Част 3: Бъбречна работа с албумин – от ранни открития до настоящи концепции

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

Част 3: Бъбречна работа с албумин - от ранни открития до настоящи концепции

Якуб Гбурек, Богуслава Конопска и Кшищоф Гол ˛аб

НАТИСНЕТЕ ТУК ЗА РАЗДЕЛЕНИЕⅠ и ЧАСТ Ⅱ

Резюме:Албумине основният протеин на кръвната плазма, лимфата, цереброспиналната и интерстициалната течност. Протеинът участва в редица важни биологични функции, като поддържане на подходящо колоидно осмотично налягане, транспорт на важни метаболити и антиоксидантно действие. Синтез наалбуминпротича главно в черния дроб и неговият катаболизъм се осъществява най-вече в съдовия ендотел на мускулите, кожата и черния дроб, както и в тубуларния епител на бъбреците. Дълготрайно изследване в тази област е очертало основния път на неговия катаболизъм, включващ гломерулна филтрация, тубулно ендоцитно поглъщане чрез тандем мултилиганден акцепторен рецептор - мегалин и кубилин-амнион по-малко сложен, както и лизозомно разграждане до аминокиселини. Изследванията от последните няколко десетилетия обаче показват, че в този процес до известна степен могат да действат и допълнителни механизми. Директно усвояване наалбуминв гломерулни подоцити чрез рецептора за кристализиращата област на имуноглобулините (неонатален FCрецептор) беше демонстрирано. Освен това беше предложено луминално рециклиране на къси пептиди в кръвния поток и/или обратно в тубуларен лумен или трансцитоза на цели молекули. Статията обсъжда молекулярните аспекти на тези процеси и представя основните констатации и противоречия, възникващи в светлината на изследванията, засягащи последното десетилетие. По-доброто им характеризиране е от съществено значение за по-нататъшни изследвания на патофизиологията на протеинуриятабъбречнанеуспех и разработване на ефективни терапевтични стратегии.

Ключови думи:албумин; бъбречнакатаболизъм на протеини; бъбречен проксимален тубул; протеинурия; мегалин; кубилин

бъбречна обработка на албумин сцистанче

4. Вътреклетъчен транспорт и разграждане на албумин

4.1.Транспорт до лизозоми и разграждане

Вътреклетъчният поток наалбуминпротича чрез везикуларен транспорт. Благодарение на ранните експерименти вече е открито, че сортирането наалбумин, неговите рецептори и самите везикули е тясно свързано с подкисляването на тяхната среда. Алкализацията на везикулите с бафиломицин Al или разтвор на NHACl води до бързо намаляване наалбуминабсорбция дори при ниски концентрации. В същото време, както разбивката наалбуминв лизозомите и рециклирането на рецепторите към клетъчната мембрана се забави [48,49,86].

Подкисляването на везикулите първоначално е придружено от дисоциация на клатриновата обвивка и образуване на ранни ендозоми. По-нататъшното подкисляване води до дисоциация наалбуминот комплекси с мегалин и кубилин и пъпкуването на плътни апикални тубули, които обръщат рецепторите обратно към клетъчната повърхност. Дисоциацията на комплексите вече се наблюдава под pH=6.5 [26,75,81].

Транспортерите, участващи в подкисляването на ендоцитните везикули, бяха идентифицирани през последните години. V-ATPase, разположена в мембраната на този органел, участва в процеса на пренос на протони вътре в ендозома [87]. От друга страна е необходимо да се въведат отрицателни йони, за да се компенсира потенциалът на ендозомалната мембрана. В клетките на проксималните тубули хлоридните CLC-5 канали играят важна роля в транспорта на противоположния йон. Доказано е, че CLC-5 е свързан салбумин- съдържащи ендозоми. Не може да се намери в ендозоми, съдържащи декстран, въпреки че V-ATP- също присъства и в двата типа ендозоми. Намаляването на CLC-5 израза възпрепятстваалбуминендоцитоза в проксималния тубул, но не засяга първата фаза на декстрановата ендоцитоза. Проучването, проведено върху мишки с нокаут на CLC-5 гена, потвърди важността му в рециркулацията на мегалин и кубилин. Участието на CLC-5 в процеса на ендоцитоза също представлява интерес за наследствени бъбречни заболявания. Болестта на Дент, при която един от първите симптоми е протеинурията, се причинява от мутация на CLC-5 кодиращия ген [88,89].

