Część Ⅲ: Postępowanie z albuminami przez nerki — od wczesnych ustaleń do aktualnych koncepcji

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

Część Ⅲ: Postępowanie z albuminami przez nerki — od wczesnych ustaleń do aktualnych koncepcji

Jakub Gburek, Bogusława Konopska i Krzysztof Goł ˛ab

KLIKNIJ TUTAJ, ABY CZĘŚCIĆⅠ I CZĘŚĆ Ⅱ

Abstrakcyjny:Albuminajest głównym białkiem osocza krwi, limfy, płynu mózgowo-rdzeniowego i śródmiąższowego. Białko uczestniczy w wielu ważnych funkcjach biologicznych, takich jak utrzymanie prawidłowego koloidalnego ciśnienia osmotycznego, transport ważnych metabolitów oraz działanie antyoksydacyjne. Syntezaalbuminazachodzi głównie w wątrobie, a jego katabolizm zachodzi głównie w śródbłonku naczyniowym mięśni, skóry i wątroby oraz w nabłonku kanalików nerkowych. Długotrwałe badania w tej dziedzinie nakreśliły główną drogę jej katabolizmu obejmującą filtrację kłębuszkową, wychwyt przez kanaliki endocytarne przez tandem receptora wieloligandowego – mniej złożonej megaliny i kubiliny-owodni, a także lizosomalną degradację do aminokwasów. Jednak badania ostatnich kilkudziesięciu lat wskazują, że w tym procesie mogą w pewnym stopniu działać również dodatkowe mechanizmy. Bezpośrednie pobieraniealbuminaw kłębuszkowych podocytach za pośrednictwem receptora dla regionu krystalizującego immunoglobulin (noworodkowy FCreceptor). Dodatkowo sugerowano recykling światła krótkich peptydów do krwiobiegu i/lub z powrotem do światła kanalika lub transcytozę całych cząsteczek. W artykule omówiono molekularne aspekty tych procesów oraz przedstawiono najważniejsze ustalenia i kontrowersje pojawiające się w świetle badań dotyczących ostatniej dekady. Ich lepsza charakterystyka jest niezbędna do dalszych badań nad patofizjologią białkomoczunerkowyniepowodzenie i opracowanie skutecznych strategii terapeutycznych.

Słowa kluczowe:albumina; nerkowykatabolizm białek; proksymalny kanalik nerkowy; białkomocz; megalina;cubilin

postępowanie z albuminą przez nerki zcistanche

4. Transport wewnątrzkomórkowy i degradacja albumin

4.1.Transport do lizosomów i degradacja

Wewnątrzkomórkowy przepływalbuminaprzechodzi przez transport pęcherzykowy. Dzięki wczesnym eksperymentom odkryto już, że sortowaniealbumina, jego receptory i same pęcherzyki są ściśle związane z zakwaszeniem ich środowiska. Alkalizacja pęcherzyków roztworem bafilomycyny Al lub NHACl doprowadziła do szybkiej redukcjialbuminawchłanianie, nawet przy niskich stężeniach. W tym samym czasie zarówno awariaalbuminaw lizosomach i zawracanie receptorów do błony komórkowej uległo spowolnieniu [48,49,86].

Zakwaszeniu pęcherzyków towarzyszy początkowo dysocjacja płaszcza klatryny i tworzenie wczesnych endosomów. Dalsze zakwaszenie powoduje dysocjacjęalbuminaod kompleksów z megaliną i kubiliną oraz pączkowanie gęstych kanalików wierzchołkowych, które zawracają receptory z powrotem na powierzchnię komórki. Dysocjację kompleksów obserwuje się już poniżej pH=6,5 [26,75,81].

