- Struttura
- Produzione
- Macula densa
- Cellule mesangiali
- Cellule granulari
- Secrezione
- Caratteristiche
- Patologie correlate
- Riferimenti
La renina , nota anche come angiotensinogenasa, è un'aspartil proteasi che ha importanti implicazioni nell'omeostasi elettrolitica e nel controllo della pressione sanguigna nei mammiferi.
Questa proteina viene secreta dal rene nel flusso sanguigno ed è responsabile dell'aumento della pressione sanguigna negli animali da esperimento quando vengono iniettati estratti di rene.
Schema rappresentativo del sistema renina-angiotensina nel corpo umano (Fonte: Mikael Häggström tramite Wikimedia Commons)
Trattandosi di una sostanza prodotta da un tessuto e secreta in circolo con un target lontano dal suo sito di produzione, la renina è considerata un ormone.
Gli ormoni possono essere proteine o polipeptidi, avere origine steroidea o derivati dall'amminoacido tirosina. La renina è un ormone proteico in natura e la sua azione catalitica coinvolge la scissione enzimatica di altre proteine (è una proteasi).
Questo ormone fu scoperto alla fine degli anni 1890. Tuttavia, fu solo alla fine degli anni 1990 che la sua origine fisiologica e la sua struttura molecolare furono determinate con precisione.
Struttura
La renina umana è una glicoproteina con attività enzimatica e un peso molecolare di poco superiore a 37 kDa. La molecola è composta da due domini separati da una profonda fenditura all'interno della quale si trova il suo sito attivo.
Entrambi i domini della renina sono simili in sequenza e sono composti principalmente da fogli β-piegati.
Diverse analisi della sequenza di questa proteina rivelano che ha più di 30 residui di amminoacidi basici, comprese varie arginine, lisine e istidine.
Inoltre, è noto che in tutta la struttura si trovano centri idrofobici e grandi superfici idrofile che forniscono stabilità alla proteina in diversi contesti.
Il sito attivo dell'enzima si trova nella fessura formata dai due domini e gli amminoacidi essenziali per la catalisi sono due residui di acido aspartico nelle posizioni 38 e 226, motivo per cui questa è una proteasi "aspartilica".
Produzione
La renina è prodotta nell'apparato iuxtaglomerulare del rene, una struttura specializzata che si trova nel sito di contatto tra il tubulo contorto distale e il suo glomerulo di origine.
Questo apparato è costituito da tre componenti: le cellule dei granuli, le cellule mesangiali extraglomerulari e la macula densa.
Macula densa
La macula densa è costituita da una fila di cellule epiteliali cubiche strettamente unite che rivestono il tubo nel sito di contatto con il glomerulo ed è considerata l'inizio del tubulo contorto distale.
Cellule mesangiali
Le cellule mesangiali extraglomerulari si trovano a formare una regione triangolare tra l'arteriola afferente, l'arteriola efferente e la macula densa, sono considerate un'estensione delle cellule mesangiali glomerulari. Sono anche chiamate cellule agranulari.
Cellule granulari
Le cellule dei granuli sono chiamate cellule juxtaglomerulari e si trovano nelle pareti delle arteriole afferenti ed efferenti e nell'area delle cellule mesangiali extraglomerulari.
Queste cellule granulari sono chiamate dalla presenza di granuli secretori nel loro citoplasma. Granuli contenenti renina, nonché un precursore della renina, pro-renina, che è formato da pre-pro-renina.
La pre-pro-renina è un preormone che ha 406 aminoacidi nell'uomo. Questo preormone subisce una scissione proteolitica post-traduzionale, perdendo così una sequenza di 23 residui alla sua estremità amminoterminale.
La scissione della pre-pro-renina la converte in pro-renina, lunga 383 aminoacidi. La successiva scissione di un'altra sequenza all'estremità N della pro-renina è ciò che dirige la formazione della renina, una proteasi attiva di 340 amminoacidi.
Sia la pro-renina che la renina possono essere secrete nella circolazione, ma pochissima pro-renina viene convertita in renina attiva in questo tessuto connettivo. Gli enzimi responsabili della conversione della pro-renina in renina sono noti come callicreine e catepsine.
Una volta che la renina è secreta in circolo, ha un'emivita non superiore a 80 minuti e la secrezione è altamente regolata.
Oltre al rene, la renina può essere prodotta da altri tessuti o organi come i testicoli, le ovaie, le pareti delle arteriole, la corteccia surrenale, l'ipofisi, il cervello, il liquido amniotico e altri.
Sebbene applicabili a molti animali, gli studi sulla rimozione dei reni mostrano che l'attività della renina circolante scende drasticamente a livelli molto vicini allo zero.
Secrezione
La secrezione di renina è aumentata da una serie di stimoli che compaiono quando il volume del fluido extracellulare diminuisce, quando la pressione arteriosa diminuisce o quando aumenta l'attività simpatica nei nervi renali.
