The renin , juga dikenali sebagai angiotensinogenasa, adalah protease aspartyl yang mempunyai implikasi penting dalam homeostasis elektrolit dan kawalan tekanan darah pada mamalia.
Protein ini dirembeskan dari ginjal ke dalam aliran darah dan bertanggung jawab atas peningkatan tekanan darah pada haiwan percubaan ketika ekstrak ginjal disuntik.
Skema perwakilan sistem Renin-Angiotensin dalam tubuh manusia (Sumber: Mikael Häggström melalui Wikimedia Commons)
Oleh kerana ia adalah zat yang dihasilkan oleh tisu dan dirembes ke dalam peredaran dengan sasaran yang jauh dari tempat pengeluarannya, renin dianggap sebagai hormon.
Hormon boleh berupa protein atau polipeptida, mempunyai asal steroid atau berasal dari asam amino tirosin. Renin adalah hormon protein yang bersifat semula jadi dan tindakan pemangkinnya melibatkan pembelahan enzim protein lain (ia adalah protease).
Hormon ini ditemui pada akhir tahun 1890-an.Namun, pada akhir tahun 1990an, asal usul fisiologi dan struktur molekulnya ditentukan dengan tepat.
Struktur
Renin manusia adalah glikoprotein dengan aktiviti enzimatik dan berat molekul lebih dari 37 kDa. Molekul terdiri daripada dua domain yang dipisahkan oleh celah dalam di mana tapak aktifnya berada.
Kedua-dua domain renin serupa dalam urutan dan terdiri terutamanya dari kepingan berlipat β.
Analisis yang berbeza mengenai urutan protein ini menunjukkan bahawa ia mempunyai lebih daripada 30 sisa asid amino asas, termasuk pelbagai arginin, lisin dan histidin.
Selanjutnya, diketahui bahawa pusat hidrofobik dan permukaan hidrofilik yang besar terdapat di seluruh struktur yang memberikan kestabilan protein dalam konteks yang berbeza.
Tapak aktif enzim terletak di celah yang dibentuk oleh dua domain dan asid amino penting untuk pemangkinan adalah dua residu asid aspartik pada kedudukan 38 dan 226, sebab itulah inilah protease "aspartil".
Pengeluaran
Renin dihasilkan dalam alat juxtaglomerular buah pinggang, struktur khusus yang terdapat di tempat hubungan antara tubulus berbelit-belit distal dan glomerulus asalnya.
Alat ini terdiri daripada tiga komponen: sel granul, sel mesangial extraglomerular, dan macula densa.
Makula lebat
Macula densa terdiri daripada barisan sel epitelium padu yang bersatu erat yang melapisi tiub di tempat bersentuhan dengan glomerulus dan dianggap sebagai permulaan tubulus berbelit-belit distal.
Sel Mesangial
Sel-sel mesangial ekstraglomerular didapati membentuk kawasan segitiga antara afteren arteriole, efferent arteriole dan macula densa, mereka dianggap sebagai lanjutan dari sel-sel mesangial glomerular. Mereka juga dipanggil sel agranular.
Sel berbutir
Sel granul disebut sel juxtaglomerular dan terletak di dinding arteriol aferen dan eferen dan di kawasan sel mesangial ekstraglomerular.
Sel-sel granul ini dipanggil dengan adanya butiran sekretori dalam sitoplasma mereka. Butiran yang mengandungi renin, serta prekursor renin, pro-renin, yang terbentuk dari pra-pro-renin.
Pra-pro-renin adalah prehormone yang mempunyai 406 asid amino pada manusia. Pra-hormon ini mengalami pembelahan proteolitik pasca-translasi, sehingga kehilangan urutan 23 residu pada ujung terminal amino.
Pembelahan pra-pro-renin mengubahnya menjadi pro-renin, panjang 383 asid amino. Pembelahan urutan lain di terminal N-pro-renin adalah yang mengarahkan pembentukan renin, 340 protein amino asid aktif.
Pro-renin dan renin dapat dirembeskan ke dalam peredaran darah, tetapi sangat sedikit pro-renin yang ditukar menjadi renin aktif dalam tisu penghubung ini. Enzim yang bertanggungjawab untuk penukaran pro-renin menjadi renin dikenali sebagai kallikreins dan cathepsins.
Setelah renin disekresikan ke dalam peredaran darah, masa paruh tidak lebih dari 80 minit dan rembesan sangat terkawal.
Selain ginjal, renin dapat dihasilkan oleh tisu atau organ lain seperti testis, ovari, dinding arteriol, korteks adrenal, hipofisis, otak, cairan ketuban, dan lain-lain.
Walaupun berlaku untuk banyak haiwan, kajian yang melibatkan pembuangan buah pinggang menunjukkan bahawa aktiviti renin yang beredar turun secara mendadak ke tahap yang hampir mendekati sifar.
Rembesan
Rembesan renin ditingkatkan oleh serangkaian rangsangan yang muncul ketika volume cairan ekstraselular menurun, ketika tekanan arteri menurun atau ketika aktiviti simpatik pada saraf ginjal meningkat.
Beberapa faktor yang berkaitan dengan peraturan rembesan renin telah dijelaskan:
- Tekanan perfusi ginjal yang dikesan oleh baroreceptor (stretch reseptor) arteriole aferen
- Perubahan isipadu dan komposisi cecair yang mencapai makula densa
- Aktiviti saraf simpatik buah pinggang
- Prostaglandin
- Peptida natriuretik atrium.
Mekanisme baroreceptor arterio aferen menyebabkan penurunan rembesan renin apabila terdapat peningkatan tekanan arteriol aferen pada tahap radas juxtaglomerular. Rembesannya meningkat apabila aktiviti baroreceptor menurun ketika tekanan turun.
