renin , juga dikenal sebagai angiotensinogenasa, merupakan protease aspartil yang memiliki implikasi penting dalam elektrolit homeostasis dan kontrol tekanan darah pada mamalia.
Protein ini disekresikan dari ginjal ke dalam aliran darah dan bertanggung jawab atas peningkatan tekanan darah pada hewan percobaan ketika ekstrak ginjal disuntikkan.
Diagram perwakilan sistem Renin-Angiotensin dalam tubuh manusia (Sumber: Mikael Häggström [Domain publik] melalui Wikimedia Commons)
Karena merupakan zat yang diproduksi oleh jaringan dan disekresikan ke dalam peredaran dengan target jauh dari tempat produksinya, renin dianggap sebagai hormon.
Hormon dapat berupa protein atau polipeptida, memiliki asal steroid atau berasal dari asam amino tirosin. Renin adalah hormon protein di alam dan tindakan katalitiknya melibatkan pembelahan enzimatik protein lain (ini adalah protease).
Hormon ini ditemukan pada akhir tahun 1890. Namun, baru pada akhir tahun 1990-an asal fisiologis dan struktur molekulnya dapat ditentukan secara akurat.
Indeks artikel
Struktur
Renin manusia adalah glikoprotein dengan aktivitas enzimatik dan berat molekul lebih dari 37 kDa. Molekul terdiri dari dua domain yang dipisahkan oleh celah yang dalam di mana situs aktifnya berada.
Kedua domain renin serupa dalam urutan dan terutama terdiri dari lembaran -lipat.
Analisis yang berbeda dari urutan protein ini mengungkapkan bahwa ia memiliki lebih dari 30 residu asam amino dasar, termasuk beberapa arginin, lisin, dan histidin.
Selain itu, diketahui bahwa pusat hidrofobik dan permukaan hidrofilik besar ditemukan di seluruh struktur yang memberikan stabilitas pada protein dalam konteks yang berbeda.
Situs aktif enzim terletak di celah yang dibentuk oleh dua domain dan asam amino esensial untuk katalisis adalah dua residu asam aspartat pada posisi 38 dan 226, itulah sebabnya ini adalah protease “aspartil”.
Produksi
Renin diproduksi di aparatus jukstaglomerulus ginjal, struktur khusus yang ditemukan di tempat kontak antara tubulus kontortus distal dan glomerulus asalnya.
Aparatus ini terdiri dari tiga komponen: sel granula, sel mesangial ekstraglomerulus, dan makula densa.
Makula padat
Makula densa dibentuk oleh deretan sel epitel kuboid yang merajut erat yang melapisi tabung di tempat kontak dengan glomerulus dan dianggap sebagai awal dari tubulus distal yang berbelit-belit.
Sel mesangial
Sel mesangial ekstraglomerulus ditemukan membentuk daerah segitiga antara arteriol aferen, arteriol eferen dan makula densa, mereka dianggap sebagai perpanjangan dari sel mesangial glomerulus. Mereka juga disebut sel agranular.
Sel granular
Sel-sel granula disebut sel jukstaglomerulus dan terletak di dinding arteriol aferen dan eferen dan di daerah sel mesangial ekstraglomerulus.
Sel granula ini disebut dengan adanya granula sekretorik di dalam sitoplasmanya. Butiran yang mengandung renin, serta prekursor renin, pro-renin, yang terbentuk dari pra-pro-renin.
Pre-pro-renin adalah prehormon yang memiliki 406 asam amino pada manusia. Prahormon ini mengalami pembelahan proteolitik pasca-translasi, sehingga kehilangan urutan 23 residu pada terminal aminonya.
Pembelahan pra-pro-renin mengubahnya menjadi pro-renin, panjangnya 383 asam amino. Pembelahan berikutnya dari urutan lain di N-terminus pro-renin adalah yang mengarahkan pembentukan renin, protease asam amino 340 yang aktif.
Baik pro-renin dan renin dapat disekresikan ke dalam peredaran, tetapi sangat sedikit pro-renin yang diubah menjadi renin aktif di jaringan ikat ini. Enzim yang bertanggung jawab untuk konversi pro-renin menjadi renin dikenal sebagai kalikrein dan cathepsin.
Setelah renin disekresikan ke dalam peredaran, ia memiliki waktu paruh tidak lebih dari 80 menit dan sekresi sangat diatur.
Selain ginjal, renin dapat diproduksi oleh jaringan atau organ lain seperti testis, ovarium, dinding arteriol, korteks adrenal, hipofisis , otak, cairan ketuban, dan lain-lain.
Meskipun berlaku untuk banyak hewan, penelitian yang melibatkan pengangkatan ginjal menunjukkan bahwa aktivitas renin yang berperedaran turun secara dramatis ke tingkat yang sangat mendekati nol.
Sekresi
Sekresi renin meningkat oleh serangkaian rangsangan yang muncul ketika volume cairan ekstraseluler menurun, ketika tekanan arteri menurun, atau ketika aktivitas simpatis di saraf ginjal meningkat.
Beberapa faktor yang berhubungan dengan regulasi sekresi renin telah dijelaskan:
– Tekanan perfusi ginjal dideteksi oleh baroreseptor (reseptor regangan) dari arteriol aferen
– Perubahan volume dan komposisi cairan yang mencapai makula densa
– Aktivitas saraf simpatis ginjal
– Prostaglandin
– Peptida natriuretik atrium.
Mekanisme baroreseptor arteriol aferen menyebabkan penurunan sekresi renin bila terjadi peningkatan tekanan arteriol aferen pada tingkat aparatus jukstaglomerulus. Sekresinya meningkat ketika aktivitas baroreseptor menurun saat tekanan turun.
