و الرينين ، والمعروف أيضا باسم angiotensinogenasa، هو الأنزيم البروتيني aspartyl التي لها آثار هامة في التوازن المنحل بالكهرباء والسيطرة على ضغط الدم في الثدييات.
يُفرز هذا البروتين من الكلى إلى مجرى الدم وهو مسؤول عن زيادة ضغط الدم في حيوانات التجارب عند حقن مستخلصات الكلى.
مخطط تمثيلي لنظام الرينين-أنجيوتنسين في جسم الإنسان (المصدر: ميكائيل هاجستروم عبر ويكيميديا كومنز)
نظرًا لأنه مادة ينتجها نسيج ويتم إفرازه في الدورة الدموية مع هدف بعيد عن موقع إنتاجه ، يعتبر الرينين هرمونًا.
يمكن أن تكون الهرمونات عبارة عن بروتينات أو عديد ببتيدات ، أو لها أصل ستيرويدي أو مشتقة من الحمض الأميني التيروزين. الرينين هو هرمون بروتيني في الطبيعة وينطوي عمله التحفيزي على الانقسام الأنزيمي للبروتينات الأخرى (وهو بروتياز).
تم اكتشاف هذا الهرمون في أواخر تسعينيات القرن التاسع عشر ، ومع ذلك ، لم يتم تحديد أصله الفسيولوجي وبنيته الجزيئية بدقة حتى أواخر التسعينيات.
بناء
الرينين البشري هو بروتين سكري له نشاط إنزيمي ووزن جزيئي يزيد قليلاً عن 37 كيلو دالتون. يتكون الجزيء من مجالين يفصل بينهما شق عميق يقع فيه موقعه النشط.
كلا نطاقي الرينين متشابهان في التسلسل ويتكونان أساسًا من صفائح مطوية β.
تكشف التحليلات المختلفة لتسلسل هذا البروتين أنه يحتوي على أكثر من 30 من بقايا الأحماض الأمينية الأساسية ، بما في ذلك الأرجينين والليسين والهستيدين.
علاوة على ذلك ، من المعروف أن المراكز الكارهة للماء والأسطح الكبيرة المحبة للماء توجد في جميع أنحاء الهيكل الذي يوفر الاستقرار للبروتين في سياقات مختلفة.
يقع الموقع النشط للإنزيم في الشق الذي يتكون من المجالين والأحماض الأمينية الأساسية للتحفيز عبارة عن بقايا حمض الأسبارتيك في الموضعين 38 و 226 ، وهذا هو السبب في أن هذا هو بروتياز "الأسبارتيل".
إنتاج
يتم إنتاج الرينين في الجهاز المجاور للكبيبات في الكلى ، وهو هيكل متخصص موجود في موقع التلامس بين النبيبات الملتوية البعيدة وكبيباتها الأصلية.
يتكون هذا الجهاز من ثلاثة مكونات: الخلايا الحبيبية ، وخلايا المسراق خارج الكبيبة ، والبقعة الكثيفة.
بقعة كثيفة
تتكون البقعة الكثيفة من صف من الخلايا الظهارية المكعبة المتماسكة التي تبطن الأنبوب في موقع التلامس مع الكبيبة وتعتبر بداية النبيب الملتوي البعيد.
خلايا ميسانجيل
تم العثور على خلايا مسراق الكبيبة خارج الكبيبة تشكل منطقة مثلثة بين الشريان الوارد والشريان الصادر والبقعة الكثيفة ، وهي تعتبر امتدادًا للخلايا الكبيبية المسراق. وتسمى أيضًا الخلايا الحبيبية.
الخلايا الحبيبية
تسمى الخلايا الحبيبية بالخلايا المجاورة للكبيبة وتقع في جدران الشرايين الواردة والصادرة وفي منطقة الخلايا خارج الكبيبة.
تسمى هذه الخلايا الحبيبية بوجود حبيبات إفرازية في السيتوبلازم. حبيبات تحتوي على الرينين ، بالإضافة إلى طليعة الرينين ، برو-رينين ، والتي تتكون من ما قبل برو-رينين.
Pre-pro-renin هو هرمون سابق يحتوي على 406 من الأحماض الأمينية في البشر. يخضع هذا الهرمون لانقسام ما بعد التحلل للبروتين ، وبالتالي يفقد سلسلة من 23 بقايا في نهايته النهائية الأمينية.
انقسام ما قبل برو-رينين يحولها إلى برو-رينين ، 383 حمض أميني طويل. الانقسام اللاحق لتسلسل آخر عند الطرف N للبرو-رينين هو ما يوجه تكوين الرينين ، وهو بروتين نشط من الحمض الأميني 340.