Na*/Ht антипортерите (натриеви/протонни обменници — NHEs), които отстраняват Н2 йони от вътрешността на клетката с едновременно поглъщане на Nat йони, също участват в подкисляването на средата на ендозомалните везикули. Те транспортират молекули, намиращи се в плазмената мембрана на много клетки, и тяхната задача е да поддържат правилното рН вътре в клетката. Тези протеини се състоят от два функционални домена, а именно хидрофобен домен, съдържащ няколко трансмембранни последователности и хидрофилен домен, отговорен за регулирането на тяхната транспортна активност [90]. Протеинът NHE-3 се експресира в чревни епителни клетки и в проксималнитебъбречнатубули, винаги от апикалната страна. Той е в състояние да циркулира между клетъчната мембрана и ранния ендозомален компартмент, като допринася за подкисляването на съдържанието на везикулите. Интернализацията на транспортера NHE-3 става чрез клатринови везикули [91]. NHE-3 вероятно участва в абсорбцията на Na йони в тези клетки. Ендозомалните NHE-3 играят основна роля в процеса наалбуминмолекули ендоцитоза. Предполага се, че градиентът на Na плюс през ендозомалната среда се разсейва по ендозомалния път и по този начин NHE3 трябва да бъде важен за ранните етапи на ендоцитозата, вероятно преди етапа(ите), където H плюс -ATPase упражнява своята функция [91]. NHE-3 инхибиторите причиняват смущения в подкисляването на ранните везикули, което значително забавя процеса наалбуминендоцитоза. Тези нарушения се обясняват частично със забавеното връщане на рецепторите към клетъчната мембрана поради нарушения в процеса на тяхната дисоциация. Друга причина може да бъде нарушаването на образуването и сливането на транспортиращите везикули чрез алкализация. Освен това беше установено, че NHE-3 е отговорен само за понижаването на pH в много ранната фаза на ендоцитозата. Фармакологичното му инхибиране води до значително намаляване на ефективността на този процес [92]. Освен това, затлъстяването може да намали експресията на NHE-3 и Na*/K плюс АТФаза поради понижени нива на p-Akt фактор и следователно да намалиалбуминреабсорбция и ендоцитоза [93]. Освен това, значителният пул от NHE-3 съществува като мултимерен комплекс с мегалин в границата на четката на проксималния тубул [94]. Има няколко механизма за регулиране на ендоцитозата. Въпреки това, в случай наалбуминреабсорбция, те са слабо разбрани.

Калциевите йони не влияят пряко на този процес. Промяната в цитоплазмената концентрация на Ca² йони влияе слабоалбуминпоемане. Въпреки това, пълното им отстраняване от извънклетъчното пространство води до значително намаляване на способността за усвояване на протеини (Km нараства от 0.1.10-6до 2,5.10-6M), без ефект върху максималната скорост на абсорбция. Наличието на калциеви йони вероятно ще определи ефективността на първия етап на ендоцитозата, т.е. лигандите, свързващи се с рецептори [95]. Известно е, че стимулирането на протеин киназа A (PKA) от цикличен аденозин монофосфат (cAMP), форсколин или паратироиден хормон води до намаляване на общияалбуминспособност за обратно поемане, но не променя афинитета на протеина към рецептора. Този основен механизъм, свързан с алкализацията на ранните ендозоми, зависи от присъствието на cAMP. Ефектът на фосфатидилинозитол 3-киназата (PI-3K) върхуалбуминсъщо се съобщава за ендоцитоза [92,96]. Инхибирането на неговата активност чрез използването на вортманин значително отслабва ефективността на този процес. Активността на фосфатидилинозитол3-киназата е свързана с фазата на интернализация на лигандите. Протеините G също участват в сигналната каскада, свързана салбумининтернализация. Усвояването наалбуминсе увеличава в епителните бъбречни клетки на опосума (ОК клетки), трансфектирани с гена на G. i3 субединицата. Този ефект се потиска от коклюшния токсин, тъй като концентрацията и инкубационното време се увеличават. По този начин ролята на G протеините изглежда е тясно свързана с регулирането на процесите на везикуларен транспорт [56,97,98].