Transportery zaangażowane w zakwaszanie pęcherzyków endocytowych zostały zidentyfikowane w ostatnich latach. V-ATPaza zlokalizowana w błonie tego organelli bierze udział w procesie transferu protonów wewnątrz endosomu [87]. Z drugiej strony konieczne jest wprowadzenie jonów ujemnych w celu skompensowania potencjału błony endosomalnej. W komórkach kanalika proksymalnego kanały chlorkowe CLC-5 odgrywają ważną rolę w transporcie przeciwnego jonu. Wykazano, że CLC-5 jest powiązany zalbumina-zawierające endosomy. Nie można go znaleźć w endosomach zawierających dekstran, chociaż V-ATP-jest również obecny w obu typach endosomów. Obniżenie wyrażenia CLC-5 hamujealbuminaendocytozy w kanaliku proksymalnym, ale nie wpływa na pierwszą fazę endocytozy dekstranu. Badanie przeprowadzone na myszach z nokautem genu CLC-5 potwierdziło jego znaczenie w recyrkulacji megaliny i kubiliny. Udział CLC-5 w procesie endocytozy jest również interesujący w przypadku dziedzicznych chorób nerek. Choroba Denta, w której jednym z pierwszych objawów jest białkomocz, jest spowodowana mutacją genu kodującego CLC-5 [88,89].

W zakwaszeniu środowiska pęcherzyków endosomalnych zaangażowane są również antyportery Na*/Ht (wymienniki sodowo-protonowe – NHE), które usuwają jony H z wnętrza komórki przy jednoczesnym wychwytywaniu jonów Nat. Transportują cząsteczki znajdujące się w błonie komórkowej wielu komórek, a ich zadaniem jest utrzymanie prawidłowego pH wewnątrz komórki. Białka te składają się z dwóch domen funkcjonalnych, a mianowicie domeny hydrofobowej zawierającej kilka sekwencji transbłonowych oraz domeny hydrofilowej odpowiedzialnej za regulację ich aktywności transportowej [90]. Białko NHE-3 jest wyrażane w komórkach nabłonka jelit oraz w proksymalnejnerkowykanaliki, zawsze po stronie wierzchołkowej. Jest w stanie krążyć między błoną komórkową a wczesnym przedziałem endosomalnym, przyczyniając się do zakwaszenia zawartości pęcherzyków. Internalizacja transportera NHE-3 zachodzi przez pęcherzyki klatryny [91]. NHE-3 prawdopodobnie bierze udział w absorpcji jonów Na w tych komórkach. Endosomalne NHE-3 odgrywają główną rolę w procesiealbuminaendocytoza cząsteczek. Gradient Na plus w środowisku endosomalnym powinien rozpraszać się wzdłuż szlaku endosomalnego, a zatem NHE3 powinien być ważny we wczesnych etapach endocytozy, prawdopodobnie przed etapem (etapami), w którym H plus -ATPaza pełni swoją funkcję [91]. Inhibitory NHE-3 powodują zaburzenia zakwaszania wczesnych pęcherzyków, co znacznie opóźnia procesalbuminaendocytoza. Zaburzenia te częściowo tłumaczy się spowolnionym powrotem receptorów do błony komórkowej z powodu zaburzeń w procesie ich dysocjacji. Innym powodem może być zakłócenie tworzenia i łączenia pęcherzyków transportujących poprzez alkalizację. Ponadto stwierdzono, że NHE-3 jest odpowiedzialny jedynie za obniżenie pH w bardzo wczesnej fazie endocytozy. Jego farmakologiczne zahamowanie prowadzi do znacznego obniżenia wydajności tego procesu [92]. Dodatkowo otyłość może zmniejszać ekspresję NHE-3 i Na*/K plus ATPazy z powodu obniżonego poziomu czynnika p-Akt, a w konsekwencji zmniejszaćalbuminareabsorpcja i endocytoza [93]. Co więcej, znaczna pula NHE-3 istnieje jako multimeryczny kompleks z megaliną w rąbku szczoteczkowym kanalika proksymalnego [94]. Istnieje kilka mechanizmów regulacji endocytozy. Jednak w przypadkualbuminareabsorpcja, są słabo poznane.

