Dio Ⅲ: Bubrežno rukovanje albuminom — od ranih nalaza do sadašnjih koncepata

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

Dio Ⅲ: Bubrežno rukovanje albuminom — od ranih nalaza do sadašnjih koncepata

Jakub Gburek, Bogusława Konopska i Krzysztof Goł ˛ab

KLIKNITE OVDJE DA SE DELITEⅠ & DIO Ⅱ

sažetak:Albuminje glavni protein krvne plazme, limfe, cerebrospinalne i intersticijske tečnosti. Protein sudjeluje u nizu važnih bioloških funkcija, kao što je održavanje pravilnog koloidnog osmotskog tlaka, transport važnih metabolita i antioksidativno djelovanje. Synthesis ofalbuminodvija se uglavnom u jetri, a njegov katabolizam se odvija uglavnom u vaskularnom endotelu mišića, kože i jetre, kao i u tubularnom epitelu bubrega. Dugotrajno istraživanje u ovoj oblasti ocrtalo je glavni put njegovog katabolizma koji uključuje glomerularnu filtraciju, tubularni endocitni unos preko tandema receptora za hvatanje više liganda – manje kompleksni megalin i kubilin-amnion, kao i lizozomsku degradaciju do aminokiselina. Međutim, istraživanja u posljednjih nekoliko decenija pokazuju da u ovom procesu mogu djelovati i dodatni mehanizmi u određenoj mjeri. Direktno preuzimanjealbuminu glomerularnim podocitima preko receptora za kristalizujuće područje imunoglobulina (neonatalni FCreceptor). Dodatno, predloženo je luminalno recikliranje kratkih peptida u krvotok i/ili natrag u tubularni lumen ili transcitoza cijelih molekula. U članku se razmatraju molekularni aspekti ovih procesa i izlažu se glavni nalazi i kontroverze koje su nastale u svjetlu istraživanja u posljednjoj deceniji. Njihova bolja karakterizacija je neophodna za dalja istraživanja patofiziologije proteinurijebubrežnineuspjeh i razvoj efikasnih terapijskih strategija.

Ključne riječi:albumin; bubrežnikatabolizam proteina; proksimalni tubul bubrega; proteinurija; megalin;cubilin

bubrežno rukovanje albuminom sacistanche

4. Intracelularni transport i degradacija albumina

4.1. Transport do lizozoma i degradacija

Intracelularni tok odalbuminodvija se putem vezikularnog transporta. Zahvaljujući ranim eksperimentima, već je otkriveno da sortiranjealbumin, njegovih receptora i samih vezikula usko je povezana sa zakiseljavanjem njihove okoline. Alkalizacija vezikula rastvorom bafilomicina Al ili NHACl dovela je do brzog smanjenjaalbuminapsorpcija, čak i pri niskim koncentracijama. U isto vrijeme, oba slomalbuminu lizozomima i usporavanje reciklaže receptora na ćelijsku membranu [48,49,86].

Zakiseljavanje vezikula u početku je praćeno disocijacijom klatrinskog omotača i formiranjem ranih endosoma. Dalje zakiseljavanje dovodi do disocijacijealbuminod kompleksa sa megalinom i kubilinom, i pupanja gustih apikalnih tubula koji vraćaju receptore na površinu ćelije. Disocijacija kompleksa je već uočena ispod pH=6.5 [26,75,81].

Posljednjih godina identificirani su transporteri uključeni u acidifikaciju endocitnih vezikula. V-ATPaza koja se nalazi u membrani ove organele uključena je u proces prenosa protona unutar endosoma [87]. S druge strane, potrebno je uvesti negativne ione kako bi se kompenzirao potencijal endosomalne membrane. U ćelijama proksimalnih tubula, hloridni CLC-5 kanali igraju važnu ulogu u transportu suprotnog jona. Pokazalo se da je CLC-5 povezan saalbumin-sadrže endozome. Ne može se naći u endozomima koji sadrže dekstran, iako je V-ATP-također prisutan u oba tipa endozoma. Smanjenje CLC-5 izraza inhibiraalbuminendocitoza u proksimalnom tubulu, ali ne utiče na prvu fazu endocitoze dekstrana. Studija provedena na miševima s nokautom gena CLC-5 potvrdila je njegovu važnost u recirkulaciji megalina i kubilina. Učešće CLC-5 u procesu endocitoze je takođe od interesa za nasljedne bubrežne bolesti. Dentova bolest, kod koje je jedan od prvih simptoma proteinurija, uzrokovana je mutacijom CLC-5 kodirajućeg gena [88,89].

