RENINE: STRUCTUUR, PRODUCTIE, AFSCHEIDING, FUNCTIES - BIOLOGIE - 2026

Het renine , ook bekend als angiotensinogenasa, is een aspartylprotease dat belangrijke implicaties heeft voor de homeostase van elektrolyten en voor de controle van de bloeddruk bij zoogdieren.

Dit eiwit wordt door de nieren uitgescheiden in de bloedbaan en is verantwoordelijk voor de stijging van de bloeddruk bij proefdieren wanneer nierextracten worden geïnjecteerd.

Representatief schema van het renine-angiotensinesysteem in het menselijk lichaam (bron: Mikael Häggström via Wikimedia Commons)

Omdat het een stof is die door een weefsel wordt geproduceerd en in de bloedsomloop wordt uitgescheiden met een doelwit ver van de productielocatie, wordt renine als een hormoon beschouwd.

De hormonen kunnen eiwitten of polypeptiden zijn, een steroïdale oorsprong hebben of zijn afgeleid van het aminozuur tyrosine. Renine is van nature een eiwithormoon en de katalytische werking ervan omvat de enzymatische splitsing van andere eiwitten (het is een protease).

Dit hormoon werd ontdekt aan het eind van de jaren 1890. Pas eind jaren negentig werden de fysiologische oorsprong en moleculaire structuur nauwkeurig bepaald.

Structuur

Menselijk renine is een glycoproteïne met enzymatische activiteit en een molecuulgewicht van iets meer dan 37 kDa. Het molecuul bestaat uit twee domeinen, gescheiden door een diepe spleet waarin de actieve plaats zich bevindt.

Beide domeinen van renine zijn qua volgorde vergelijkbaar en bestaan ​​voornamelijk uit β-gevouwen vellen.

Verschillende analyses van de sequentie van dit eiwit laten zien dat het meer dan 30 basische aminozuurresiduen heeft, waaronder verschillende arginines, lysines en histidines.

Verder is bekend dat hydrofobe centra en grote hydrofiele oppervlakken overal in de structuur worden aangetroffen die het eiwit in verschillende contexten stabiliteit verschaffen.

De actieve plaats van het enzym bevindt zich in de spleet gevormd door de twee domeinen en de essentiële aminozuren voor katalyse zijn twee asparaginezuurresiduen op posities 38 en 226, en daarom is dit een "aspartyl" protease.

Productie

Renine wordt geproduceerd in het juxtaglomerulaire apparaat van de nier, een gespecialiseerde structuur die wordt aangetroffen op de contactplaats tussen de distale ingewikkelde tubulus en de oorspronkelijke glomerulus.

Dit apparaat bestaat uit drie componenten: de granulecellen, de extraglomerulaire mesangiale cellen en de macula densa.

Dichte macula

De macula densa bestaat uit een rij nauw aan elkaar verbonden kubische epitheelcellen die de buis bekleden op de plaats van contact met de glomerulus en wordt beschouwd als het begin van de distale ingewikkelde tubulus.

Mesangiale cellen

De extraglomerulaire mesangiale cellen vormen een driehoekig gebied tussen de afferente arteriole, de efferente arteriole en de macula densa, ze worden beschouwd als een verlengstuk van de glomerulaire mesangiale cellen. Ze worden ook wel agranulaire cellen genoemd.

Granulaire cellen

De granulaatcellen worden juxtaglomerulaire cellen genoemd en bevinden zich in de wanden van de afferente en efferente arteriolen en in het gebied van de extraglomerulaire mesangiale cellen.

Deze granule-cellen worden opgeroepen door de aanwezigheid van secretoire granules in hun cytoplasma. Granulaat dat renine bevat, evenals een renine-precursor, pro-renine, dat wordt gevormd uit pre-pro-renine.

Pre-pro-renine is een prehormoon dat bij mensen 406 aminozuren heeft. Dit prehormoon ondergaat een posttranslationele proteolytische splitsing, waardoor een sequentie van 23 residuen aan zijn amino-terminale uiteinde verloren gaat.

