Део Ⅰ: Бубрежно руковање албумином — од раних налаза до садашњих концепата

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

Јакуб Гбурек, Богусłава Конопска и Крзисзтоф Гоł ˛аб

1. Представљање

Албуминје један од најраније признатих протеина у телу. Први га је описао Денис 1840. Његово име потиче од латинске речи Албус (бео) због својства стварања белог талога у киселој средини. Овај протеин је веома чест у телу и присутан је између осталог: плазма, лимфа, цереброспинална и екстрацелуларна течност. Он игра многе важне физиолошке функције.Албуминчини преко 50 процената свих протеина плазме, а његова релативно висока концентрација (45 г/Л, 0,6 мМ) одређује око 80 процената колоидног осмотског притиска крвне плазме [1]. Одговоран је за дистрибуцију воде између плазме и остатка екстрацелуларне течности, што обезбеђује одржавање нормалне хемодинамике крви и спречава отицање. Транспортна функцијаалбуминје подједнако важно. Велики волумен дистрибуције повезан са његовим релативно лаким продирањем кроз капиларни епител узрокује да преко 60 процената укупног фонда овог протеина буде присутно у екстраваскуларном простору. Тако велики продор одалбумину интерстицијске течности омогућава његов контакт са већином телесних ћелија, што га чини идеалним носиоцем нискомолекуларних метаболита. Ендогене супстанце које се транспортујуалбуминукључују, између осталог: дуголанчане масне киселине, ароматичне карбоксилне киселине, билирубин, жучне киселине, порфирине, азот оксид и јоне двовалентних метала, укључујући катјоне Цо, Цу, Ни, Зн.Албуминје такође протеин који везује катјоне прелазних метала укључених у стварање слободних радикала, као што су Цу или Фе. Такође се одликује антиоксидативном улогом и омогућава комплексирање Цд, Хг и В јона, што је важно за процесе детоксикације. Због присуства групе фрее-СХЦис34,албуминпер се је антиоксидант и важан елемент антиоксидативне баријере плазме [2]. Такође је вредно напоменути да током дуготрајног гладовањаалбуминсе разграђује да би обезбедио есенцијалне аминокиселине за макромолекуларну синтезу и производњу енергије. У стању недостатка протеина, синтеза одалбуминје 25-пута убрзан, а његови ресурси су смањени за скоро 50 процената [3,4].

цистанцхеможе лечитибубрегаболестпобољшатибубрежна функција

Узимајући у обзир чињеницу даалбуминигра значајну улогу у хомеостази, неопходно је да организам одржава нормалну концентрацију у плазми. Смањење уалбуминконцентрација се примећује код многих метаболичких поремећаја различите етиологије. Може бити резултат неправилне дистрибуције на пример код панкреатитиса, смањене синтезе код цирозе јетре, поремећаја апсорпције аминокиселина или дијете са ниским садржајем протеина; губитак у току ентеропатије, опекотина, хируршких захвата или нефротског синдрома, као и убрзани катаболизам код запаљења и рака. Наведени пад се манифестује многим озбиљним поремећајима који утичу на централни нервни систем, респираторни систем и кардиоваскуларни систем, укључујући формирање едема, активацију фактора коагулације, хипотрансферну ринемију, дислипидемију липопротеина високе густине (ХДЛ), оксидативни стрес и многе друге. метаболички поремећаји повезани са његовом транспортном функцијом. Поред тога, у стањима хипоалбуминемије, повећана је слободна фармаколошки активна фракција лекова, што треба узети у обзир при постављању оптималне дозе. Хипералбуминемија је ретко стање и може бити узроковано значајном дехидрацијом или прекомерним застојем венске крви. Међутим, прекомерна плазмаалбуминнивои нису повезани са озбиљнијим поремећајима [5,6].

