaci extracelulárních kináz, jako jsou MAP kinázy, které zahrnují ERK1 a ERK2. Tato data vrhají světlo na Ang2-nezávislé mechanismy buněčného růstu aktivované reninem a proreninem.

Vliv na jiné sekrety

Jak bylo uvedeno dříve, Ang2 stimuluje produkci aldosteronu adrenální zónou prostřednictvím AT1 receptorů . Aldosteron je nejdůležitějším regulátorem rovnováhy K+-Na+, a proto hraje důležitou roli při řízení objemu tekutin. Zvyšuje reabsorpci sodíku a vody v distálních stočených tubulech a sběrných kanálcích (stejně jako v tlustém střevě a slinných a potních žlázách) a tím způsobuje vylučování iontů draslíku a vodíku. Angiotensin 2 spolu s extracelulární hladinou draselných iontů jsou nejvýznamnějšími regulátory aldosteronu, ale syntéza Ang2 může být způsobena také ACTH, norepinefrinem, endotelinem, serotoninem a inhibována ANP a NO. Je také důležité poznamenat, že Ang 2 je důležitým faktorem v trofismu adrenální glomerulární zóny, která bez jeho přítomnosti může atrofovat.

RAAS a COVID-19

Skupina vědců při studiu mechanismů průběhu koronavirového onemocnění upozornila na práci RAAS, která odhalila významné zvýšení koncentrace bradykininu pod vlivem viru: váže se na receptor angiotensinu na buňce povrch a zvyšuje syntézu ACE2 , vstupujícího do buňky pomocí této molekuly. Právě zvýšení koncentrace bradykininu ( bradykininová bouře ) vysvětluje mnoho příznaků pacientů s COVID-19 a způsobuje kritické komplikace, zejména u hypertoniků užívajících léky na bradykinin k regulaci krevního tlaku [3] :

  1. způsobuje neadekvátní vazodilataci = slabost, únava, srdeční arytmie;
  2. zvyšuje vaskulární permeabilitu, což vede ke zvýšené migraci imunitních buněk a zvýšenému zánětu, jakož i k edému a dušení [4] ;
  3. zvyšuje syntézu kyseliny hyaluronové (včetně v plicích), která spolu s tkáňovým mokem tvoří hydrogel v lumen alveol, což způsobuje problémy s dýcháním a způsobuje neúčinnost mechanické ventilace;
  4. může zvýšit koncentraci tkáňového aktivátoru plazminogenu , což zvyšuje riziko krvácení;
  5. může vést ke zvýšení permeability hematoencefalické bariéry, což způsobuje neurologické příznaky [5] .

Studie uvádí, že hlavní vedlejší účinky ACE inhibitorů – suchý kašel a únava – jsou také způsobeny zvýšením koncentrace bradykininu [3] .

Viz také

Odkazy

C09

Poznámky

  1. I. Hamming, M. E. Cooper, B. L. Haagmans, N. M. Hooper, R. Korstanje. Vznikající role ACE2 ve fyziologii a onemocnění  //  The Journal of Pathology. - 2007. - Sv. 212 , iss. 1 . — S. 1–11 . — ISSN 1096-9896 . - doi : 10.1002/cesta.2162 . Archivováno z originálu 22. prosince 2021.
  2. Polina Olegovna Šatunova, Anatolij Sergejevič Bykov, Oksana Anatoljevna Svitich, Vitalij Vasiljevič Zverev . Angiotensin-konvertující enzym 2. Přístupy k patogenetické terapii COVID-19  // Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology. — 2020-09-02. - T. 97 , č.p. 4 . — S. 339–345 . — ISSN 2686-7613 . - doi : 10.36233/0372-9311-2020-97-4-6 . Archivováno z originálu 22. prosince 2021.
  3. ↑ 1 2 Šachmatova, O.O. Bradykininová bouře: nové aspekty v patogenezi COVID-19 . cardioweb.ru . NÁRODNÍ KARDIOLOGICKÉ CENTRUM LÉKAŘSKÉHO VÝZKUMU Ministerstva zdravotnictví Ruské federace. Získáno 23. listopadu 2020. Archivováno z originálu dne 30. listopadu 2020.
  4. Huamin Henry Li. Angioedema: Practice Essentials, Background, Pathophysiology  (anglicky)  // MedScape. — 2018-09-04. Archivováno 19. listopadu 2020.
  5. Michael R Garvin, Christiane Alvarez, J Izaak Miller, Erica T Prates, Angelica M Walker. Mechanistický model a terapeutické intervence pro COVID-19 zahrnující bradykininovou bouři zprostředkovanou RAS  // eLife. - T. 9 . — ISSN 2050-084X . - doi : 10.7554/eLife.59177 . Archivováno 8. listopadu 2020.