Jony wapnia nie wpływają bezpośrednio na ten proces. Zmiana stężenia cytoplazmatycznego jonów Ca² tylko nieznacznie wpływaalbuminaabsorpcja. Jednak ich całkowite usunięcie z przestrzeni pozakomórkowej powoduje znaczne zmniejszenie zdolności wychwytu białka (Km wzrasta z 0,1.10-6do 2,5.10-6M), bez wpływ na maksymalną szybkość wchłaniania. Obecność jonów wapnia prawdopodobnie determinuje skuteczność pierwszego etapu endocytozy, czyli wiązania ligandów przez receptory [95]. Wiadomo, że stymulacja kinazy białkowej A (PKA) przez cykliczny monofosforan adenozyny (cAMP), forskolinę lub parathormon prowadzi do zmniejszenia całkowitegoalbuminazdolność wychwytu zwrotnego, ale nie zmienia powinowactwa białka do receptora. Ten podstawowy mechanizm związany z alkalizacją wczesnych endosomów zależy od obecności cAMP. Wpływ kinazy 3-fosfatydyloinozytolu(PI-3K) naalbuminaodnotowano również endocytozę [92,96]. Zahamowanie jego aktywności poprzez zastosowanie wortmaniny znacznie osłabia wydajność tego procesu. Aktywność kinazy fosfatydyloinozytolu3- jest związana z fazą internalizacji ligandów. Białka G są również zaangażowane w kaskadę sygnalizacyjną związaną zalbuminainternalizacja. Wychwytywaniealbuminawzrasta w nabłonkowych komórkach nerki oposa (komórki OK) transfekowanych genem podjednostki G. i3. Efekt ten był tłumiony przez toksynę krztuścową wraz ze wzrostem stężenia i czasu inkubacji. Tak więc rola białek G wydaje się być ściśle związana z regulacją procesów transportu pęcherzykowego [56,97,98].

korzyści dla mężczyzn cistanche

4.2. Degradacja lizosomalna

Hydroliza lizosomalna białek odbywa się przy udziale zestawu proteaz lizosomalnych, zwanych łącznie katepsynami. Najważniejszą rolę w degradacji białek przypisuje się katepsynom B, H i L. Hydrolazy te są transportowane w postaci proenzymów do wczesnych pęcherzyków endocytowych z udziałem receptora mannozowego-6-fosforanowego i są aktywowane w miarę dojrzewania. Częściowa hydroliza białek zachodzi już w endosomach, jednak masowa degradacja zachodzi tylko w lizosomach. Badania immunocytochemiczne pokazują, że w komórkach nabłonka kanalika proksymalnego można wyróżnić co najmniej kilka różnych populacji endosomów i lizosomów pod względem składu katepsyny [99]. Ostatnie badania wskazują, że fuzjaalbuminazawierające endosomy z lizosomami zależy od receptorów błonowych tych organelli. Proteinuria występuje u myszy z nokautem lizosomalnego SCARB2/Limp-2, należącym do rodziny receptorów oczyszczających klasy B, pomimo prawidłowej ekspresji i internalizacjialbuminareceptory. Stwierdzono u tych myszy, które znakowały fluorescencyjniealbuminabył skutecznie wchłaniany po podaniu dożylnym, ale nie łączył się z lizosomalną katepsyną B i nie ulegał degradacji. Podobny efekt zaobserwowano również u myszy typu dzikiego z masywną albuminurią wywołaną przez ipalbuminawskazując, że na poziomie kanalika bliższego ograniczona zdolność degradacji lizosomów odgrywa ważniejszą rolę w rozwoju albuminurii niż zdolność jej reabsorpcji [100, 101]. Jednak badanie Nielsena i in. [102] wykazali, że pojemność lizosomów jest zwiększona w białkomoczu w mysim modelu ogniskowego segmentalnego stwardnienia kłębuszków nerkowych (FSGS), co potwierdza wcześniejsze odkrycia, że ​​zdolność trawienia lizosomów może być zwiększona w przypadku białkomoczu [99].

