Del 3: Ledvično ravnanje z albuminom – od zgodnjih ugotovitev do trenutnih konceptov

Kontakt:joanna.jia@wecistanche.com/ WhatsApp: 008618081934791

Del 3: Ledvično ravnanje z albuminom – od zgodnjih ugotovitev do trenutnih konceptov

Jakub Gburek, Bogusława Konopska in Krzysztof Goł ˛ab

KLIKNITE TUKAJ ZA DELⅠ & DEL Ⅱ

Povzetek:Albuminje glavni protein krvne plazme, limfe, cerebrospinalne in intersticijske tekočine. Beljakovine sodelujejo pri različnih pomembnih bioloških funkcijah, kot so vzdrževanje ustreznega koloidno-osmotskega tlaka, transport pomembnih metabolitov in antioksidativno delovanje. Sintezaalbuminpoteka predvsem v jetrih, njegov katabolizem pa poteka večinoma v vaskularnem endoteliju mišic, kože in jeter ter v epiteliju tubulov ledvic. Dolgotrajne raziskave na tem področju so začrtale glavno pot njegovega katabolizma, ki vključuje glomerularno filtracijo, tubularni endocitni privzem preko tandema multiligandnega čistilnega receptorja - megalin in kubilin-amnion, ki sta manj kompleksna, kot tudi lizosomsko razgradnjo do aminokislin. Vendar pa raziskave zadnjih nekaj desetletij kažejo, da lahko v tem procesu do neke mere delujejo tudi dodatni mehanizmi. Neposredni vnosalbuminv glomerulnih podocitih preko receptorja za kristalizirajočo regijo imunoglobulinov (neonatalni FCreceptor). Poleg tega je bilo predlagano luminalno recikliranje kratkih peptidov v krvni obtok in/ali nazaj v tubularni lumen ali transcitoza celih molekul. Članek obravnava molekularne vidike teh procesov in predstavlja glavne ugotovitve in polemike, ki se porajajo v luči raziskav v zadnjem desetletju. Njihova boljša karakterizacija je bistvena za nadaljnje raziskave patofiziologije proteinurijeledvičnaneuspeh in razvoj učinkovitih terapevtskih strategij.

Ključne besede:albumin; ledvičnakatabolizem beljakovin; ledvični proksimalni tubul; proteinurija; megalin;kubilin

ledvično ravnanje z albuminomcistanche

4. Znotrajcelični transport in razgradnja albumina

4.1.Transport do lizosomov in razgradnja

Znotrajcelični tokalbuminpoteka skozi vezikularni transport. Zahvaljujoč zgodnjim poskusom je bilo že odkrito, da razvrščanjealbumin, njegovih receptorjev in samih veziklov je tesno povezana z zakisanostjo njihovega okolja. Alkalizacija veziklov z raztopino bafilomicina Al ali NHACl je povzročila hitro zmanjšanjealbuminabsorpcijo, tudi pri nizkih koncentracijah. Hkrati pa tako razčlenitevalbuminv lizosomih in recikliranje receptorjev na celično membrano je bilo upočasnjeno [48,49,86].

Zakisanje veziklov najprej spremlja disociacija klatrinskega plašča in tvorba zgodnjih endosomov. Nadaljnje zakisanje povzroči disociacijoalbuminiz kompleksov z megalinom in kubilinom ter brstenjem gostih apikalnih tubulov, ki obračajo receptorje nazaj na celično površino. Disociacijo kompleksov opazimo že pod pH=6.5 [26,75,81].

V zadnjih letih so identificirali prenašalce, ki sodelujejo pri zakisljevanju endocitnih veziklov. V-ATPaza, ki se nahaja v membrani tega organela, je vključena v proces prenosa protonov znotraj endosoma [87]. Po drugi strani pa je treba vnesti negativne ione za kompenzacijo potenciala endosomske membrane. V celicah proksimalnih tubulov imajo kloridni CLC-5 kanalčki pomembno vlogo pri transportu nasprotnega iona. Dokazano je bilo, da je CLC-5 povezan zalbumin-ki vsebujejo endosome. Ni ga mogoče najti v endosomih, ki vsebujejo dekstran, čeprav je V-ATP-prisoten tudi v obeh vrstah endosomov. Znižanje izraza CLC-5 zaviraalbuminendocitozo v proksimalnem tubulu, vendar ne vpliva na prvo fazo endocitoze dekstrana. Študija, izvedena na miših z izločitvijo gena CLC-5, je potrdila njegov pomen pri recirkulaciji megalina in kubilina. Sodelovanje CLC-5 v procesu endocitoze je zanimivo tudi za dedne bolezni ledvic. Dentovo bolezen, pri kateri je eden od prvih simptomov proteinurija, povzroči mutacija kodirnega gena CLC-5 [88,89].