Интравенска применаалбуминпрепарати у стању хипоалбуминемије изазивају брзу, привремену корекцију онкотског притиска и спречавају хиповолемију. дакле,албуминпрепарати су коришћени, између осталог, у лечењу обимних опекотина, акутне респираторне инсуфицијенције, тешког хемолитичког синдрома код новорођенчади и пацијената после кардиохируршких операција [7,8]. Поред тога, због своје способности да се акумулира у ткивима тумора и инфламаторних места, студије о лековима на бази коњугата који садржеалбуминсу спроведене. На пример, лекови у комбинацији са егзо- или ендогенималбумин, умрежени у обликуалбуминиспитиване су микро- и нанокапсуле, као и генетске фузије у случају полипептидних лекова [9].

дакле,албуминкатаболизам представља значајан истраживачки проблем у смислу патофизиологије и интервентне медицине. Један од главних органа укључених у овај процес је бубрег. Поремећаји бубрежног катаболизма могу довести не само до компликација повезаних са хипоалбуминемијом, већ и до развоја нефротског синдрома у току албуминурије, а последично и до терминалне инсуфицијенције овог органа. Однос између протеинурије и бубрежне инсуфицијенције је сложен и укључује низ патолошких догађаја посредованих хемокинима за интерстицијску инфламацију, акумулацију мононуклеарних ћелија и интрареналну активацију комплемента. Проинфламаторни и профиброгени сигнали доводе до локалних повреда и повезане интерстицијалне бубрежне фиброзе. Као последица тога, примећује се исцрпљивање функционалних нефрона [10]. Из тог разлога, ово питање је предмет опсежног истраживања дуги низ година. Студије које су спроведене током последње деценије значајно су допринеле разумевању молекуларних механизама укључених у овај процес, као и неких контроверзи повезаних са њима. Студија представља резултате најновијих истраживања у овој области.

цистанцхе муске користи

2. Општи метаболизам албумина

2.1. Синтеза

Албуминсе производи на полизомима грубог ендоплазматског ретикулума хепатоцита и излучује се као препротеин. Када се пређе на глатки ендоплазматски ретикулум, уклања се сигнални пептид. Даља обрада се дешава на секреторном путу и ​​укључује уклањање хексапептида који је присутан на Н-терминусу молекула[11]. Оценаалбуминсинтеза је 10-15г дневно, што је око 10 процената укупне синтезе протеина у јетри. Мала количина одалбумин(око 2 г) се складишти у јетри, док се већина излучује у васкуларни простор. Плазма овог протеина чини 30-40 процената његове укупне количине, а преостали део се налази углавном у кожи и мишићима. Око 5 проценатаалбуминпропушта у екстрацелуларни простор, одакле се лимфним путем враћа у системску циркулацију [4]. Тхе синтхесис офалбуминје континуирани процес који је регулисан на нивоу транскрипције и иницијације транслације различитим стимулусима. На пример, синтеза се интензивира након узимања хране и смањује се у периодима између оброка. На овај процес утичу и хормони. Тхе синтхесис офалбуминповећава се код хипертиреозе и смањује код хипотиреозе. Кортикостероиди и инсулин појачавају производњуалбуминкод здравих људи, док је синтеза овог протеина инхибирана у одговору акутне фазе. Смањење нивоа калијума у ​​хепатоцитима смањује количинуалбуминпуштен у циркулацију, али не инхибира саму синтезу протеина. Међутим, промене онкотског притиска имају доминантан утицај на интензитеталбуминсинтеза. Исправаналбуминконцентрација се такође одржава због уравнотеженог катаболизма који се налази у свим ткивима [12].

2.2. Катаболизам

Тхеалбумин'сполуживот у плазми је 19 дана, а његов дневни распад у људском телу не прелази 14г. Катаболизам овог протеина се дешава углавном у мишићима и кожи (око 40-60 процената о), а тачније у васкуларним ендотелним ћелијама ових ткива У светлу недавних студија, верује се да молекуларни механизам интернализације и транспорт офалбуминдо органела разградње у овим ћелијама је ендоцитоза зависна од кавеолина која укључује рецепторе за чишћење гп18,гп30 и гп60 (албондин)[13-16]. Јетра је укључена у овај процес у мањој мери (отприлике 15 процената). Поред васкуларних ендотелних ћелија, учествују и хепатоцитиалбуминупијање. Његов катаболизам у паренхимским ћелијама се такође дешава кроз структуре повезане са кавеолином [17,18]. Протеолитичка деградацијаалбуминодвија се након интернализације и фузије кавеола са лизозомима. Молекули се разлажу на слободне аминокиселине које хране системски скуп аминокиселина.