Sensor lain yang terkait dengan pengaturan sekresi renin ditemukan di makula densa. Semakin tinggi laju reabsorbsi Na+ dan Cl- serta konsentrasi elektrolit tersebut dalam cairan yang mencapai makula densa, maka semakin rendah sekresi renin dan sebaliknya.
Peningkatan aktivitas saraf simpatis ginjal, serta katekolamin yang berperedaran melalui norepinefrin yang dilepaskan pada ujung simpatis di sel jukstaglomerulus, meningkatkan sekresi renin.
Prostaglandin, khususnya prostasiklin, merangsang sekresi renin melalui efek langsung pada sel granul aparatus jukstaglomerulus.
Angiotensin II, melalui efek umpan balik negatif, menghambat sekresi renin melalui efek langsung pada sel granula. Hormon lain seperti vasopresin menghambat sekresi renin.
Peptida natriuretik atrium (ANP), yang diproduksi di otot atrium jantung, menghambat sekresi renin.
Efek gabungan dari semua faktor perangsang dan penghambat inilah yang menentukan kecepatan sekresi renin. Renin disekresikan ke dalam darah ginjal dan kemudian meninggalkan ginjal untuk diedarkan ke seluruh tubuh. Namun, sejumlah kecil renin tetap berada dalam cairan ginjal.
Fitur
Renin adalah enzim yang tidak memiliki fungsi vasoaktif dengan sendirinya. Satu-satunya fungsi renin yang diketahui adalah memotong angiotensinogen pada terminal amino, menghasilkan dekapeptida yang disebut Angiotensin I.
Angiotensinogen adalah glikoprotein dari kelompok 2 globulin yang disintesis oleh hati dan terdapat dalam darah yang berperedaran.
Karena angiotensin I memiliki aktivitas vasopresor yang sangat buruk dan harus diproses “hilir” oleh protease lain, renin berpartisipasi dalam langkah awal pengaturan tekanan darah, dalam sistem yang dikenal sebagai renin-angiotensin.
Angiotensin II memiliki waktu paruh yang sangat singkat (antara 1 dan 2 menit). Ini dimetabolisme dengan cepat oleh berbagai peptidase yang memecahnya dan beberapa dari fragmen ini, seperti Angiotensin III, mempertahankan beberapa aktivitas vasopresor.
Fungsi umum sistem renin-angiotensin banyak dan dapat diringkas sebagai berikut:
– Konstriksi arteriol dan peningkatan tekanan sistolik dan diastolik. Angiotensin II empat sampai delapan kali lebih kuat daripada norepinefrin untuk fungsi ini.
– Peningkatan sekresi aldosteron oleh efek langsung Angiotensin II pada korteks adrenal. Sistem renin-angiotensin adalah pengatur utama sekresi aldosteron.
– Memfasilitasi sekresi norepinefrin melalui efek langsung pada neuron simpatis pasca ganglion.
– Ini mempengaruhi kontraksi sel mesangial, yang menurunkan laju filtrasi glomerulus dan, karena efek langsung pada tubulus ginjal, meningkatkan reabsorpsi natrium.
– Pada tingkat otak, sistem ini mengurangi sensitivitas refleks baroreseptor, yang meningkatkan efek vasopresor Angiotensin II.
– Angiotensin II merangsang asupan air dengan mempromosikan mekanisme rasa haus. Meningkatkan sekresi vasopresin dan hormon ACTH.
Patologi terkait
Oleh karena itu, sistem renin-angiotensin memiliki peran penting dalam patologi hipertensi, terutama yang berasal dari ginjal.
Ini adalah bagaimana penyempitan salah satu arteri ginjal menghasilkan hipertensi berkelanjutan yang dapat dibalik jika ginjal iskemik (cacat) diangkat atau penyempitan arteri ginjal dilepaskan pada waktunya.
Peningkatan produksi renin umumnya dikaitkan dengan penyempitan sepihak dari arteri ginjal yang menghubungkan salah satu ginjal, yang mengakibatkan hipertensi. Kondisi klinis ini mungkin karena cacat lahir atau kelainan peredaran ginjal lainnya.
Manipulasi farmakologis dari sistem ini, selain penggunaan penghambat reseptor angiotensin II, adalah alat dasar untuk pengobatan hipertensi arteri.
Tekanan darah tinggi adalah penyakit diam dan progresif yang mempengaruhi sebagian besar populasi dunia, terutama orang dewasa di atas usia 50 tahun.
Referensi
- Akahane, K., Umeyama, H., Nakagawa, S., Moriguchi, I., Hirose, S., Iizuka, K., & Murakita, J. (1985). Struktur Tiga Dimensi Renin Manusia. Hipertensi , 7 (1), 3-12.
- Davis, J., & Freeman, R. (1976). Mekanisme Pengaturan Pelepasan Renin. Tinjauan Fisiologis , 56 (1), 1–56.
- Guyton, A., & Hall, J. (2006). Buku Ajar Fisiologi Medis (Edisi ke-11). Elsevier Inc.
- Hackenthal, E., Paul, M., Ganten, D., & Taugner, R. (1990). Morfologi, Fisiologi, dan Biologi Molekuler Sekresi Renin. Tinjauan Fisiologis , 70 (4), 1067-1116.
- Morris, B. (1992). Biologi Molekuler renin. I: Gen dan struktur protein, sintesis dan pemrosesan. Jurnal Hipertensi , 10 , 209–214.
- Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Biokimia Harper’s Illustrated (edisi ke-28). McGraw-Hill Medis.
- Barat, J. (1998). Basis Fisiologis Praktik Medis (Edisi ke-12). Meksiko DF: Editorial Médica Panamericana.