Door splitsing van pre-pro-renine wordt het omgezet in pro-renine, met een lengte van 383 aminozuren. De daaropvolgende splitsing van een andere sequentie aan het N-uiteinde van pro-renine is wat de vorming van renine, een actief protease van 340 aminozuren, stuurt.

Zowel pro-renine als renine kunnen in de bloedsomloop worden uitgescheiden, maar in dit bindweefsel wordt heel weinig pro-renine omgezet in actief renine. De enzymen die verantwoordelijk zijn voor de omzetting van pro-renine in renine staan ​​bekend als kallikreïnen en cathepsinen.

Zodra renine in de bloedsomloop is uitgescheiden, heeft het een halfwaardetijd van niet meer dan 80 minuten en is de secretie sterk gereguleerd.

Behalve door de nier kan renine worden geproduceerd door andere weefsels of organen zoals de testikels, eierstokken, de wanden van de arteriolen, de bijnierschors, de hypofyse, de hersenen, het vruchtwater en andere.

Hoewel dit voor veel dieren van toepassing is, tonen onderzoeken met het verwijderen van de nieren aan dat de circulerende renine-activiteit dramatisch daalt tot niveaus die bijna nul zijn.

Afscheiding

De reninesecretie wordt verhoogd door een reeks stimuli die verschijnen wanneer het volume van de extracellulaire vloeistof afneemt, wanneer de arteriële druk afneemt of wanneer de sympathische activiteit in de nierzenuwen toeneemt.

Er zijn verschillende factoren beschreven die verband houden met de regulering van de reninesecretie:

- De renale perfusiedruk gedetecteerd door de baroreceptoren (rekreceptoren) van de afferente arteriole

- Veranderingen in het volume en de samenstelling van de vloeistof die de macula densa bereikt

- Activiteit van de renale sympathische zenuwen

- Prostaglandinen

- Atriaal natriuretisch peptide.

Het baroreceptormechanisme van de afferente arteriole veroorzaakt een afname van de reninesecretie wanneer er een toename is in de druk van de afferente arteriole ter hoogte van het juxtaglomerulaire apparaat. De secretie neemt toe wanneer de baroreceptoractiviteit afneemt naarmate de druk daalt.

Een andere sensor die verband houdt met de regulering van de reninesecretie, wordt gevonden in de macula densa. Hoe hoger de reabsorptiesnelheid van Na + en Cl- en de concentratie van deze elektrolyten in de vloeistof die de macula densa bereikt, hoe lager de reninesecretie en vice versa.

Verhoogde activiteit van renale sympathische zenuwen, evenals van circulerende catecholamines via norepinefrine afgegeven aan sympathische uiteinden in juxtaglomerulaire cellen, verhoogt de reninesecretie.

Prostaglandines, in het bijzonder prostacyclines, stimuleren de reninesecretie door een direct effect op de granulecellen van het juxtaglomerulaire apparaat.

Angiotensine II remt door een negatief feedback-effect de reninesecretie door een direct effect op granulecellen. Een ander hormoon zoals vasopressine remt de reninesecretie.

Atriaal natriuretisch peptide (ANP), dat wordt geproduceerd in de hartboezemspier, remt de reninesecretie.

Het gecombineerde effect van alle stimulerende en remmende factoren is wat de snelheid van reninesecretie bepaalt. Renine wordt uitgescheiden in het nierbloed en verlaat vervolgens de nieren om door het lichaam te circuleren. Er blijft echter een kleine hoeveelheid renine achter in de niervloeistoffen.

Kenmerken

Renine is een enzym dat zelf geen vasoactieve functies heeft. De enige bekende functie van renine is om angiotensinogeen aan het amino-uiteinde af te snijden, waardoor een decapeptide wordt gegenereerd dat angiotensine I wordt genoemd.

Angiotensinogeen is een glycoproteïne uit de groep van α2-globulinen, gesynthetiseerd door de lever en is aanwezig in circulerend bloed.