Na*/Ht antiporteri (natrijum/proton izmjenjivači—NHE), koji uklanjaju H ione iz unutrašnjosti ćelije uz istovremeni unos Nat jona, također su uključeni u acidifikaciju okoline endosomalnih vezikula. Oni prenose molekule koji se nalaze u plazma membrani mnogih ćelija, a njihov zadatak je da održavaju ispravan pH unutar ćelije. Ovi proteini se sastoje od dva funkcionalna domena, odnosno hidrofobnog domena koji sadrži nekoliko transmembranskih sekvenci i hidrofilnog domena odgovornog za regulaciju njihove transportne aktivnosti [90]. Protein NHE-3 eksprimiran je u epitelnim ćelijama crijeva i u proksimalnom dijelububrežnitubule, uvijek na apikalnoj strani. Može cirkulirati između stanične membrane i ranog endosomalnog odjeljka, doprinoseći zakiseljavanju sadržaja vezikula. Internalizacija NHE-3 transportera se dešava preko klatrinskih vezikula [91]. NHE-3 je vjerovatno uključen u apsorpciju Na jona u ovim ćelijama. Endosomalni NHE-3 igraju glavnu ulogu u procesualbuminendocitoza molekula. Na plus gradijent preko endosomalnog okruženja bi se trebao raspršiti duž endosomalnog puta, i stoga bi NHE3 trebao biti važan za rane korake endocitoze, vjerovatno prije stadijuma(a) gdje H plus -ATPaza vrši svoju funkciju [91]. NHE-3 inhibitori izazivaju smetnje u acidifikaciji ranih vezikula, što znatno odlaže procesalbuminendocitoza. Ovi poremećaji se djelimično objašnjavaju usporenim povratkom receptora na ćelijsku membranu zbog poremećaja u procesu njihove disocijacije. Drugi razlog može biti poremećaj formiranja i fuzije transportnih vezikula kroz alkalizaciju. Osim toga, otkriveno je da je NHE-3 odgovoran samo za snižavanje pH vrijednosti u vrlo ranoj fazi endocitoze. Njegova farmakološka inhibicija dovodi do značajnog smanjenja efikasnosti ovog procesa [92]. Dodatno, gojaznost može smanjiti ekspresiju NHE-3 i Na*/K plus ATPaze zbog sniženog nivoa p-Akt faktora i posljedično smanjitialbuminreapsorpciju i endocitozu [93]. Štaviše, značajan skup NHE-3 postoji kao multimerni kompleks sa megalinom u rubu četkice proksimalnog tubula [94]. Postoji nekoliko mehanizama regulacije endocitoze. Međutim, u slučajualbuminreapsorpciju, oni su slabo shvaćeni.

Kalcijumovi joni ne utiču direktno na ovaj proces. Promjena citoplazmatske koncentracije Ca²iona samo neznatno utičealbuminpreuzimanje. Međutim, njihovo potpuno uklanjanje iz ekstracelularnog prostora dovodi do značajnog smanjenja sposobnosti uzimanja proteina (Km se povećava sa 0.1.10-6na 2.5.10-6M), bez uticaj na maksimalnu brzinu apsorpcije. Prisustvo jona kalcijuma verovatno će odrediti efikasnost prvog stadijuma endocitoze, tj. vezivanja liganda preko receptora [95]. Poznato je da stimulacija protein kinaze A(PKA) cikličkim adenozin monofosfatom (cAMP), forskolinom ili paratiroidnim hormonom dovodi do smanjenja ukupnogalbuminsposobnost ponovnog preuzimanja, ali ne mijenja afinitet proteina prema receptoru. Ovaj osnovni mehanizam vezan za alkalizaciju ranih endosoma zavisi od prisustva cAMP. Efekat fosfatidilinozitol 3-kinaze (PI-3K) naalbuminendocitoza je takođe prijavljena [92,96]. Inhibicija njegove aktivnosti upotrebom vortmanina značajno slabi efikasnost ovog procesa. Aktivnost fosfatidilinozitol3-kinaze povezana je sa fazom internalizacije liganda. Proteini G su također uključeni u signalnu kaskadu povezanu salbumininternalizacija. Usvajanjealbuminje povećan u epitelnim ćelijama oposuma bubrega (OK ćelije) transficiranim genom G. i3 podjedinice. Ovaj efekat je potisnut toksinom pertusisa kako se koncentracija i vrijeme inkubacije povećavaju. Stoga se čini da je uloga G proteina usko povezana sa regulacijom procesa vezikularnog transporta [56,97,98].