Wiele danych eksperymentalnych sugeruje, że białka — w tymalbumina— ulegają całkowitej degradacji w lizosomach do wolnych aminokwasów, które są następnie transportowane przez błonę lizosomalną i podstawno-boczną do krwiobiegu. W eksperymentach z użyciem izolowanych, perfundowanych proksymalnych kanalików królika i białek znakowanych 125I, prawie cała radioaktywność perfuzatu jest związana z ich katabolitem2I-monotyrozyną. Podobne wyniki uzyskano, mierząc wypływ radioaktywności ze skrawków nerki perfundowanych preparatami białkowymi znakowanymi radioaktywnie [26,47].

Wyniki badań w tym zakresie nie są jednak spójne. Niektórzy autorzy sugerują, że lizosomalna degradacjaalbuminanie jest kompletny, a jego produktami są głównie łańcuchy polipeptydowe o różnej długości, które powracają do światła kanalika i są wydalane z moczem. Osicka i wsp.[103,104] wykazali, że znaczne ilości peptydów pochodzących ze zdegradowanejalbuminaznajdują się w moczu po dożylnym podaniu 3H-albuminaszczurom. W swoim badaniu nie określili jednak wielkości obserwowanych fragmentów.

Podobne wyniki uzyskali Gudehithlu i in. [105] przez dożylne podanie znakowanego 125Ialbuminaszczurom. Białka moczu wytrącono kwasem trichlorooctowym i poddano filtracji żelowej pozwalającej na oznaczenie zarówno fragmentów, jak i całychalbuminaCząsteczki. Małe ilości rodzimychalbumina(2 proc.) oraz znaczne ilości jego fragmentów (98 proc.) o masie cząsteczkowej 5-14 kDa znaleziono w moczu. Wyniki te potwierdziły również eksperymenty in vitro na ludzkich komórkach kanalika proksymalnego HK-2 i ex vivo przy użyciu perfundowanych nerek szczura. Ilośćalbuminawydalane w postaci całych molekuł i polipeptydów było około 70-krotnie wyższe niż dotychczas określone wartości: Niskocząsteczkowe fragmentyalbuminaw moczu stwierdzono również w badaniach na szczurach z cukrzycą wywołaną podawaniem streptozotocyny [35].

Rozbieżności te mogą mieć związek ze stosowaniem w poprzednich badaniach metod radioimmunologicznych, które nie wykrywają fragmentów polipeptydów pozbawionych specyficznych epitopów dla stosowanych przeciwciał, co może mieć miejsce w przypadkualbuminaprodukty degradacji. Warto zauważyć, że takie ilościalbuminawydalane z moczem odpowiadałoby ilości przefiltrowanejalbuminaprzy założeniu stosunkowo dużego GSC, jak omówiono powyżej.

Ostatnie badania sugerują, żealbuminafragmenty obserwowane w moczu nie sąnerkowykatabolity, ale są efektem swobodnej filtracji kłębuszkowej, wymykającej się resorpcji kanalikowej w niespotykany do tej pory sposób. Zarówno u myszy kontrolnych, jak i myszy z nokautem kubiliny lub megaliny, głównie niskocząsteczkowychalbuminametabolity wykryto w moczu po 125Ialbuminaadministracja. Zahamowanie endocytozy kanalikowej nie wpłynęło na postaćalbuminaobecne w moczu. Generacja niskocząsteczkowaalbuminafragmenty zaobserwowano również w osoczu [106].