Antiporterji Na*/Ht (izmenjevalci natrija/protona – NHE), ki odstranjujejo ione H iz notranjosti celice s sočasnim prevzemom ionov Nat, so prav tako vključeni v zakisljevanje okolja endosomskih veziklov. Prenašajo molekule, ki jih najdemo v plazemski membrani številnih celic, njihova naloga pa je vzdrževati pravilen pH znotraj celice. Ti proteini so sestavljeni iz dveh funkcionalnih domen, in sicer hidrofobne domene, ki vsebuje več transmembranskih sekvenc, in hidrofilne domene, odgovorne za regulacijo njihove transportne aktivnosti [90]. Protein NHE-3 se izraža v črevesnih epitelijskih celicah in v proksimalnihledvičnatubule, vedno na apikalni strani. Sposoben je krožiti med celično membrano in zgodnjim endosomskim predelom, kar prispeva k zakisanosti vsebine vezikla. Internalizacija prenašalca NHE-3 poteka preko klatrinskih veziklov [91]. NHE-3 je verjetno vključen v absorpcijo Na ionov v teh celicah. Endosomski NHE-3 igrajo pomembno vlogo v procesualbuminendocitoza molekul. Gradient Na plus v endosomskem okolju naj bi se razpršil vzdolž endosomske poti, zato bi moral biti NHE3 pomemben za zgodnje korake endocitoze, po možnosti pred stopnjo(-ami), kjer H plus -ATPaza izvaja svojo funkcijo [91]. Zaviralci NHE-3 povzročajo motnje v zakisljevanju zgodnjih veziklov, kar precej upočasni procesalbuminendocitoza. Te motnje je delno razloženo z upočasnjenim vračanjem receptorjev na celično membrano zaradi motenj v procesu njihove disociacije. Drug razlog je lahko motnja tvorbe in fuzije transportnih veziklov zaradi alkalizacije. Poleg tega je bilo ugotovljeno, da je NHE-3 odgovoren le za znižanje pH v zelo zgodnji fazi endocitoze. Njegova farmakološka inhibicija povzroči znatno zmanjšanje učinkovitosti tega procesa [92]. Poleg tega lahko debelost zmanjša izražanje NHE-3 in Na*/K plus ATPaze zaradi znižanih ravni faktorja p-Akt in posledično zmanjšaalbuminreabsorpcijo in endocitozo [93]. Poleg tega obstaja pomemben bazen NHE-3 kot multimerni kompleks z megalinom v krtačastem robu proksimalnega tubula [94]. Obstaja več mehanizmov regulacije endocitoze. Vendar pa v primerualbuminreabsorpcije, so slabo razumljeni.

Kalcijevi ioni ne vplivajo neposredno na ta proces. Sprememba citoplazemske koncentracije Ca²ionov le malo vplivaalbuminprevzem. Vendar njihova popolna odstranitev iz zunajceličnega prostora povzroči izrazito zmanjšanje sposobnosti privzema beljakovin (Km se poveča z 0.1.10-6na 2,5.10-6M), brez učinek na največjo stopnjo absorpcije. Prisotnost kalcijevih ionov bo verjetno določila učinkovitost prve stopnje endocitoze, tj. vezavo ligandov na receptorje [95]. Znano je, da stimulacija protein kinaze A (PKA) s cikličnim adenozin monofosfatom (cAMP), forskolinom ali obščitničnim hormonom povzroči zmanjšanje celotnegaalbuminsposobnost ponovnega privzema, vendar ne spremeni afinitete proteina za receptor. Ta osnovni mehanizem, povezan z alkalizacijo zgodnjih endosomov, je odvisen od prisotnosti cAMP. Učinek fosfatidilinozitol 3-kinaze (PI-3K) naalbuminporočali so tudi o endocitozi [92,96]. Zaviranje njegove aktivnosti z uporabo wortmanina znatno oslabi učinkovitost tega procesa. Aktivnost fosfatidilinozitol3-kinaze je povezana s fazo internalizacije ligandov. Proteini G so prav tako vključeni v signalno kaskado, povezano zalbuminponotranjenje. Prevzemalbuminse poveča v epitelnih celicah ledvic oposuma (celice OK), transficiranih z genom podenote G. i3. Ta učinek je zadušil oslovski toksin, ko sta se koncentracija in čas inkubacije povečala. Tako se zdi, da je vloga G proteinov tesno povezana z regulacijo vezikularnih transportnih procesov [56,97,98].