cistanche muske beneficije

4.2. Lizozomska degradacija

Lizozomalna hidroliza proteina odvija se uz učešće skupa lizosomskih proteaza, koje se zajednički nazivaju katepsini. Najvažnija uloga u razgradnji proteina pripisuje se katepsinima B, H i L. Ove hidrolaze se transportuju u obliku proenzima do ranih endocitnih vezikula koje uključuju manoza{0}}fosfatni receptor i aktiviraju se kako sazrijevaju. Djelomična hidroliza proteina se događa već u endosomima, međutim, masivna degradacija se odvija samo u lizosomima. Imuno-citohemijske studije pokazuju da se u epitelnim ćelijama proksimalnog tubula može razlikovati najmanje nekoliko različitih populacija endosoma i lizosoma, u smislu sastava katepsina [99]. Nedavna istraživanja pokazuju da fuzija odalbumin-sadrže endozome sa lizosomima zavise od membranskih receptora ovih organela. Proteinurija se javlja kod miševa sa lizosomskim SCARB2/Limp-2 nokautom, koji pripadaju porodici receptora za čišćenje B-klase, uprkos pravilnoj ekspresiji i internalizacijialbuminreceptori. Pronađeno je kod ovih miševa koji su fluorescentno označenialbuminse efikasno apsorbirao nakon intravenske primjene, ali se nije spojio s lizozomalnim katepsinom B i nije se razgradio. Sličan efekat je uočen i kod miševa divljeg tipa sa masivnom albuminurijom izazvanom ipalbuminprimjene, što ukazuje da, na nivou proksimalnog tubula, ograničeni kapacitet lizozomske degradacije igra važniju ulogu u nastanku albuminurije od sposobnosti njene reapsorpcije [100,101]. Međutim, studija Nielsena et al. [102] otkrili su da je lizozomski kapacitet povećan pod proteinurijom u mišjem modelu fokalne segmentalne glomeruloskleroze (FSGS), podržavajući prethodne nalaze da se kapacitet lizozoma za varenje može povećati pod proteinurijom [99].

Veliki dio eksperimentalnih podataka sugerira da proteini——uključujućialbumin— potpuno se razgrađuju u lizosomima do slobodnih aminokiselina, koje se zatim transportuju kroz lizozomalnu i bazolateralnu membranu u krvotok. U eksperimentima koji koriste izolirane, perfuzirane proksimalne tubule zečjih i 125I obilježenih proteina, gotovo sva radioaktivnost perfuzata povezana je s njihovim katabolit2I-mono tirozinom. Slični rezultati su dobijeni pri mjerenju efluksa radioaktivnosti iz odjeljaka bubrega perfuziranih radioaktivno označenim proteinskim preparatima [26,47].

Međutim, rezultati studija u ovom pogledu nisu konzistentni. Neki autori sugeriraju da lizozomska degradacijaalbuminnije potpun, a njegovi proizvodi su pretežno polipeptidni lanci različite dužine, koji se vraćaju u lumen tubula i izlučuju urinom. Osicka i saradnici [103,104] su pokazali da značajne količine peptida potiču iz degradiranih peptida.albuminnalaze se u urinu nakon intravenske primjene 3H-albuminpacovima. Međutim, nisu precizirali veličinu uočenih fragmenata u svojoj studiji.

Slične rezultate su dobili Gudehithlu i sar. [105] intravenskom primjenom 125I-obilježenogalbuminpacovima. Proteini u urinu su precipitirani trihloroctenom kiselinom i podvrgnuti gel filtraciji što je omogućilo određivanje i fragmenata i cijelihalbuminmolekule. Male količine domaćegalbumin(2 posto) i značajne količine njegovih fragmenata (98 posto) molekulske težine od 5-14 kDa pronađene su u urinu. Ovi rezultati su također potvrdili in vitro eksperimente na ljudskim HK-2 ćelijama proksimalnih tubula i ex vivo koristeći perfuzirane bubrege pacova. Iznosalbuminizlučen u obliku cijelih molekula i polipeptida bio je oko 70- puta veći od do sada utvrđenih vrijednosti: Niskomolekularni fragmentialbuminu urinu su također pronađeni u studijama na štakorima s dijabetesom uzrokovanim primjenom streptozotocina [35].