4.3. Transscytoza

Rola transcytozy jako alternatywnego sposobu internalizacjialbuminacelowanie zostało zaproponowane przez Russo et al. w 2009 r.[33]. W swoich badaniach, używając mikroskopii elektronowej i znakowanego złotem koloidalnymalbuminaautorzy zaobserwowali obecnośćalbuminanie tylko w lizosomach, ale także w dużych pęcherzykach o średnicy około 500 nm. Struktury te występowały w całej komórce i często łączyły się z wgłębieniem błony podstawno-bocznej, uwalniając jej zawartość do okołokanalikowej sieci naczyń włosowatych. Integralność cząsteczek została sprawdzona za pomocą przeciwciał skierowanych przeciwko różnymalbuminapaprochy. Autorzy sugerują współistnienie dwóch mechanizmów wewnątrzkomórkowychalbuminasortowanie w zależności od integralności cząsteczek. Nienaruszone cząsteczki białka powracają do krążenia poprzez szybką i wydajną transcytozę, natomiast niewielka część cząsteczek wykazujących zmiany strukturalne jest transportowana do lizosomów, gdzie zgodnie z klasycznym modelem są one rozkładane na reszty aminokwasowe i w tej formie powracają do obiegu [33,38]. Model wzbudził liczne kontrowersje. Przeciwnicy tej teorii, biorąc pod uwagę wieloletnie badania mikroskopowe komórek kanalika bliższego, podważają istnienie tego typu pęcherzyków i możliwość ich połączenia z błoną podstawno-boczną. Sugerują, że obserwowane struktury są wynikiem artefaktów związanych z utrwalaniem tkanek przez zanurzenie. Dotychczas stosowano metody oparte na perfuzji, uznawane za optymalne [41,107l. Z drugiej strony, ostatnie badania na myszach nerczycowych z nokautem podocyny, megaliny i kubiliny wskazują, że endocytoza, zależna od tych receptorów, nie ma znaczenia dla utrzymaniaalbuminahomeostaza. Pomimo całkowitego zahamowania wchłaniania zwrotnego w zależności od tych receptorów, osoczealbuminapoziomy pozostały takie same [108].

korzyści dla mężczyzn cistanche

5. Wnioski

Nerki odpowiadają za około 10 procentalbuminabasen katabolizowany codziennie. Frakcja ta jest istotna dla homeostazy. Ewentualne zaburzenia czynności nerek, początkowo spowodowane trwającym uszkodzeniem kłębuszków, mogą ostatecznie doprowadzić do ciężkiej niewydolności tego narządu, a w konsekwencji do nieodwracalnego uszkodzenia kanalików nerkowych. Toksyczność wtórną przypisuje się rozregulowaniu funkcji komórek nabłonka na skutek przeciążenia białkiem w warunkach nadmiernej endocytozy w kanalikach proksymalnych [10].Nerkowykatabolizm białek obejmuje filtrację w kłębuszkach nerkowych, adsorpcję i endocytozę w kanalikach proksymalnych oraz wewnątrzkomórkową hydrolizę lub transcytozę wchłoniętych cząsteczek.

Powszechnie przyjęty model zakłada stosunkowo niski poziom kłębuszkówalbuminafiltracja ze względu na jej stosunkowo duże rozmiary i niski punkt izoelektryczny, wydajną reabsorpcję przez endocytozę z udziałem receptorów megaliny i kubiliny, transport pęcherzykowy do lizosomów i hydrolizę do pojedynczych reszt aminokwasowych. W tym modelu tylko znikoma ilośćalbuminajest wydalany z moczem, a produkty degradacji w większości wracają do krążenia.

Badania przeprowadzone w ciągu ostatniej dekady przyniosły wiele nieoczekiwanych obserwacji, które mogą radykalnie zmienić poglądy na tematnerkowyalbuminakatabolizm. Z nich wyłaniają się alternatywne mechanizmy, które wpływają zarówno na ilościowy, jak i jakościowy obraz tego procesu. Nowe badania wskazują m.in., żealbuminaprzenikanie może wystąpić z {{0}}razem wyższym uzyskiem niż sugerowano w poprzednich badaniach. Proponowana wartość GSC wynosiłaby wtedy 0.04, a nie mniej niż 0,001, jak w obecnie przyjętym modelu [33]. Inne kontrowersje dotyczą stopnia degradacji lizosomalnejalbuminaoraz kierunek wydalania metabolitów. Niektóre obserwacje potwierdzają pogląd, że proteoliza lizosomalnaalbuminaprodukuje głównie polipeptydy o masie cząsteczkowej 5-14 kDa, które są w dużej mierze zawracane do światła kanalika i wydalane z moczem. Doniesienia o zjawiskualbuminatranscytozy są również zaskakujące. Ten mechanizm wyjaśniałby efektywne wchłanianie i transport większych ilości przefiltrowanychalbumina. Jednocześnie doniesienia te sugerują, że dysfunkcje kanalików bliższych przyczyniają się głównie do albuminurii w przebiegu różnych chorób, a nie, jak wcześniej sądzono, do glomerulopatii. Aktualne koncepcje i nowe odkrycia dotyczące nerekalbuminaobsługę podsumowano na Rysunku2.