يمكن إفراز كل من البرورينين والرينين في الدورة الدموية ، ولكن القليل جدًا من البرورينين يتحول إلى الرينين النشط في هذا النسيج الضام. تُعرف الإنزيمات المسؤولة عن تحويل البرورينين إلى الرينين باسم kallikreins و cathepsins.
بمجرد إفراز الرينين في الدورة الدموية ، يصبح عمر النصف له لا يزيد عن 80 دقيقة ويتم تنظيم الإفراز بدرجة عالية.
بالإضافة إلى الكلى ، يمكن أن تنتج الرينين أنسجة أو أعضاء أخرى مثل الخصيتين والمبيضين وجدران الشرايين وقشرة الغدة الكظرية والغدة النخامية والدماغ والسائل الأمنيوسي وغيرها.
على الرغم من أنه ينطبق على العديد من الحيوانات ، إلا أن الدراسات التي تنطوي على إزالة الكلى تظهر أن نشاط الرينين في الدورة الدموية ينخفض بشكل كبير إلى مستويات قريبة جدًا من الصفر.
إفراز
يزداد إفراز الرينين من خلال سلسلة من المحفزات التي تظهر عندما ينخفض حجم السائل خارج الخلية ، أو عندما ينخفض الضغط الشرياني أو عندما يزداد النشاط الودي في الأعصاب الكلوية.
تم وصف العديد من العوامل المتعلقة بتنظيم إفراز الرينين:
- ضغط التروية الكلوي المكتشفة بواسطة مستقبلات الضغط (مستقبلات التمدد) للشريان الوارد
- التغيرات في حجم وتركيب السائل الذي يصل إلى كثافة البقعة
- نشاط الأعصاب السمبثاوية الكلوية
- البروستاجلاندين
- الببتيد الأذيني المدر للصوديوم.
تتسبب آلية مستقبلات الضغط للشريان الوارد في انخفاض في إفراز الرينين عندما يكون هناك زيادة في ضغط الشريان الوارد على مستوى الجهاز المجاور للكبيبات. يزداد إفرازه عندما ينخفض نشاط مستقبلات الضغط مع انخفاض الضغط.
تم العثور على جهاز استشعار آخر متعلق بتنظيم إفراز الرينين في البقعة الكثيفة. كلما زاد معدل امتصاص الصوديوم والكلور وتركيز هذه الشوارد في السائل الذي يصل إلى كثافة البقعة ، انخفض إفراز الرينين والعكس صحيح.
زيادة نشاط الأعصاب السمبثاوية الكلوية ، وكذلك تنشيط الكاتيكولامينات المنتشرة من خلال إفراز النورابينفرين عند النهايات الودية في الخلايا المجاورة للكبيبات ، مما يزيد من إفراز الرينين.
تحفز البروستاجلاندين ، وتحديداً البروستاسيلينات ، إفراز الرينين من خلال التأثير المباشر على الخلايا الحبيبية للجهاز المجاور للكبيبات.
أنجيوتنسين 2 ، من خلال تأثير ردود الفعل السلبية ، يثبط إفراز الرينين بالتأثير المباشر على الخلايا الحبيبية. هرمون آخر مثل فاسوبريسين يثبط إفراز الرينين.
الببتيد الأذيني الناتريوتريك (ANP) ، الذي يتم إنتاجه في عضلة القلب الأذينية ، يمنع إفراز الرينين.
التأثير المشترك لجميع العوامل المنشطة والمثبطة هو ما يحدد معدل إفراز الرينين. يفرز الرينين في الدم الكلوي ثم يترك الكلى لتنتشر في جميع أنحاء الجسم. ومع ذلك ، تبقى كمية صغيرة من الرينين في سوائل الكلى.
المميزات
الرينين هو إنزيم ليس له وظائف فعالة في الأوعية. إن الوظيفة الوحيدة المعروفة للرينين هي قطع مولد الأنجيوتنسين عند الطرف الأميني ، وتوليد عشاري الببتيد يسمى أنجيوتنسين 1.
مولد الأنجيوتنسين هو بروتين سكري من مجموعة α2 الجلوبيولين المركب بواسطة الكبد وهو موجود في الدورة الدموية.
نظرًا لأن الأنجيوتنسين الأول يعاني من نشاط ضعيف للغاية في ضغط الأوعية ويجب معالجته "في اتجاه مجرى الدم" بواسطة بروتياز آخر ، فإن الرينين يشارك في الخطوات الأولية لتنظيم ضغط الدم ، في نظام يعرف باسم رينين-أنجيوتنسين.