cistanche moške koristi

4.2. Lizosomska razgradnja

Lizosomska hidroliza beljakovin poteka s sodelovanjem niza lizosomskih proteaz, ki jih skupaj imenujemo katepsini. Najpomembnejšo vlogo pri razgradnji beljakovin pripisujejo katepsinom B, H in L. Te hidrolaze se v obliki proencimov prenašajo v zgodnje endocitne vezikle, ki vključujejo receptor za manozo-6-fosfat, in se aktivirajo, ko dozorijo. Delna hidroliza proteinov poteka že v endosomih, vendar se množična razgradnja odvija šele v lizosomih. Imunocitokemijske študije kažejo, da je v epitelijskih celicah proksimalnega tubula mogoče razlikovati vsaj več različnih populacij endosomov in lizosomov glede na sestavo katepsina [99]. Nedavne študije kažejo, da zlitjealbumin-vsebnost endosomov z lizosomi je odvisna od membranskih receptorjev teh organelov. Proteinurija se pojavi pri miših z lizosomskim izpadom SCARB2/Limp-2, ki spadajo v družino čistilnih receptorjev razreda B, kljub pravilnemu izražanju in internalizacijialbuminreceptorji. Pri teh miših je bilo ugotovljeno, da so fluorescentno označenialbuminse je po intravenskem dajanju učinkovito absorbiral, vendar se ni povezal z lizosomskim katepsinom B in se ni razgradil. Podoben učinek so opazili tudi pri miših divjega tipa z masivno albuminurijo, povzročeno z ipalbumindajanja, kar kaže, da ima na ravni proksimalnega tubula omejena sposobnost lizosomske razgradnje pomembnejšo vlogo pri razvoju albuminurije kot sposobnost njene reabsorpcije [100,101]. Vendar pa študija Nielsena et al. [102] so razkrili, da se lizosomska zmogljivost poveča pod proteinurijo v mišjem modelu fokalne segmentne glomeruloskleroze (FSGS), kar podpira prejšnje ugotovitve, da se lizosomska prebavna zmogljivost lahko poveča pod proteinurijo [99].

Veliko eksperimentalnih podatkov kaže, da beljakovine——vključnoalbumin— se v lizosomih popolnoma razgradijo na proste aminokisline, ki se nato prenesejo skozi lizosomsko in bazolateralno membrano v krvni obtok. V poskusih z uporabo izoliranih, perfuziranih proksimalnih tubulov kunčjih in z 125I označenih proteinov je skoraj vsa radioaktivnost perfuzata povezana z njihovim katabolitom2I-monotirozinom. Podobni rezultati so bili pridobljeni pri merjenju izliva radioaktivnosti iz delov ledvic, perfundiranih z radioaktivno označenimi proteinskimi pripravki [26,47].

Vendar rezultati študij v zvezi s tem niso dosledni. Nekateri avtorji menijo, da je lizosomska razgradnjaalbuminni popoln, njegovi produkti pa so pretežno polipeptidne verige različnih dolžin, ki se vrnejo v lumen tubula in izločijo z urinom. Osicka et al [103,104] so dokazali, da znatne količine peptidov, pridobljenih iz razgrajenihalbuminnajdemo v urinu po intravenskem dajanju 3H-albuminna podgane. Vendar v svoji študiji niso navedli velikosti opazovanih fragmentov.

Podobne rezultate so dobili Gudehithlu et al. [105] z intravenskim dajanjem 125I-označenegaalbuminna podgane. Beljakovine v urinu smo oborili s trikloroocetno kislino in podvrgli gelski filtraciji, kar je omogočilo določitev tako fragmentov kot celegaalbuminmolekule. Majhne količine domačegaalbumin(2 odstotka) in znatne količine njegovih fragmentov (98 odstotkov) z molekulsko maso 5-14 kDa so bile najdene v urinu. Ti rezultati so potrdili tudi poskuse in vitro na človeških celicah proksimalnih tubulov HK-2 in ex vivo z uporabo perfundiranih ledvic podgan. Znesekalbuminizločenega v obliki celih molekul in polipeptidov je bil približno 70--krat večji od do sedaj ugotovljenih vrednosti: Nizkomolekularni fragmentialbuminv urinu so odkrili tudi v študijah na podganah s sladkorno boleznijo, ki jo je povzročilo dajanje streptozotocina [35].