Постоје неки докази да је хипоалбуминемија повезана са упалом пре узрокована повећаним прометом него смањеном синтезом. Оксидираноалбуминилиалбуминмодификован на друге начине се разлаже у јетри. У инфламаторним стањима ови процеси су појачани и због повећане пермеабилности капилара и интензивног протока протеина плазме у интерстицијум [19].

Албуминкатаболизам се такође јавља у бубрезима (отприлике 10 процената), међутим, молекуларни механизми укључени у бубрежнуалбуминпромет су суштински различити. Након гломеруларне филтрације, протеин се интернализује у проксималним тубулима путем ендоцитозе зависне од клатрина уз учешће тандема макромолекуларних рецептора за чишћење — мегалина и кубилина. Затималбуминмолекули пролазе кроз лизозомску деградацију и/или трансцитозу, о чему ће се детаљно говорити у наредним поглављима.

цистанцхе муске користи

3. Катаболизам бубрежног албумина

Реналалбуминкатаболизам укључује филтрацију у гломерулу, реапсорпцију у проксималним тубулима и интрацелуларну деградацију или делимичну трансцитозу у крвоток. Само мала количинаалбумин,тј., до око 100 мг дневно, излучује се урином. У случају оштећења филтрационе баријере или дисфункције проксималних тубула,албуминпојављује се у урину у концентрацијама које могу прелазити 3 г дневно [20].

3.1. Гломеруларна филтрација албумина

Пропустљивост гломеруларне баријере одређује састав примарног филтрата. Формира се од три слоја: унутрашњег фенестрираног слоја ендотелних ћелија, гломеруларне базалне мембране и најудаљенијег слоја подоцита са њиховим интердигиталним стопалима премоштеним дијафрагмом са прорезом. Вишеслојне карактеристике сита узрокују да се поре постепено смањују у величини. Последњих година, захваљујући развоју генетских животињских модела, било је могуће идентификовати главне компоненте одговорне за интегритет ове баријере. Најважнија улога се тренутно приписује неким структурним компонентама базалне мембране гломерула (ГБМ) (нпр. колаген тип ИВ и ламинин 2) и протеинима гликокаликса подоцита (нпр. подоцин и нефрин) [21,22]. Међутим, функција подоцита није ограничена на просејавање. Показано је да и људски и животињски подоцити ендоцитозујуалбуминин витро [23,24]. Подаци такође сугеришу да подоцити чисте протеине из ГБМ преко трансцитозе [25]. Ове студије сугеришу да се подоцити интернализујуалбумини других протеина плазме (нпр. ИгГ) и на тај начин спречавају зачепљење баријере гломеруларне филтрације (ГФБ).

Мера гломеруларне пермеабилности је коефицијент гломеруларног сијања (ГСЦ), који је однос концентрације датог молекула у примарном филтрату према његовој концентрацији у плазми. Степен офалбуминпермеација је тема која изазива многе контроверзе, а вредности ГСЦ одређене у различитим експерименталним моделима разликују се до три реда величине.