Aangezien angiotensine I een zeer slechte vasopressoractiviteit heeft en het "stroomafwaarts" door een ander protease moet worden verwerkt, neemt renine deel aan de eerste stappen van bloeddrukregulatie, in een systeem dat bekend staat als renine-angiotensine.

Angiotensine II heeft een zeer korte halfwaardetijd (tussen 1 en 2 minuten). Het wordt snel gemetaboliseerd door verschillende peptidasen die het fragmenteren en sommige van deze fragmenten, zoals angiotensine III, behouden enige vasopressoractiviteit.

De algemene functies van het renine-angiotensinesysteem zijn veelvoudig en kunnen als volgt worden samengevat:

- Arteriolaire vernauwing en toename van systolische en diastolische druk. Angiotensine II is voor deze functie vier tot acht keer krachtiger dan norepinefrine.

- Verhoogde secretie van aldosteron door het directe effect van angiotensine II op de bijnierschors. Het renine-angiotensinesysteem is de belangrijkste regulator van de aldosteronsecretie.

- Vergemakkelijkt de secretie van norepinefrine door direct effect op postganglionische sympathische neuronen.

- Het beïnvloedt de samentrekking van de mesangiale cellen, wat de glomerulaire filtratiesnelheid verlaagt en, door een direct effect op de niertubuli, de reabsorptie van natrium verhoogt.

- Op hersenniveau vermindert dit systeem de gevoeligheid van de baroreceptorreflex, waardoor het vasopressoreffect van angiotensine II wordt versterkt.

- Angiotensine II stimuleert de wateropname door de mechanismen van dorst te bevorderen. Het verhoogt de afscheiding van vasopressine en het hormoon ACTH.

Gerelateerde pathologieën

Het renine-angiotensinesysteem speelt daarom een ​​belangrijke rol bij hypertensieve pathologieën, vooral die van renale oorsprong.

Op deze manier genereert de vernauwing van een van de nierslagaders aanhoudende hypertensie die kan worden omgekeerd als de ischemische (defecte) nier wordt verwijderd of de nierarteriële vernauwing op tijd wordt vrijgegeven.

Een toename van de renineproductie wordt meestal geassocieerd met een eenzijdige vernauwing van de nierslagader die een van de nieren verbindt, wat resulteert in hypertensie. Deze klinische toestand kan het gevolg zijn van aangeboren afwijkingen of andere afwijkingen van de niercirculatie.

De farmacologische manipulatie van dit systeem, naast het gebruik van angiotensine II-receptorblokkers, zijn de fundamentele instrumenten voor de behandeling van arteriële hypertensie.

Hoge bloeddruk is een stille en progressieve ziekte die een groot deel van de wereldbevolking treft, vooral volwassenen ouder dan 50 jaar.

Referenties

1. Akahane, K., Umeyama, H., Nakagawa, S., Moriguchi, I., Hirose, S., Iizuka, K., & Murakami, J. (1985). Driedimensionale structuur van menselijk renine. Hypertensie, 7 (1), 3-12.
2. Davis, J., en Freeman, R. (1976). Mechanismen die de afgifte van renine reguleren. Physiological Reviews, 56 (1), 1-56.
3. Guyton, A., & Hall, J. (2006). Textbook of Medical Physiology (11e ed.). Elsevier Inc.
4. Hackenthal, E., Paul, M., Ganten, D., & Taugner, R. (1990). Morfologie, fysiologie en moleculaire biologie van reninesecretie. Physiological Reviews, 70 (4), 1067-1116.
5. Morris, B. (1992). Moleculaire biologie van renine. I: Gen- en eiwitstructuur, synthese en verwerking. Journal of Hypertension, 10, 209-214.
6. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Harper's Illustrated Biochemistry (28e ed.). McGraw-Hill Medical.
7. West, J. (1998). Fysiologische basis van de medische praktijk (12e ed.). Mexico DF: Redactie Médica Panamericana.