Sono stati descritti diversi fattori legati alla regolazione della secrezione di renina:
- La pressione di perfusione renale rilevata dai barocettori (recettori di stiramento) dell'arteriola afferente
- Cambiamenti nel volume e nella composizione del fluido che raggiunge la macula densa
- Attività dei nervi simpatici renali
- Prostaglandine
- Peptide natriuretico atriale.
Il meccanismo barocettore dell'arteriola afferente determina una diminuzione della secrezione di renina quando si verifica un aumento della pressione dell'arteriola afferente a livello dell'apparato iuxtaglomerulare. La sua secrezione aumenta quando l'attività dei barocettori diminuisce al diminuire della pressione.
Un altro sensore relativo alla regolazione della secrezione di renina si trova nella macula densa. Maggiore è la velocità di riassorbimento di Na + e Cl- e la concentrazione di questi elettroliti nel fluido che raggiunge la macula densa, minore è la secrezione di renina e viceversa.
L'aumentata attività dei nervi simpatici renali, nonché delle catecolamine circolanti attraverso la noradrenalina rilasciata alle terminazioni simpatiche nelle cellule iuxtaglomerulari, aumenta la secrezione di renina.
Le prostaglandine, in particolare le prostacicline, stimolano la secrezione di renina per effetto diretto sui granuli dell'apparato iuxtaglomerulare.
L'angiotensina II, attraverso un effetto di feedback negativo, inibisce la secrezione di renina per effetto diretto sui granuli. Un altro ormone come la vasopressina inibisce la secrezione di renina.
Il peptide natriuretico atriale (ANP), prodotto nel muscolo atriale del cuore, inibisce la secrezione di renina.
L'effetto combinato di tutti i fattori stimolatori e inibitori è ciò che determina la velocità di secrezione della renina. La renina viene secreta nel sangue renale e poi lascia i reni a circolare in tutto il corpo. Tuttavia, una piccola quantità di renina rimane nei fluidi renali.
Caratteristiche
La renina è un enzima che di per sé non ha funzioni vasoattive. L'unica funzione nota della renina è quella di tagliare l'angiotensinogeno all'estremità dell'amino, generando un decapeptide chiamato angiotensina I.
L'angiotensinogeno è una glicoproteina del gruppo delle globuline α2 sintetizzate dal fegato ed è presente nel sangue circolante.
Poiché l'angiotensina I ha un'attività vasopressoria molto scarsa e deve essere processata "a valle" da un'altra proteasi, la renina partecipa alle fasi iniziali della regolazione della pressione sanguigna, in un sistema noto come renina-angiotensina.
L'angiotensina II ha un'emivita molto breve (tra 1 e 2 minuti). Viene rapidamente metabolizzato da varie peptidasi che lo frammentano e alcuni di questi frammenti, come l'angiotensina III, mantengono una certa attività vasopressoria.
Le funzioni generali del sistema renina -angiotensina sono molteplici e possono essere riassunte come segue:
- Costrizione arteriolare e aumento della pressione sistolica e diastolica. L'angiotensina II è da quattro a otto volte più potente della norepinefrina per questa funzione.
- Aumento della secrezione di aldosterone dovuto all'effetto diretto dell'angiotensina II sulla corteccia surrenale. Il sistema renina-angiotensina è il principale regolatore della secrezione di aldosterone.
- Facilita la secrezione di noradrenalina per effetto diretto sui neuroni simpatici post-gangliari.
- Influenza la contrazione delle cellule mesangiali, che diminuisce la velocità di filtrazione glomerulare e, per un effetto diretto sui tubuli renali, aumenta il riassorbimento del sodio.
- A livello cerebrale, questo sistema riduce la sensibilità del riflesso barocettore, che potenzia l'effetto vasopressore dell'angiotensina II.
- L'angiotensina II stimola l'assunzione di acqua favorendo i meccanismi della sete. Aumenta la secrezione di vasopressina e dell'ormone ACTH.
Patologie correlate
Il sistema renina-angiotensina ha quindi un ruolo importante nelle patologie ipertensive, soprattutto quelle di origine renale.
È così che la costrizione di una delle arterie renali genera ipertensione sostenuta che può essere invertita se il rene ischemico (difettoso) viene rimosso o la costrizione arteriosa renale viene rilasciata nel tempo.
Un aumento della produzione di renina è generalmente associato a una costrizione unilaterale dell'arteria renale che collega uno dei reni, con conseguente ipertensione. Questa condizione clinica può essere dovuta a difetti congeniti o altre anomalie della circolazione renale.
La manipolazione farmacologica di questo sistema, oltre all'utilizzo di bloccanti del recettore dell'angiotensina II, sono gli strumenti fondamentali per il trattamento dell'ipertensione arteriosa.
L'ipertensione è una malattia silenziosa e progressiva che colpisce gran parte della popolazione mondiale, in particolare gli adulti oltre i 50 anni di età.
Riferimenti
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