Теоријски прорачуни показују да је пречник пора ове баријере око 4 нм и да је негативно наелектрисан због релативно високог садржаја гликозаминогликана. Због тога би филтрација честица већег пречника и/или оних са просечним негативним нето наелектрисањем требало да буде тешка. У погледу облика,албуминмолекул подсећа на елипсоид са великим и малим пречником од 14 нм и 3,8 нм, респективно, а његов резултујући наелектрисање је -15 (пИ=4.5). У случају молекула са горе поменутим карактеристикама, ГСЦ треба да буде релативно низак и да се креће између (5.10-4-7.10-4)[26,27]. Концентрација одалбумину плазми је око 45 г/Л, па би његова концентрација у примарном филтрату требало да варира између 22 и 32 мг/Л [28]. Ове вредности су сличне онима добијеним у посматрањима код пацијената са ретким обољењимаалбуминруковање бубрезима или коришћење експерименталних модела на животињама. Резултати добијени методом микропункције раних пресека проксималних тубула код здравих пацова (6.10-4) су у великој мери у складу са теоријским моделом [27,29]. ГСЦ офалбуминизрачуната из његове концентрације у урину код пацијената са Фанконијевим синдромом који карактерише тубуларна албуминурија је нешто нижа од доњег опсега теоретских вредности (8.0.10-5)[30]. Насупрот томе, ГСЦ се израчунава на основу уринаалбуминконцентрација код пацова са фармаколошки инхибираном тубуларном реапсорпцијом је нешто виша (3,3·10-4)[31]. Штавише, у студијама на изолованом бубрегу перфузираном на 8 степени, где је тубуларна активност потпуно инхибирана због недостатка флуидности ћелијске мембране, вредности ГСЦ су биле чак и веће (110-3)[32]. Наведена одступања могу се објаснити техничким ограничењима примењених метода мерења. На пример, коришћењем технологије микро пункције постоји ризик да се прикупљени узорак контаминира плазмом из капилара оштећених током пројекције пипете, те стога не одражава стварни филтрат због веома брзе апсорпције протеина у први део проксималног тубула. У случају података пацијената са Фанконијевим синдромом, није могуће прецизно проценити степен оштећења проксималних тубула и треба претпоставити да реапсорпција протеина није потпуно инхибирана. Исто важи и за моделе са фармаколошком инхибицијом реапсорпције. Такође, податке из експеримената на изолованим органима је тешко интерпретирати због потпуно другачије хемодинамике него ин виво. Упркос разликама у вредностима ГСЦ које су одређене различитим техникама, општеприхваћена парадигма дуги низ година била је да гломеруларна филтрацијаалбуминје релативно мали и карактерише га ГСЦ индекс испод 1.10-3.

Резултати добијени коришћењем нискоинвазивне технике ин ситу двофотонских микроскопија изазвали су велику контроверзу последњих година. Утврђени ГСЦ је био значајно већи у поређењу са претходним студијама (2-4.10-2). Флуоресцентно обележеналбуминје примењен интравенозно дијабетичким Муницх-Вистар пацовима са површинским гломерулима и нормалном булимијом. ГСЦ је одређен поређењем интензитета флуоресценције плазме у гломеруларним капиларама и примарног филтрата у Бовмановом простору. Сличне вредности су добијене без обзира на концентрацију и начин обележавањаалбуминпримена (болус/инфузија)33]. Ови подаци су у складу са претходним студијама на пацовима, у којима је протеинурија изазвана применом пуромицин аминонуклеозида. Ова хипоалбуминемија изазвана лековима манифестује смањење серума за више од 60 проценатаалбуминконцентрација. У поређењу са здравим испитаницима, није билоалбуминпоновно преузимање у ивици ћелија проксималних тубула код пацова изложених пуромицину, што је довело до повећања бубрежне функцијеалбумининдекс излучивања изнад 300 мг дневно [34]. Недостатак реапсорпције је био повезан са израженим смањењем експресије мегалина, В-АТПазе и клатрина у апикалним полу тубула [35]. Аутори горе наведених студија сматрају да гломеруларниалбуминфилтрација је веома ефикасан процес, који се обично заснива на принципу стационарног конвективног струјања, а не дифузије, и да ограничења која произилазе из величинеалбуминмолекул и структурне карактеристике гломеруларне баријере нису тако велике као што се очекивало. Као последица тога, они сугеришу да је албуминурија узрокована само абнормалнималбуминреапсорпција и није резултат оштећења гломеруларне баријере као што се раније мислило. Алтернативни модел је представљен у неколико рецензија [36-38].