Nowe doniesienia wywołały gorącą dyskusję w świecie nauki. Jeśli potwierdzą się w dalszych badaniach, mogą zmienić poglądy na temat mechanizmualbuminahomeostaza i patomechanizmy chorób związanych z albuminurią, takich jak zespół nerczycowy,nerkowyniewydolność przeciw nadciśnieniu, nefropatii cukrzycowej i chorobom sercowo-naczyniowym.

Warto wspomnieć, że podczas podstawowych badań nad strukturą komórek nabłonka nerki zebrano różnorodne dane z zakresu reabsorpcji w kanalikach proksymalnych, metabolizmu lizosomalnego i przetwarzania wewnątrzkomórkowego. Osiągnięcia zostały podsumowane w kilku doskonałych recenzjach [109-112].

korzyści dla mężczyzn cistanche

6. Perspektywy

Biorąc pod uwagę dostępne dane, uważamy, że alternatywne modele nie są do tej pory dobrze udokumentowane i rozwój nowych strategii terapeutycznych powinien opierać się na obecnie przyjętej koncepcji.

Aby zweryfikować ważność obecnie przyjętych i alternatywnych koncepcji, potrzebne są dalsze badania. Uzasadnione jest opracowanie nowych modeli zwierzęcych i bardziej szczegółowych badań klinicznych z udziałem odpowiednich cząsteczek, takich jak białka kłębuszkowe, receptory endocytarne, transportery pęcherzykowe i inne białka endosomalne/lizosomalne.

Bibliografia

1. Evans, TWPrzegląd artykułu:Albuminajako leko-biologiczny efektalbuminaniezwiązane z presją onkotyczną. Pokarm.Farmakol. Tam. 2002, 16 (Suppl.5), 6-11. [Odsyłacz] [PubMed]

2. Vincent, JL Związek zalbuminaw nowoczesnej medycynie intensywnej terapii.Best. Ćwicz. Res. Clin.Anestezjol.2009, 23,183-191. [Odsyłacz] [PubMed]

3. Miller,A.;Jędrzejczak, WWAlbumina—Funkcje historyczne i wycofane. Postepy Hig. Med. Dośw. 2001,55,17-36.

4. Peters, JTAwszystko oAlbumina: biochemia, genetyka i zastosowania medyczne; Prasa akademicka: San Diego, CA, USA, 1996.

5. Artali,R.; Bombieri, G; Calabi, L.; Del Pra, A. Badanie dynamiki molekularnej ludzkiej surowicyalbuminamiejsca wiązania. Farmaco 2005, 60, 485-495.[Crossref]

6. Quinlan, GJMartin, GS; Evans, TWAlbumina: Właściwości biochemiczne i potencjał terapeutyczny.Hepatologia 2005,41,1211-1219. [Odn.]

7. Nicholson,JP;Wolmarans,MR;Park,GR Rolaalbuminaw stanie krytycznym.Br.J.Anaest.2000,85,599-610.[CrossRef] [PubMed]

8. Powers, KA;Kapus, A.;Khadaroo, RG;He,R.; Marshalla, JC; Lindsay, TF; Rotstein, ODTdwadzieścia pięć procentalbuminazapobiega urazom płuc po wstrząsie/resuscytacji. Kryt. Care Med.2003,31,2355-2363.[CrossRef][PubMed]