Реабсорбция на сол и секреция на калий от дисталния нефрон - Нова визия за ролята
Клое Рафаел 1, 2, 3, Мария Чавес-Каналес 1, 2 и Жулиет Хадчуел 1, 2 *
1 Inserm UMR970, Парижки център за сърдечно-съдови изследвания, 56, улица Leblanc, 75015 Париж, Франция
2 Университет Париж-Декарт, Сорбона Париж Сите, Париж, Франция
3 Университет Париж-Дидро, Сорбона Париж Сите, Париж, Франция
Изследването на рядка менделова форма на артериална хипертония, фамилна хиперкалиемична хипертония (FHHt), е довело до забележителен напредък в разбирането на механизмите, регулиращи бъбречния транспорт на натриев хлорид. При някои пациенти тази патология се дължи на мутации, засягащи гените, кодиращи WNK1 и WNK4, две серин-треонин кинази от семейство WNK (без лизин [K]). Клиничните признаци, свързани с FHHt, се дължат, наред с други неща, на свръхактивността на Na + -Cl - ко-транспортера, NCC. Много отбори се интересуват от регулирането на NCC от WNK1 и WNK4. Получените данни обаче често бяха противоречиви. Наскоро две от нашите проучвания помогнаха частично да обяснят тези противоречия и да установят нов модел за регулиране на NCC от кинази от семейство WNK.
Изследването на фамилната хиперкалиемична хипертония (FHHt), рядко моногенно заболяване, позволи забележителен напредък в разбирането на механизмите за регулиране на реабсорбцията на NaCl от дисталния нефрон. FHHt е резултат от мутации в гените, кодиращи WNK1 и WNK4, две серин-треонин кинази от семейството WNK (без лизин [K]). Клиничните прояви на FHHt се дължат, наред с други, на повишена активност на Na + -Cl - котранспортер NCC. Следователно няколко групи се опитаха да разберат как WNK1 и WNK4 могат да регулират NCC. Данните обаче често бяха противоречиви. Две от последните ни проучвания позволиха частично да обяснят тези противоречия и да предложат нов модел за регулиране на NCC от WNK.
WNK1-WNK4 и фамилна хиперкалиемична хипертония
Есенциалната хипертония (хипертония) е сложно заболяване, причинено от комбинация от генетични и екологични фактори. Един от най-известните рискови фактори е хроничното излагане на диета, прекалено богата на натриев хлорид [1, 2], но механизмите, отговорни за тази чувствителност на артериалното налягане към сол, все още не са изяснени напълно. Чрез сложно математическо моделиране, А. С. Гайтън предлага през 1972 г., че дефект на транспортиране на йони в нефрона участва във всички форми на хипертония [3].
(→) Вижте новините на Д. Еладари и др., г-ца n ° 5, май 2010 г., страница 549
Диаграма на дисталния нефрон и клетките, които го изграждат. Нефронът се състои от различни сегменти: проксималната тубула (в червено), бримката на Henlé (в жълто), дисталната извита тубула (DCT, в зелено), съединителната тръба (CNT, в светло синьо) и канала колектор (CD, в тъмно синьо). Тези последни три сегмента образуват дисталния чувствителен към алдостерон нефрон. DCT се състои от единичен клетъчен тип, който експресира транспортера Na + -Cl -, NCC в апикалната му мембрана. Този транспортер позволява електронейтралната реабсорбция на Na + и Cl -, без секреция на K +. Обратно, основните клетки на CD реабсорбират Na + благодарение на ENaC (епителен натриев канал). Тази реабсорбция генерира електрохимичен градиент, благоприятстващ секрецията на K + от канала ROMK (бъбречен външен медуларен калиев канал). AQP2: аквапорин 2.
През 2001 г. бяха идентифицирани първите мутации, отговорни за FHHt [5]. Те се намират в гените, които кодират двама членове на семейството на серин треонин киназа WNK (без лизин [K]), WNK1 и WNK4, които се експресират в бъбреците. Странното име на тези кинази се дължи на заместването на каталитичния лизин, присъстващ в поддомейн II на повечето известни протеинкинази, с цистеин [6]. Много екипи са изучавали регулирането на NCC от киназите WNK1 и WNK4 [34] (→).
(→) Виж синтеза на J. Hadchouel и др., г-ца n ° 1, януари 2005 г., страница 55
Получените резултати обаче често са противоречиви и никога не е установен ясен и уникален модел, обясняващ механизма на регулиране на експресията и дейността на ко-транспортера на NCC от WNK. В действителност, в зависимост от използваните модели, WNK4 и WNK1 представят в някои проучвания активираща роля на NCC и, в други, инхибираща роля (вж. По-долу). Две неотдавнашни публикации на нашия екип помогнаха да започнат да обясняват тези противоречия [7, 8]. Първият показва, че противоречивите резултати от изследвания, изследващи регулацията на NCC от WNK1, идват от използването на комплементарна ДНК (cDNA) на WNK1 с инактивираща мутация [8]. Втората показва, че активиращите и инхибиращите ефекти на WNK4 върху регулирането на NCC всъщност присъстват в една и съща клетка и че те се модулират от вътреклетъчната концентрация на хлорид [7]. В този преглед ще се върнем към тези скорошни открития и ще предложим нов модел, който да обясни ролята, която WNK1 и WNK4 играят в регулирането на NaCl и транспорта на калий в бъбреците.
Спорът WNK1
WNK1, SPAK активатор или WNK4 инхибитор ?
Бяха проведени първите проучвания за регулиране на NCC от WNK инвитро като се използват яйца Xenopus 4 или култури от клетъчни линии. В тези модели свръхекспресията на WNK4 инхибира мембранната експресия на NCC и следователно нейната активност [9, 10]. Този начин на регулиране зависи от киназната активност на WNK4 след мутант WNK4-киназа мъртва, който вече не проявява киназна активност, вече не е в състояние да инхибира NCC.
Механизмите, чрез които WNK1 регулира NCC, отдавна остават противоречиви. Описани са две изоформи на WNK1 [11]: L-WNK1 (дълго-WNK1), който е повсеместен и има каталитична активност, и KS-WNK1 (бъбречно специфичен-WNK1), която е пресечена форма на протеина, експресирана специално в дисталната част на нефрона и която няма киназна активност. По-нататък ще се съсредоточим главно върху L-WNK1, който е изоформата, включена в FHHt [12].
Няколко проучвания показват, че свръхекспресията на L-WNK1, самостоятелно, в яйцеклетки на ксенопус или MDCK в бъбреците (Мадин-Дарби кучешки бъбрек) не повлиява дейността на NCC [10, 13]. И все пак L-WNK1 може да активира NCC, като инхибира WNK4. В същото време биохимичните проучвания показват, че L-WNK1 може да активира NCC независимо от WNK4. Всъщност L-WNK1 фосфорилира SPAK киназата (Свързана с Ste20 пролин-аланин богата киназа), който сам фосфорилира и активира NCC [14]. Следователно бяха възможни два пътя на регулиране на NCC от L-WNK1.