Селективност гломеруларне баријере, која је била повезана са наелектрисањем, заправо није примећена у претходним студијама [39,40]. Повећана филтрација се такође може повезати са бесплатнималбуминпродирање кроз велике поре пречника 75-110 А, чије присуство у гломеруларној баријери сугеришу Охлсон ет ал.[32] у студији о филтрацији протеина у изолованом перфузираном бубрегу. Појава оваквих пора ин виво потврђена је у студијама на пацијентима са Фанконијевим синдромом, код којих су у урину нађене значајне количине већих протеина, попут трансферина или ИгГ [30].

Међутим, резултати до којих су дошли Руссо ет ал. [33] научна заједница је сматрала непоузданим. Гекле [41] је истакао да док се техника двофотонске микроскопије може успешно користити за процену филтрације једињења мале молекулске тежине, у случајуалбумин, то би могло довести до погрешних запажања. Са тако великом разликом у концентрацији обележенихалбумину плазми и лумену тубула, сигнал флуоресценције из филтрата је могао бити значајно повећан буком у позадини. Поред тога, аутор је нагласио да систем реапсорпције проксималних тубула вероватно није био довољно ефикасан да транспортује тако велику количинуалбумин. Штавише, де Борст [42] је приметио да презентовани резултати не омогућавају да се дође до тако недвосмисленог закључка и сугерисао да би уочени ефекат могао бити изазван директним токсичним дејством великих количинаалбуминна проксималним тубуларним епителним ћелијама. Показало се да дугорочноалбуминизложеност смањује ендоцитозу у ћелијама проксималних тубула [43]. Штавише, друге студије су известиле о томе високомалбуминнивои индукују апоптозу у ћелијама проксималних тубула кроз смањење мегалина, протеин киназе Б и лошег протеина [44]. Заузврат, у коментару Ремуззија ет ал. [45], аутори су укључили резултате микропункције на пацовима Минхен-Вистар, који су у складу са претходно утврђеним вредностима ГСЦ и који никада раније нису објављени. У случају поменутих пацова, подскуп гломерула је лоциран на површини бубрега, што је омогућило екстракцију ултрафилтрата директно из Бовмановог простора, чиме је искључен ефекат реапсорпције у првом делу тубула 46]. Свакако, потребне су даље студије да би се јасно дефинисале стварне вредности ГСЦ-аалбуминфилтрација.

цистанцхе муске користи

3.2. Реапсорпција албумина

Сајт офалбуминреапсорпција је добро позната. Истраживања која су спроведена од почетка шездесетих година прошлог века, уз коришћење многих микроскопских техника, несумњиво указују да се овај процес одвија у проксималном тубулу, и да је најефикаснији у његовом раном сегменту [26]. Применом ин виво микропункције установљено је даалбуминапсорпција се одвија у сличној количини у раном и касном делу проксималног увијеног тубула, а такође делимично и у силазноме делу правог тубула. Нема значајногалбуминапсорпција је примећена у другим деловима нефрона [27]. Међутим, механизам заалбуминпреузимање је дуго остало необјашњено. Проксимални тубул је обложен густим кубоидним епителом. Дакле, интрацелуларни продор одалбуминкроз епител у крвоток је од почетка изгледало мало вероватно. Такође би га ометала његова релативно велика величина и ниска концентрација у филтрату [46]. Опште кинетичке карактеристикеалбуминпроцес апсорпције обезбеђен је пионирским студијама Парка и Мекина 1984[47] коришћењем изолованих перфузираних бубрежних тубула. Они су указали на присуство два система за унос: први, систем високог капацитета и ниског афинитета, који карактерише Мицхаелисова константа (Км)1,2 мг/мЛ и (Бмак)3,7нг/мин по мм дужине тубула, и други, систем малог капацитета – висок афинитет, са Км од 0.031 мг/мЛ и капацитетом везивања Бмак од 0,064 нг/мин по мм дужине тубула.