Ova odstupanja mogu biti povezana sa upotrebom radioimunoloških metoda u prethodnim studijama koje ne otkrivaju fragmente polipeptida kojima nedostaju specifični epitopi na primijenjena antitijela, što bi se moglo dogoditi u slučajualbuminproizvodi razgradnje. Vrijedi napomenuti da su takve količinealbuminizlučeno urinom odgovaralo bi filtriranim količinamaalbuminuz pretpostavku relativno velikog GSC-a, kao što je gore diskutovano.

Nedavne studije ukazuju na to daalbuminfragmenti uočeni u urinu nisububrežnikataboliti, ali su učinak slobodne glomerularne filtracije, izbjegavajući tubularnu resorpciju na način koji do sada nije prepoznat. I kod kontrolnih miševa, kao i kod miševa s nokautom kubilina ili megalina, uglavnom niskomolekularnogalbuminmetaboliti su nađeni u urinu nakon 125Ialbuminadministracija. Inhibicija tubularne endocitoze nije utjecala na oblikalbuminprisutan u urinu. Generacija niskomolekularnihalbuminfragmenti su takođe uočeni u plazmi [106].

4.3. TransSCytosis

Uloga transcitoze kao alternativnog načina internalizacijealbuminciljanje su predložili Russo et al. 2009. godine[33]. U njihovoj studiji, pomoću elektronske mikroskopije i koloidnog zlata označenogalbumin, autori su uočili prisustvoalbuminne samo u lizozomima već iu velikim vezikulama prečnika oko 500 nm. Ove strukture su se javljale u cijeloj ćeliji i često su bile spojene s invaginacijom bazolateralne membrane, oslobađajući njen sadržaj u peritubularnu mrežu kapilarnih žila. Integritet molekula je provjeren antitijelima usmjerenim protiv raznihalbuminfragmenti. Autori sugerišu koegzistenciju dva intracelularna mehanizmaalbuminsortiranje u zavisnosti od integriteta molekula. Intaktni proteinski molekuli se brzom i efikasnom transcitozom vraćaju u cirkulaciju, dok se mali dio molekula sa strukturnim promjenama transportuje do lizozoma, gdje se, prema klasičnom modelu, razgrađuju na aminokiselinske ostatke iu tom obliku vraćaju nazad. u cirkulaciju [33,38]. Model je izazvao brojne kontroverze. Protivnici ove teorije, uzimajući u obzir višegodišnje mikroskopsko ispitivanje ćelija proksimalnih tubula, potkopavaju postojanje ovih vrsta vezikula i mogućnost njihove fuzije sa bazolateralnom membranom. Oni sugeriraju da su uočene strukture rezultat artefakata povezanih sa fiksacijom tkiva uranjanjem. Do sada su korištene metode bazirane na perfuziji, koje se smatraju optimalnim [41,107l. S druge strane, nedavne studije na nefrotskim miševima s nokautom podocina, megalina i kubilina pokazuju da endocitoza, ovisno o ovim receptorima, nije značajna za održavanjealbuminhomeostaza. Uprkos potpunoj inhibiciji reapsorpcije u zavisnosti od ovih receptora, plazmaalbuminnivoi su ostali isti [108].

cistanche muske beneficije

5. Zaključci

Bubrezi su odgovorni za oko 10 postoalbuminbazen se svakodnevno katabolizira. Ova frakcija je značajna za homeostazu. Moguće abnormalnosti u funkciji bubrega, koje su u početku uzrokovane tekućim oštećenjem glomerula, mogu na kraju dovesti do ozbiljnog zatajenja ovog organa i posljedično do nepovratnog oštećenja tubula. Sekundarna toksičnost se pripisuje disregulaciji funkcija epitelnih ćelija zbog preopterećenja proteinima u uslovima prekomerne endocitoze u proksimalnim tubulima [10].Renalkatabolizam proteina uključuje filtraciju u glomerulu, adsorpciju i endocitozu u proksimalnim tubulima i intracelularnu hidrolizu ili transcitozu apsorbiranih molekula.