أنجيوتنسين 2 له نصف عمر قصير جدًا (بين دقيقة ودقيقتين). يتم استقلابه بسرعة عن طريق الببتيدات المختلفة التي تفككه وبعض هذه الشظايا ، مثل Angiotensin III ، تحتفظ ببعض نشاط مقبس الأوعية.
الوظائف العامة لنظام الرينين-أنجيوتنسين متعددة ويمكن تلخيصها على النحو التالي:
- انقباض الشرايين وزيادة الضغط الانقباضي والانبساطي. أنجيوتنسين 2 أقوى بأربع إلى ثماني مرات من النوربينفرين لهذه الوظيفة.
- زيادة إفراز الألدوستيرون بسبب التأثير المباشر لأنجيوتنسين 2 على قشرة الغدة الكظرية. نظام الرينين أنجيوتنسين هو المنظم الرئيسي لإفراز الألدوستيرون.
- يسهل إفراز النوربينفرين بالتأثير المباشر على الخلايا العصبية الودية بعد العقدة.
- يؤثر على تقلص الخلايا المسراق ، مما يقلل من معدل الترشيح الكبيبي ، وبالتأثير المباشر على الأنابيب الكلوية ، يزيد من امتصاص الصوديوم.
- على مستوى الدماغ ، يقلل هذا النظام من حساسية منعكس مستقبلات الضغط ، مما يعزز تأثير ضغط الأوعية لأنجيوتنسين 2.
- أنجيوتنسين 2 يحفز تناول الماء عن طريق تعزيز آليات العطش. يزيد من إفراز الفازوبريسين وهرمون ACTH.
الأمراض ذات الصلة
لذلك فإن نظام الرينين أنجيوتنسين له دور مهم في أمراض ارتفاع ضغط الدم ، خاصة تلك التي تنشأ عن الكلى.
هذه هي الطريقة التي يؤدي بها انقباض أحد الشرايين الكلوية إلى ارتفاع ضغط الدم المستمر الذي يمكن عكسه إذا تمت إزالة الكلية الإقفارية (المعيبة) أو تم تحرير انقباض الشرايين الكلوي في الوقت المناسب.
ترتبط زيادة إنتاج الرينين عمومًا بانقباض أحادي الجانب للشريان الكلوي الذي يربط إحدى الكليتين ، مما يؤدي إلى ارتفاع ضغط الدم. قد تكون هذه الحالة السريرية ناتجة عن عيوب خلقية أو تشوهات الدورة الدموية الكلوية.
تعتبر المعالجة الدوائية لهذا النظام ، بالإضافة إلى استخدام حاصرات مستقبلات الأنجيوتنسين 2 ، الأدوات الأساسية لعلاج ارتفاع ضغط الدم الشرياني.
يعد ارتفاع ضغط الدم مرضًا صامتًا ومتطورًا يصيب جزءًا كبيرًا من سكان العالم ، وخاصة البالغين الذين تزيد أعمارهم عن 50 عامًا.
المراجع
- أكاهانا ، ك ، أومياما ، هـ ، ناكاجاوا ، س. ، موريجوتشي ، آي ، هيروس ، س ، إيزوكا ، ك ، موراكامي ، ج. (1985). هيكل ثلاثي الأبعاد للرينين البشري. ارتفاع ضغط الدم ، 7 (1) ، 3-12.
- ديفيس ، ج. ، وفريمان ، ر. (1976). آليات تنظيم إطلاق الرينين. المراجعات الفسيولوجية ، 56 (1) ، 1-56.
- جايتون ، أ ، وهال ، ج. (2006). كتاب علم وظائف الأعضاء الطبي (الطبعة 11). شركة Elsevier Inc.
- هاكنثال ، إي ، بول ، إم ، جانتن ، دي ، وتاوجنر ، ر. (1990). علم التشكل وعلم وظائف الأعضاء والبيولوجيا الجزيئية لإفراز الرينين. المراجعات الفسيولوجية، 70 (4) ، 1067-1116.
- موريس ، ب. (1992). البيولوجيا الجزيئية للرينين. الأول: تركيب الجينات والبروتينات والتوليف والمعالجة. مجلة ارتفاع ضغط الدم ، 10 ، 209-214.
- موراي ر. ، بندر ، د. ، بوثام ، ك. ، كينيلي ، ب. ، رودويل ، ف ، وويل ، ب. (2009). هاربر للكيمياء الحيوية المصورة (الطبعة 28). ماكجرو هيل الطبية.
- ويست ، ج. (1998). الأسس الفسيولوجية للممارسة الطبية (الطبعة الثانية عشر). Mexico DF: الافتتاحية Médica Panamericana.