cistanche мъжки ползи

4.2. Лизозомно разграждане

Лизозомната хидролиза на протеини се осъществява с участието на набор от лизозомни протеази, наричани общо катепсини. Най-важната роля в разграждането на протеините се приписва на катепсините B, H и L. Тези хидролази се транспортират под формата на проензими до ранните ендоцитни везикули, включващи манозо-6-фосфатния рецептор, и се активират, докато узряват. Частична хидролиза на протеини се извършва вече в ендозоми, но масовото разграждане се извършва само в лизозомите. Имуно-цитохимичните изследвания показват, че поне няколко различни популации от ендозоми и лизозоми, по отношение на състава на катепсин, могат да бъдат разграничени в епителните клетки на проксималния тубул [99]. Последните проучвания показват, че сливането наалбумин-съдържащи ендозоми с лизозоми зависи от мембранните рецептори на тези органели. Протеинурия възниква при мишки с лизозомален нокаут на SCARB2/Limp-2, принадлежащи към семейството на B-клас очистващи рецептори, въпреки правилната експресия и интернализация наалбуминрецептори. В тези мишки е установено, че флуоресцентно белязаниалбуминсе абсорбира ефективно след интравенозно приложение, но не се свързва с лизозомния катепсин В и не се разгражда. Подобен ефект се наблюдава и при мишки от див тип с масивна албуминурия, индуцирана от ipалбуминприложение, което показва, че на нивото на проксималния тубул ограниченият капацитет за лизозомно разграждане играе по-важна роля в развитието на албуминурия, отколкото способността за нейната реабсорбция [100,101]. Въпреки това, изследването на Nielsen et al. [102] разкриха, че лизозомният капацитет се увеличава при протеинурия в миши модел на фокална сегментна гломерулосклероза (FSGS), подкрепяйки предишни констатации, че лизозомният смилателен капацитет може да се увеличи при протеинурия [99].

Голяма част от експерименталните данни предполагат, че протеините - включителноалбумин— напълно се разграждат в лизозомите до свободни аминокиселини, които след това се транспортират през лизозомната и базолатералната мембрана към кръвния поток. В експерименти, използващи изолирани, перфузирани проксимални тубули на заешки и белязани с 125I протеини, почти цялата радиоактивност на перфузата е свързана с техния катаболит2I-монотирозин. Подобни резултати са получени при измерване на ефлукса на радиоактивност от бъбречни участъци, перфузирани с радиомаркирани протеинови препарати [26,47].

Резултатите от проучвания в това отношение обаче не са последователни. Някои автори предполагат, че лизозомното разграждане наалбуминне е пълен и неговите продукти са предимно полипептидни вериги с различна дължина, които се връщат в лумена на тубула и се екскретират в урината. Osicka et al [103,104] демонстрират, че значителни количества пептиди, получени от разградениалбуминсе откриват в урината след интравенозно приложение на 3H-албуминна плъхове. Те обаче не уточняват размера на наблюдаваните фрагменти в своето изследване.

Подобни резултати са получени от Gudehithlu et al. [105] чрез интравенозно приложение на белязан с 125Iалбуминна плъхове. Протеините в урината се утаяват с трихлороцетна киселина и се подлагат на гел филтрация, което позволява определянето както на фрагменти, така и на целиалбуминмолекули. Малки количества нативалбумин(2 процента) и значителни количества от неговите фрагменти (98 процента) с молекулно тегло 5-14 kDa бяха открити в урината. Тези резултати също потвърждават in vitro експерименти върху човешки HK-2 проксимални тубулни клетки и ex vivo с използване на перфузирани бъбреци на плъх. Размерът наалбуминекскретиран под формата на цели молекули и полипептиди е около 70-пъти по-висок от стойностите, определени досега: нискомолекулни фрагменти оталбуминв урината са открити и при проучвания при плъхове с диабет, причинен от приложение на стрептозотоцин [35].