Općenito prihvaćen model pretpostavlja relativno nizak nivo glomerulaalbuminfiltracija zbog svoje relativno velike veličine i niske izoelektrične tačke, efikasne reapsorpcije endocitozom, uključujući receptore megalina i kubilina, vezikularnog transporta do lizozoma i hidrolize do pojedinačnih aminokiselinskih ostataka. U ovom modelu, samo zanemarljiva količinaalbuminse izlučuje urinom, a proizvodi razgradnje se uglavnom vraćaju u cirkulaciju.

Istraživanja koja su sprovedena tokom poslednje decenije dala su mnoga neočekivana zapažanja koja mogu dramatično promeniti poglede na temububrežnialbuminkatabolizam. Iz njih proizlaze alternativni mehanizmi koji utiču i na kvantitativnu i na kvalitativnu sliku ovog procesa. Nove studije ukazuju, između ostalog, na toalbumindo prožimanja može doći sa {{0}} puta većim prinosom nego što je to sugerirano u prethodnim studijama. Predložena vrijednost GSC bi tada bila 0.04, ne ispod 0,001 kao u trenutno prihvaćenom modelu [33]. Druge kontroverze se tiču ​​stepena lizozomske degradacijealbumini smjer izlučivanja metabolita. Neka zapažanja podržavaju gledište da lizozomska proteolizaalbuminuglavnom proizvodi polipeptide s molekulskom težinom od 5-14 kDa, koji se u velikoj mjeri recikliraju u lumen tubula i izlučuju urinom. Izvještaji o fenomenualbumintranscitoze su takođe iznenađujuće. Ovaj mehanizam bi objasnio efikasnu apsorpciju i transport većih količina filtriranogalbumin. Istovremeno, ovi izvještaji sugeriraju da disfunkcije proksimalnih tubula uglavnom doprinose albuminuriji u toku raznih bolesti, a ne, kako se ranije mislilo, glomerulopatija. Aktuelni koncepti i nova saznanja o bubrezimaalbuminrukovanje je sažeto na slici 2.

Novi izvještaji izazvali su burne rasprave u svijetu nauke. Ako se potvrde u daljim studijama, mogu promijeniti poglede na mehanizamalbuminhomeostaza i patomehanizmi bolesti povezanih s albuminurijom, kao što je nefrotski sindrom,bubrežnineuspjeh protiv hipertenzije, dijabetičke nefropatije i kardiovaskularnih bolesti.

Vrijedi napomenuti da su tijekom osnovnih studija o strukturi epitelnih stanica bubrega prikupljeni različiti podaci iz oblasti proksimalne tubularne reapsorpcije, lizozomalnog metabolizma i intracelularne obrade. Postignuća su sažeta u nekoliko odličnih recenzija [109-112].

cistanche muske beneficije

6. Perspektive

Uzimajući u obzir dostupne podatke, smatramo da alternativni modeli do sada nisu dobro dokumentirani te da se razvoj novih terapijskih strategija treba temeljiti na trenutno prihvaćenom konceptu.

Da bi se potvrdio značaj trenutno prihvaćenih i alternativnih koncepata, potrebna su dalja istraživanja. Razvoj novih životinjskih modela i detaljnije kliničke studije, koje uključuju relevantne molekule, kao što su glomerularni proteini, endocitni receptori, vezikularni transporteri i drugi endosomalni/lizozomalni proteini su opravdani.

Reference

1. Evans, TWPregledni članak:Albuminkao lekovito-biološki efekatalbuminnevezano za onkotski pritisak. Aliment.Pharmacol. Ther. 2002, 16 (Suppl.5), 6-11. [CrossRef] [PubMed]

2. Vincent, JL Relevantnostalbuminu modernoj intenzivnoj medicini.Best. 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, JTAll AboutAlbumin: Biohemija, genetika i medicinske primjene; Academic Press: San Diego, CA, SAD, 1996.

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

6. Quinlan, GJMartin, GS; Evans, TWAlbumin: Biohemijska svojstva i terapeutski potencijal.Hepatologija 2005,41,1211-1219. [CrossRef]

7. Nicholson,JP;Wolmarans,MR;Park,GRUlogaalbuminu kritičnoj bolesti.Br.J.Anaest.2000,85,599-610.[CrossRef] [PubMed]

8. Powers, KA; Kapus, A.; Khadaroo, RG; He, R.; Marshall, JC; Lindsay, TF; Rotstein, ODT, dvadeset pet postoalbuminsprječava ozljede pluća nakon šoka/reanimacije. Crit. Care Med.2003,31,2355-2363.[CrossRef][PubMed]