Студије о процесу ендоцитозе у течној фази (пиноцитоза) у проксималним тубуларним епителним ћелијама показале су да се наставља са премалом ефикасношћу да би се објаснило ефективно усвајањеалбумин. Апсорпција овог протеина се дешава скоро 40-пут брже него у случају једињења апсорбованих у процесу пиноцитозе, као што су декстран или инулин [48].

Експерименти спроведени 1990-их показали су да је усвајањеалбуминје у великој мери специфичан процес. Везивање означенихалбуминможе бити скоро потпуно инхибирана вишком необележених молекула. Поред тога, неозначеноалбуминпојачава дисоцијацију обележених молекула из проксималне тубуларне епителне ћелијске мембране. Карактерише их константа дисоцијације Ка у опсегу од 100-300·10-"М (7-20 мг/Л). Кинетика везивања албумина указује на присуство најмање једног места везивања. Ова карактеристика је сугерисала да је главна улога уалбуминреапсорпцију игра адсорптивна ендоцитоза. Потврђено је да фармаколошка инхибиција овог процеса код пацова алкализацијом ендозома са НХ Цл или бафиломицином А1 доводи до повећањаалбуминизлучивање у урину [43,49].

Поред тога, студије о ћелијама опосума бубрега (ОК ћелије) изведене из проксималних тубула су показале даалбуминендоцитоза зависи од интегритета цитоскелета. Инхибиција полимеризације актина цитохаласином Д доводи до скоро потпуног заустављањаалбуминапсорпција. Очигледно, процес се такође убрзава интеракцијама са микротубулама. Изражено смањење апсорпцијеалбуминпримећен је као резултат поремећаја микротубула услед дејства нокодазола, али прекид није био потпун. Чини се да померање везикула са ћелијске мембране ка ендосомском компартменту у почетној фази ендоцитозе зависи од интегритета актинског скелета, а интеракције са микротубулама се примећују у каснијој фази. С друге стране, у овим студијама је показано да је ендоцитоза зависна од клатрина преовлађујући механизам реапсорпције молекула [50,51]. Иако је експресија кавеолина откривена у апикалној мембрани проксималних тубуларних епителних ћелија, никада није пријављена ендоцитоза зависна од кавеолина [52,53].

Тек недавне студије су објасниле молекуларни механизамалбуминунос у проксимални тубул у великој мери. Испоставило се да је интеракција кубилина са протеином без амниона (АМН) неопходна за ефикасно узимање овог протеина у проксимални тубул. Због блиске повезаности и функционалне зависности овог комплекса, назива се ЦУБАМ. Поред тога, правилна експресија и ефикасан рад овог комплекса зависи од другог ендоцитног рецептора — мегалина [54-56]. Нормална бубрежна експресија и функција ЦУБАМ-а и мегалина су неопходни за ефикасно усвајањеалбумину проксималним тубуларним ћелијама, као што се може видети из доказа албуминурије код неколико наследних или стечених болести које се тичу ових ендоцитних рецептора (Табела 1).

Свеукупне структуре и функционалне асоцијације рецепторског комплекса приказане су на слици 1. Недавно је у студијама које су користиле хепатоцитни нуклеарни фактор л нокаут мишева показало да овај протеин контролише конститутивну експресију оба рецептора [63]. Мегалин, кубилин и амнион мање представљају познате домене и мотиве. Мегалин везује различите филтриране протеине преко својих понављања типа комплемента и може да интернализује лиганде преко НПКСИ мотива у цитоплазматском репу. Цубилин садржи вишеструке везујуће домене (ЦУБ домене) и понављања типа епидермалног фактора раста (ЕГФ-тип), као периферни мембрански протеин који зависи од мегалина и/или АМН.АМН садржи НПКСИ мотив и вероватно помаже кубилину у ендоцитози као у интрацелуларном транспорту током синтезе.

Табела 1. Поремећаји повезани са оштећењем бубрежног руковања албумином	Слика 1. Ендоцитни мегалин-кубилин-без амбиције комплекс у апикалној мембрани проксималног тубула бубрега.

КЛИКНИТЕ ОВДЕ ЗА ДЕО Ⅱ