Ta odstopanja so lahko povezana z uporabo radioimunoloških metod v prejšnjih študijah, ki ne odkrijejo polipeptidnih fragmentov brez specifičnih epitopov za uporabljena protitelesa, kar bi se lahko zgodilo v primerualbuminprodukti razgradnje. Omeniti velja, da takšne količinealbuminizločeno z urinom bi ustrezalo količinam filtriranegaalbuminob predpostavki razmeroma velikega GSC, kot je razloženo zgoraj.

Nedavne študije kažejo, daalbumindelci, opaženi v urinu, nisoledvičnakataboliti, ampak so učinek proste glomerulne filtracije, ki se izogne ​​tubulni resorpciji na način, ki do sedaj ni bil priznan. Tako pri kontrolnih miših kot tudi pri miših s kubilinskim ali megalinskim knockoutom, predvsem nizkomolekularnimalbuminpresnovke so našli v urinu po 125Ialbuminadministracija. Inhibicija tubularne endocitoze ni vplivala na oblikoalbuminprisoten v urinu. Generacija nizkomolekularnihalbuminfragmente so opazili tudi v plazmi [106].

4.3. Transcitoza

Vloga transcitoze kot alternativnega načina ponotranjenjaalbuminciljanje so predlagali Russo et al. leta 2009[33]. V svoji študiji z uporabo elektronske mikroskopije in koloidnega zlata označenegaalbumin, so avtorji opazili prisotnostalbuminne le v lizosomih, ampak tudi v velikih veziklih s premerom okoli 500 nm. Te strukture so se pojavile po vsej celici in so bile pogosto spojene z invaginacijo bazolateralne membrane, pri čemer se je njena vsebina sprostila v peritubularno mrežo kapilarnih žil. Celovitost molekul so preverili s pomočjo protiteles, usmerjenih proti različnimalbuminfragmenti. Avtorji predlagajo soobstoj dveh intracelularnih mehanizmovalbuminrazvrščanje glede na celovitost molekul. Nepoškodovane beljakovinske molekule se s hitro in učinkovito transcitozo vrnejo v obtok, manjši del strukturno spremenjenih molekul pa se transportira v lizosome, kjer se po klasičnem modelu razgradijo na aminokislinske ostanke in se v tej obliki vrnejo nazaj. na krvni obtok [33,38]. Model je sprožil številne polemike. Nasprotniki te teorije, ob upoštevanju dolgoletnega mikroskopskega pregleda celic proksimalnih tubulov, spodkopavajo obstoj teh vrst veziklov in možnost njihovega zlitja z bazolateralno membrano. Predlagajo, da so opazovane strukture rezultat artefaktov, povezanih s fiksacijo tkiva s potopitvijo. Doslej so bile uporabljene metode, ki temeljijo na perfuziji in veljajo za optimalne [41,107l. Po drugi strani pa nedavne študije na nefrotičnih miših z izpadom podocina, megalina in kubilina kažejo, da endocitoza, ki je odvisna od teh receptorjev, ni pomembna za vzdrževanjealbuminhomeostazo. Kljub popolni inhibiciji reabsorpcije, ki je odvisna od teh receptorjev, plazmaalbuminravni so ostale enake [108].

cistanche moške koristi

5. Sklepi

Ledvice so odgovorne za približno 10 odstotkovalbuminbazen dnevno katabolizira. Ta delež je pomemben za homeostazo. Morebitne nepravilnosti v delovanju ledvic, ki so sprva posledica stalne poškodbe glomerulov, lahko sčasoma privedejo do hude odpovedi tega organa in posledično do nepopravljive okvare tubulov. Sekundarno toksičnost pripisujejo disregulaciji funkcij epitelijskih celic zaradi preobremenitve z beljakovinami v pogojih čezmerne endocitoze v proksimalnih tubulih [10].ledvičnakatabolizem beljakovin vključuje filtracijo v glomerulih, adsorpcijo in endocitozo v proksimalnih tubulih ter znotrajcelično hidrolizo ali transcitozo absorbiranih molekul.

Splošno sprejeti model predpostavlja relativno nizko raven glomerulovalbuminfiltracijo zaradi relativno velike velikosti in nizke izoelektrične točke, učinkovito reabsorpcijo z endocitozo, ki vključuje megalinske in kubilinske receptorje, vezikularni transport do lizosomov in hidrolizo do posameznih aminokislinskih ostankov. Pri tem modelu le zanemarljiva količinaalbuminse izloči z urinom, razgradni produkti pa se večinoma vrnejo v krvni obtok.