Тези несъответствия може да са свързани с използването на радиоимунологични методи в предишни проучвания, които не откриват полипептидни фрагменти без специфични епитопи към приложените антитела, което може да се случи в случай наалбуминпродукти на разграждане. Заслужава да се отбележи, че такива количества оталбуминекскретирани в урината биха съответствали на количествата филтрираниалбуминс допускането за относително голям GSC, както беше обсъдено по-горе.

Последните проучвания показват, чеалбуминфрагменти, наблюдавани в урината, не сабъбречнакатаболити, но са ефектът от свободната гломерулна филтрация, избягвайки тубулната резорбция по начин, който не е признат досега. Както при контролни мишки, така и при мишки с кубилин или мегалин нокаут, главно нискомолекуленалбуминметаболити са открити в урината след 125Iалбуминадминистрация. Инхибирането на тубулната ендоцитоза не повлиява формата наалбуминприсъства в урината. Генериране на нискомолекулниалбуминфрагменти се наблюдават и в плазмата [106].

4.3. Трансцитоза

Ролята на трансцитозата като алтернативен начин за интернализиранеалбуминнасочването беше предложено от Russo et al. през 2009 г[33]. В тяхното изследване, използвайки електронна микроскопия и колоидно злато, белязаноалбумин, авторите наблюдават наличието наалбуминне само в лизозомите, но и в големи везикули с диаметър около 500 nm. Тези структури се срещат в цялата клетка и често се сливат с инвагинацията на базолатералната мембрана, освобождавайки нейното съдържание в перитубулната мрежа от капилярни съдове. Целостта на молекулите беше проверена с помощта на антитела, насочени срещу различниалбуминфрагменти. Авторите предполагат съвместното съществуване на два вътреклетъчни механизмаалбуминсортиране в зависимост от целостта на молекулите. Интактните протеинови молекули се връщат в кръвообращението чрез бърза и ефективна трансцитоза, докато малка част от молекулите, които показват структурни промени, се транспортират до лизозомите, където според класическия модел се разграждат на аминокиселинни остатъци и в тази форма се връщат към циркулацията [33,38]. Моделът предизвика много полемики. Противниците на тази теория, като вземат предвид много години микроскопско изследване на клетки на проксималните тубули, подкопават съществуването на тези видове везикули и възможността за тяхното сливане с базолатералната мембрана. Те предполагат, че наблюдаваните структури са резултат от артефакти, свързани с фиксиране на тъкан чрез потапяне. Досега са използвани методи, базирани на перфузия, считани за оптимални [41,107l. От друга страна, скорошни проучвания върху нефротични мишки с подоцин, мегалин и кубилин нокаут показват, че ендоцитозата, зависима от тези рецептори, не е значима за поддържанеалбуминхомеостаза. Въпреки пълното инхибиране на реабсорбцията в зависимост от тези рецептори, плазматаалбуминнивата остават същите [108].

cistanche мъжки ползи

5. Изводи

Бъбреците са отговорни за около 10 процента оталбуминбасейн катаболизира ежедневно. Тази фракция е важна за хомеостазата. Възможни аномалии на бъбречната функция, първоначално причинени от продължаващо увреждане на гломерулите, в крайна сметка могат да доведат до тежка недостатъчност на този орган и следователно до необратимо тубулно увреждане. Вторичната токсичност се дължи на дисрегулация на функциите на епителните клетки поради претоварване с протеини при условия на прекомерна ендоцитоза в проксималните тубули [10].Бъбречнакатаболизмът на протеините включва филтрация в гломерула, адсорбция и ендоцитоза в проксималните тубули и вътреклетъчна хидролиза или трансцитоза на абсорбирани молекули.

Общоприетият модел предполага относително ниско ниво на гломерулаалбуминфилтриране поради сравнително големия си размер и ниска изоелектрична точка, ефективна реабсорбция чрез ендоцитоза, включваща мегалинови и кубилинови рецептори, везикуларен транспорт до лизозоми и хидролиза до единични аминокиселинни остатъци. В този модел само незначително количество оталбуминсе екскретира в урината и продуктите от разграждането се връщат предимно в кръвообращението.

