Reabsorbția sării și secreția de potasiu de către nefronul distal - Viziune nouă asupra rolului
Chloé Rafael 1, 2, 3, Maria Chavez-Canales 1, 2 și Juliette Hadchouel 1, 2 *
1 Inserm UMR970, Paris Cardiovascular Research Centre, 56, rue Leblanc, 75015 Paris, France
2 Universitatea Paris-Descartes, Sorbona Paris Cité, Paris, Franța
3 Universitatea Paris-Diderot, Sorbona Paris Cité, Paris, Franța
Studiul unei forme mendeliene rare de hipertensiune arterială, hipertensiunea hiperkaliemică familială (FHHt), a dus la progrese remarcabile în înțelegerea mecanismelor care reglementează transportul renal de clorură de sodiu. La unii pacienți, această patologie se datorează mutațiilor care afectează genele care codifică WNK1 și WNK4, două serin-treonine kinaze din familia WNK (fără lizină [K]). Semnele clinice asociate cu FHHt rezultă, printre altele, din supraactivitatea Na + -Cl - co-transportorului, NCC. Multe echipe au fost interesate de reglementarea NCC de către WNK1 și WNK4. Cu toate acestea, datele obținute au fost adesea contradictorii. Recent, două dintre studiile noastre au contribuit la explicarea parțială a acestor controverse și la stabilirea unui nou model pentru reglementarea NCC de către kinazele familiei WNK.
Studiul Hipertensiunii Hipercalemice Familiale (FHHt), o boală monogenă rară, a permis progrese remarcabile în înțelegerea mecanismelor de reglare a reabsorbției NaCl de către nefronul distal. FHHt rezultă din mutații ale genelor care codifică WNK1 și WNK4, două serin-treonin kinaze din familia WNK (fără lizină [K]). Manifestările clinice ale FHHt se datorează, printre altele, unei activități crescute a Na + -Cl - cotransportor NCC. Prin urmare, mai multe grupuri au încercat să înțeleagă modul în care WNK1 și WNK4 ar putea reglementa NCC. Cu toate acestea, datele au fost adesea contradictorii. Două dintre studiile noastre recente au permis să explice parțial aceste controverse și să propună un nou model pentru reglementarea NCC de către WNK.
WNK1-WNK4 și hipertensiune hiperpotasemică familială
Hipertensiunea esențială (hipertensiunea) este o boală complexă cauzată de o combinație de factori genetici și de mediu. Unul dintre cei mai cunoscuți factori de risc este expunerea cronică la o dietă prea bogată în clorură de sodiu [1, 2], dar mecanismele responsabile de această sensibilitate a presiunii arteriale la sare nu au fost încă pe deplin elucidate. Cu toate acestea, datorită modelării matematice complexe, A.C. Guyton a propus în 1972 că un defect de transport al ionilor în nefron a fost implicat în toate formele de hipertensiune [3].
(→) Vezi Știrile lui D. Eladari și colab., Domnișoară nr. 5, mai 2010, pagina 549
Diagrama nefronului distal și a celulelor care îl alcătuiesc. Nefronul este alcătuit din diferite segmente: tubul proximal (în roșu), bucla Henlé (în galben), tubul distal contorsionat (DCT, în verde), tubul conector (CNT, în albastru deschis) și canalul colector (CD, în albastru închis). Aceste ultime trei segmente formează nefronul distal sensibil la aldosteron. DCT este alcătuit dintr-un singur tip de celulă care exprimă transportorul Na + -Cl -, NCC la membrana sa apicală. Acest transportor permite reabsorbția electroneutrală a Na + și Cl -, fără secreția de K +. În schimb, celulele principale ale CD reabsorb Na + datorită ENaC (canal de sodiu epitelial). Această reabsorbție generează un gradient electrochimic favorizând secreția de K + de către canalul ROMK (canal de potasiu medular extern renal). AQP2: acvaporină 2.
În 2001, au fost identificate primele mutații responsabile de FHHt [5]. Acestea sunt localizate în genele care codifică doi membri ai familiei WNK serin treonin kinazei (fără lizină [K]), WNK1 și WNK4, care sunt exprimate în rinichi. Denumirea ciudată a acestor kinaze se datorează înlocuirii lizinei catalitice, prezentă în subdomeniul II al majorității protein kinazelor cunoscute, cu o cisteină [6]. Multe echipe au studiat reglementarea NCC de către kinazele WNK1 și WNK4 [34] (→).
(→) Vezi Sinteza lui J. Hadchouel și colab., Domnișoară nr. 1, ianuarie 2005, pagina 55
Cu toate acestea, rezultatele obținute au fost adesea contradictorii și nu a fost stabilit niciodată un model clar și unic care să explice mecanismul de reglementare a expresiei și activitatea co-transportorului NCC de către WNK. Într-adevăr, în funcție de modelele utilizate, WNK4 și WNK1 au prezentat, în unele studii, un rol activator al NCC și, în altele, un rol inhibitor (vezi mai jos). Două publicații recente ale echipei noastre au contribuit la explicarea acestor contradicții [7, 8]. Primul arată că rezultatele contradictorii ale studiilor care examinează reglementarea NCC de către WNK1 au provenit din utilizarea ADN-ului complementar (ADNc) al WNK1 cu o mutație inactivantă [8]. Al doilea arată că efectele de activare și inhibare ale WNK4 asupra reglării NCC sunt de fapt prezente în aceeași celulă și că sunt modulate de concentrația intracelulară de clorură [7]. În această revizuire, vom reveni la aceste descoperiri recente și vom propune un nou model pentru a explica rolul pe care îl joacă WNK1 și WNK4 în reglarea NaCl și a transportului de potasiu în rinichi.
Controversa WNK1
WNK1, activator SPAK sau inhibitor WNK4 ?
Au fost efectuate primele studii privind reglementarea NCC de către WNKs in vitro folosind Xenopus 4 ouă sau culturi de linie celulară. În aceste modele, supraexprimarea WNK4 inhibă expresia membranei NCC și, prin urmare, activitatea sa [9, 10]. Acest mod de reglare depinde de activitatea kinazică a WNK4 din moment ce un mutant WNK4-kinaza moartă, care nu mai prezintă activitate kinazică, nu mai este capabil să inhibe NCC.
Mecanismele prin care WNK1 reglementează NCC au rămas mult timp controversate. Au fost descrise două izoforme ale WNK1 [11]: L-WNK1 (lung-WNK1), care este omniprezent și are activitate catalitică și KS-WNK1 (specific rinichi-WNK1), care este o formă trunchiată a proteinei exprimată în mod specific în partea distală a nefronului și care nu are activitate kinazică. În cele ce urmează, ne vom concentra în principal pe L-WNK1, care este izoforma implicată în FHHt [12].
Mai multe studii au arătat că supraexprimarea L-WNK1, singură, în ovulul xenopus sau celulele renale MDCK (Rinichi canin Madin-Darby) nu a afectat activitatea NCC [10, 13]. Cu toate acestea, L-WNK1 poate activa NCC prin inhibarea WNK4. În același timp, studiile biochimice au arătat că L-WNK1 ar putea activa NCC independent de WNK4. Într-adevăr, L-WNK1 fosforilează kinaza SPAK (Kinază bogată în prolină-alanină legată de Ste20) care în sine fosforilează și activează NCC [14]. Prin urmare, au fost posibile două căi de reglementare NCC de către L-WNK1.