Sensor lain yang berkaitan dengan peraturan rembesan renin terdapat di macula densa. Semakin tinggi kadar penyerapan semula Na + dan Cl dan kepekatan elektrolit ini dalam cecair yang mencapai macula densa, semakin rendah rembesan renin dan sebaliknya.
Peningkatan aktiviti saraf simpatik ginjal, serta katekolamin beredar melalui norepinefrin yang dilepaskan pada akhir simpatik pada sel juxtaglomerular, meningkatkan rembesan renin.
Prostaglandin, khususnya prostacyclins, merangsang rembesan renin dengan kesan langsung pada sel granul alat juxtaglomerular.
Angiotensin II, melalui kesan maklum balas negatif, menghalang rembesan renin dengan kesan langsung pada sel granul. Hormon lain seperti vasopressin menghalang rembesan renin.
Peptida natriuretik atrium (ANP), yang dihasilkan di otot atrium jantung, menghalang rembesan renin.
Kesan gabungan dari semua faktor perangsang dan penghambatan inilah yang menentukan kadar rembesan renin. Renin dirembes ke dalam darah ginjal dan kemudian meninggalkan ginjal untuk beredar ke seluruh badan. Walau bagaimanapun, sebilangan kecil renin kekal dalam cecair buah pinggang.
ciri-ciri
Renin adalah enzim yang tidak mempunyai fungsi vasoaktif. Fungsi renin yang hanya diketahui ialah memotong angiotensinogen pada terminal amino, menghasilkan decapeptide yang disebut Angiotensin I.
Angiotensinogen adalah glikoprotein dari kumpulan α2 globulin yang disintesis oleh hati dan terdapat dalam darah yang beredar.
Oleh kerana angiotensin I mempunyai aktiviti vasopresor yang sangat buruk dan mesti diproses "hilir" oleh protease lain, renin mengambil bahagian dalam langkah awal pengaturan tekanan darah, dalam sistem yang dikenal sebagai renin-angiotensin.
Angiotensin II mempunyai jangka hayat yang sangat pendek (antara 1 hingga 2 minit). Ia dimetabolisme dengan cepat oleh pelbagai peptidase yang memecahnya dan beberapa serpihan ini, seperti Angiotensin III, mengekalkan beberapa aktiviti vasopresor.
Fungsi umum sistem renin -angiotensin adalah pelbagai dan dapat diringkaskan seperti berikut:
- Penyempitan arteriol dan peningkatan tekanan sistolik dan diastolik. Angiotensin II adalah empat hingga lapan kali lebih kuat daripada norepinefrin untuk fungsi ini.
- Peningkatan rembesan aldosteron kerana kesan langsung Angiotensin II pada korteks adrenal. Sistem renin-angiotensin adalah pengatur utama rembesan aldosteron.
- Memudahkan rembesan norepinefrin dengan kesan langsung pada neuron simpatik pasca-ganglionik.
- Ini mempengaruhi pengecutan sel mesangial, yang menurunkan kadar penapisan glomerular dan, dengan kesan langsung pada tubulus ginjal, meningkatkan penyerapan semula natrium.
- Pada tahap otak, sistem ini mengurangkan kepekaan refleks baroreceptor, yang meningkatkan kesan vasopresor Angiotensin II.
- Angiotensin II merangsang pengambilan air dengan mempromosikan mekanisme dahaga. Ia meningkatkan rembesan vasopressin dan hormon ACTH.
Patologi berkaitan
Oleh itu, sistem renin-angiotensin mempunyai peranan penting dalam patologi hipertensi, terutamanya yang berasal dari buah pinggang.
Ini adalah bagaimana penyempitan salah satu arteri ginjal menghasilkan hipertensi berterusan yang dapat dibalikkan jika iskemia (cacat) buah pinggang dikeluarkan atau penyempitan arteri ginjal dilepaskan dalam masa.
Peningkatan pengeluaran renin secara amnya dikaitkan dengan penyempitan arteri renal sepihak pada salah satu buah pinggang, yang mengakibatkan hipertensi. Keadaan klinikal ini mungkin disebabkan oleh kecacatan kongenital atau kelainan peredaran buah pinggang yang lain.
Manipulasi farmakologi sistem ini, selain penggunaan penyekat reseptor angiotensin II, adalah alat asas untuk rawatan hipertensi arteri.
Tekanan darah tinggi adalah penyakit senyap dan progresif yang menyerang sebahagian besar penduduk dunia, terutama orang dewasa berusia lebih dari 50 tahun.
Rujukan
- Akahane, K., Umeyama, H., Nakagawa, S., Moriguchi, I., Hirose, S., Iizuka, K., & Murakami, J. (1985). Struktur Tiga Dimensi Manusia Renin. Hipertensi, 7 (1), 3–12.
- Davis, J., & Freeman, R. (1976). Mekanisme Mengatur Pembebasan Renin. Ulasan Fisiologi, 56 (1), 1–56.
- Guyton, A., & Hall, J. (2006). Buku teks Fisiologi Perubatan (edisi ke-11). Elsevier Inc.
- Hackenthal, E., Paul, M., Ganten, D., & Taugner, R. (1990). Morfologi, Fisiologi, dan Biologi Molekul Rembesan Renin. Ulasan Fisiologi, 70 (4), 1067-1116.
- Morris, B. (1992). Biologi Molekul renin. I: Struktur, sintesis dan pemprosesan gen dan protein. Jurnal Hipertensi, 10, 209-214.
- Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Biokimia Ilustrasi Harper (edisi ke-28). Perubatan McGraw-Hill.
- West, J. (1998). Asas Fisiologi Amalan Perubatan (edisi ke-12). Mexico DF: Editorial Médica Panamericana.