Проучванията, проведени през последното десетилетие, дадоха много неочаквани наблюдения, които могат драматично да променят възгледите по темата забъбречнаалбуминкатаболизъм. От тях се пораждат алтернативни механизми, които влияят както върху количествения, така и върху качествения образ на този процес. Нови проучвания показват, inter alia, чеалбуминпроникването може да настъпи с {{0}}кратно по-висок добив от предполагаемото в предишни проучвания. Тогава предложената стойност на GSC ще бъде 0.04, не под 0,001, както в приетия в момента модел [33]. Други спорове се отнасят до степента на лизозомно разграждане наалбумини посоката на екскреция на метаболитите. Някои наблюдения подкрепят мнението, че лизозомната протеолиза наалбуминосновно произвежда полипептиди с молекулно тегло 5-14 kDa, които до голяма степен се рециклират в лумена на тубула и се екскретират в урината. Доклади за феномена наалбуминтрансцитоза също са изненадващи. Този механизъм би обяснил ефективното усвояване и транспортиране на по-големи количества филтрираналбумин. В същото време тези доклади предполагат, че дисфункциите на проксималните тубули основно допринасят за албуминурия в хода на различни заболявания, а не, както се смяташе преди, гломерулопатии. Съвременните концепции и нови открития относно бъбрецитеалбуминобработката са обобщени на фигура 2.

Нови доклади предизвикаха бурна дискусия в света на науката. Ако се потвърдят в по-нататъшни проучвания, те могат да променят възгледите за механизма наалбуминхомеостазата и патомеханизмите на заболявания, свързани с албуминурия, като нефротичен синдром,бъбречнанеуспех срещу хипертония, диабетна нефропатия и сърдечно-съдови заболявания.

Струва си да се спомене, че различни данни в областта на проксималната тубулна реабсорбция, лизозомния метаболизъм и вътреклетъчната обработка са събрани по време на основни изследвания върху структурата на бъбречните епителни клетки. Постиженията са обобщени в няколко отлични рецензии [109-112].

cistanche мъжки ползи

6. Перспективи

Като се имат предвид наличните данни, ние вярваме, че алтернативните модели не са добре документирани досега и разработването на нови терапевтични стратегии трябва да се основава на приетата в момента концепция.

За да се провери значението на понастоящем приетите и алтернативни концепции, са необходими допълнителни изследвания. Оправдано е разработването на нови животински модели и по-подробни клинични проучвания, включващи съответните молекули, като гломерулни протеини, ендоцитни рецептори, везикуларни транспортери и други ендозомни/лизозомни протеини.

Препратки

1. Evans, TW Преглед на статията:Албуминкато лекарствено-биологичен ефект наалбуминнесвързани с онкотичното налягане. Aliment.Pharmacol. Там. 2002, 16 (Suppl.5), 6-11. [CrossRef] [PubMed]

2. Vincent, JL Уместност наалбуминв съвременната интензивна медицина.Най-добър. Практ. Рез. Clin.Anaesthesiol.2009, 23, 183-191. [CrossRef] [PubMed]

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

4. Питърс, JTAll AboutАлбумин: Биохимия, генетика и медицински приложения; Академична преса: Сан Диего, Калифорния, САЩ, 1996 г.

5. Артали, Р.; Bombieri, G; Калаби, Л.; Дел Пра, А. Изследване на молекулярна динамика на човешки серумалбуминобвързващи сайтове. Farmaco 2005, 60, 485-495.[Crossref]

6. Quinlan, GJMartin, GS; Evans, TWАлбумин: Биохимични свойства и терапевтичен потенциал. Хепатология 2005,41, 1211-1219. [CrossRef]

7. Никълсън,Дж.П.;Уолмаранс,МР;Парк,Гр.Ролята наалбуминпри критично заболяване.Br.J.Anaest.2000,85,599-610.[CrossRef] [PubMed]

8. Пауърс, К.А.; Капус, А.; Кадару, Р.Г.; Хе, Р.; Маршал, JC; Линдзи, TF; Ротщайн, ODT двадесет и пет процентаалбуминпредотвратява нараняване на белите дробове след шок/реанимация. Крит. Care Med.2003,31,2355-2363.[CrossRef][PubMed]