Študije, ki so bile izvedene v zadnjem desetletju, so prinesle veliko nepričakovanih ugotovitev, ki lahko dramatično spremenijo poglede na temoledvičnaalbuminkatabolizem. Iz njih izhajajo alternativni mehanizmi, ki vplivajo tako na kvantitativno kot kvalitativno podobo tega procesa. Nove študije med drugim kažejo, daalbumindo prepustnosti lahko pride pri {{0}}krat večjem izkoristku, kot so predlagale prejšnje študije. Predlagana vrednost GSC bi bila potem 0.04, ne pod 0,001 kot v trenutno sprejetem modelu [33]. Druge polemike se nanašajo na stopnjo lizosomske razgradnjealbuminin smer izločanja metabolitov. Nekatera opažanja podpirajo mnenje, da lizosomska proteolizaalbuminv glavnem proizvaja polipeptide z molekulsko maso 5-14 kDa, ki se večinoma reciklirajo v lumen tubula in izločijo z urinom. Poročila o fenomenualbuminpresenetljive so tudi transcitoze. Ta mehanizem bi pojasnil učinkovito absorpcijo in transport večjih količin filtriranegaalbumin. Hkrati ta poročila kažejo, da disfunkcije proksimalnih tubulov v glavnem prispevajo k albuminuriji v poteku različnih bolezni in ne, kot se je prej mislilo, glomerulopatij. Trenutni koncepti in nova dognanja o ledvičnialbuminravnanje so povzeti na sliki 2.

Nova poročila so sprožila burno razpravo v svetu znanosti. Če bodo potrjene v nadaljnjih študijah, bodo morda spremenile poglede na mehanizemalbuminhomeostaza in patomehanizmi bolezni, povezanih z albuminurijo, kot je nefrotski sindrom,ledvičnaneuspeh pri hipertenziji, diabetični nefropatiji in srčno-žilnih boleznih.

Omeniti velja, da so bili med temeljnimi študijami zgradbe epitelijskih celic ledvic zbrani različni podatki s področja proksimalne tubularne reabsorpcije, lizosomskega metabolizma in intracelularnega procesiranja. Dosežki so bili povzeti v več odličnih ocenah [109-112].

cistanche moške koristi

6. Perspektive

Glede na razpoložljive podatke menimo, da alternativni modeli še niso dobro dokumentirani in bi moral razvoj novih terapevtskih strategij temeljiti na trenutno sprejetem konceptu.

Da bi preverili pomen trenutno sprejetih in alternativnih konceptov, so potrebne nadaljnje preiskave. Upravičeni so razvoj novih živalskih modelov in podrobnejših kliničnih študij, ki vključujejo ustrezne molekule, kot so glomerularni proteini, endocitni receptorji, vezikularni transporterji in drugi endosomski/lizosomski proteini.

Reference

1. Evans, TW Pregledni članek:Albuminkot zdravilno-biološki učinekalbuminnepovezano z onkotskim tlakom. Aliment.Pharmacol. Ther. 2002, 16 (Suppl.5), 6-11. [CrossRef] [PubMed]

2. Vincent, JL Ustreznostalbuminv sodobni medicini intenzivne nege.Najboljše. Prakt. Res. Clin.Anaesthesiol.2009, 23, 183-191. [CrossRef] [PubMed]

3. Miller, A.; Jedrzejczak, WWAlbumina—Funkcje biologiczne i znaczenie kliniczne. Postepy Hig. Med. Dosw. 2001,55,17-36.

4. Peters, JTA Vse oAlbumin: biokemija, genetika in medicinske aplikacije; Academic Press: San Diego, CA, ZDA, 1996.

5. Artali, R.; Bombieri, G; Calabi, L.; Del Pra, A. Študija molekularne dinamike človeškega serumaalbuminvezna mesta. Farmaco 2005, 60, 485-495.[Crossref]

6. Quinlan, GJMartin, GS; Evans, TWAlbumin: Biokemijske lastnosti in terapevtski potencial. Hepatologija 2005,41,1211-1219. [CrossRef]

7. Nicholson, JP; Wolmarans, MR; Park, GR Vlogaalbuminv kritični bolezni.Br.J.Anaest.2000,85,599-610.[CrossRef] [PubMed]

8. Powers, KA; Kapus, A.; Khadaroo, RG; He, R.; Marshall, JC; Lindsay, TF; Rotstein, ODTpetindvajset odstotkovalbuminpreprečuje poškodbo pljuč po šoku/oživljanju. Crit. Care Med.2003,31,2355-2363.[CrossRef][PubMed]