WNKs na mouše

• hypertenze
• distální tubulus
• transport Na
• Buněčná & fyziologie transportu

Ústřední úloha Bez lysinu (K). (WNK) kináz v ledvinné elektrolytové rovnováze a kontrole krevního tlaku byla osvětlena, když byly mutace WNK1 a WNK4 identifikovány jako příčina genetické nesnášenlivosti sodíku a draslíku1 (pseudohypoaldosteronismus typu 2); známý také jako familiární hyperkalemická hypertenze nebo Gordonův syndrom). V tomto čísle časopisu Journal of the American Society of Nephrology (JASN) Sun a spol.2. informují o novém hráči v dráze WNK a o překvapivé složitosti signalizačního mechanismu.

Podle současných poznatků kinázy WNK organizují spínací reakci, která přepíná aktivity dvou distálních segmentů nefronu (distální stočený tubulus a distální nefron citlivý na aldosteron), aby udržely rovnováhu sodíku a draslíku při velmi rozdílném příjmu draslíku.3 Kinázy WNK v distálním stočeném tubulu spolu s navazující kinázou bohatou na prolin a alanin (SPAK) příbuznou Ste20 tvoří signální kaskádu citlivou na draslík, která na požádání řídí aktivitu thiazidově citlivého sodíko-chloridového kotransportéru (NCC). Signalizace WNK se aktivuje v reakci na nízkou hladinu draslíku v plazmě při nedostatku draslíku v potravě, což stimuluje NCC k omezení ztrát draslíku z distálního nefronu citlivého na aldosteron na úkor zadržování sodíku.4-6 Naopak při dostatku draslíku v potravě je kaskáda WNK inhibována, což potlačuje absorpci NaCl a zvyšuje vylučování draslíku.7 Pochopení toho, proč je signalizace WNK-SPAK tak mimořádně citlivá na plazmatický draslík, bylo předmětem velkého zájmu.

V tomto čísle JASN Sun a spol.2 uvádějí, že mechanismus signalizace závislý na draslíku může být složitější, než se původně zdálo. Tato elegantní série studií skvěle využívá modelový systém, Malpighiův tubulus Drosophila melanogaster, ke zkoumání složitosti signalizace WNK a navazuje na bohatou historii modelových organismů ve fyziologii ledvin. Při stimulaci vylučuje Malpighianův tubulus roztok bohatý na chlorid draselný velkou rychlostí, která odpovídá objemu buněčné tekutiny za sekundu. Sun a spol.2 již zjistili, že sekrece draslíku je řízena aktivací WNK, který aktivuje ortolog SPAK Fray; ten zase fosfoaktivuje NKCC1.8 V této studii Sun a spol.2 využili genetické schůdnosti modelu Malpighiova tubulu D. melanogaster. Spolu s obdivuhodnou kombinací fyziologických a biochemických nástrojů se jim podařilo hlouběji proniknout do mechanismu nitrobuněčné signalizace.

Stejně jako savčí protějšky4,9 Sun a spol.2 zjistili, že WNK D. melanogaster je nitrobuněčná kináza vnímající chloridy (Cli-). Měření kinázy in vitro ukázala, že chloridy stabilizují neaktivní konformaci WNK a brání aktivaci kinázy, dokud se fyziologicky nesníží Cli-. V důsledku toho může být aktivace WNK citlivá na změny plazmatického draslíku a membránového potenciálu, které mají silný vliv na .4,5

V distálním stočeném tubulu savců se předpokládá, že draslíkové kanály Kir4.1/Kir5.1 převádějí změny plazmatického draslíku na signalizaci WNK prostřednictvím změn membránového potenciálu a Cli-.5,10,11 V souladu s touto myšlenkou heterologní studie koexprese Kir 4.1, NCC a WNK v lidských embryonálních ledvinových buňkách ukázaly, že snížení extracelulárního draslíku způsobuje hyperpolarizaci membránového potenciálu, což zase snižuje Cli- ke stimulaci WNK a zvýšení fosforylace SPAK a NCC.5 Zvýšení draslíku mělo opačný účinek. Ačkoli tyto krásné studie zavedly hypotézu WNK/Cl–sensing, nechaly mnohé na pochybách, zda k tomu skutečně dochází in vivo.

Sun a spol.2 nyní poprvé ukazují, že tento mechanismus funguje v nativních transportních buňkách, ale se zvratem. Pomocí geneticky kódovaného senzoru Cl- exprimovaného v buňkách Malpighianova tubulu bylo zjištěno, že aktivace transportu iontů a signalizace WNK v Malpighianově tubulu se shoduje s poklesem Cli-, přesně jak se předpokládalo. Překvapivě však mutace zbytků ve WNK, které tvoří vazebné místo pro Cl-, nestačila k aktivaci signalizace a transportu WNK. Úplná aktivace transportu iontů v Malpighiově tubulu s Cl-necitlivou kinázou WNK vyžadovala koexpresi dalšího proteinu, kinázového scaffoldingového proteinu vzdáleně příbuzného armadillo proteinům s názvem Drosophila MO2512 (známého také jako calcium binding protein 39). Studie knockdown prokázaly, že MO25 je nutný pro fyziologickou aktivaci transepiteliálního toku iontů s divokým typem WNK. Protože fosforylační studie in vitro odhalily, že drozofilní Mo25 ovlivňuje citlivost WNK na chloridy, zdá se pravděpodobné, že kooperativní interakce mezi chloridy a Mo25 přímo regulují signalizaci WNK.

Tato zjištění jsou pravděpodobně bezprostředně použitelná pro savčí ledviny. MO25 kolokalizuje s NCC a NKCC2 na apikální membráně myší ledviny.13 Biochemické studie navíc odhalily, že savčí MO25 zvyšuje fosforylaci NCC a NKCC zprostředkovanou WNK4/SPAK,14 pravděpodobně usnadněním strukturálních změn v kinázách. Spolu se zajímavým objevem v Malpighiánském tubulu Drosophily, o kterém informovali Sun a spol.2 , poskytují tato pozorování přesvědčivý důvod k domněnce, že MO25 ovlivňuje signalizaci WNK v savčích ledvinách.

Objev MO25 v dráze WNK má důležité důsledky. Vzhledem k tomu, že nízká konzumace draslíku, běžná v moderní stravě, tlačí na dráhu přepínače, aby šetřila draslík na úkor zvýšené absorpce sodíku, poskytuje tato dráha mechanismus, který vysvětluje, proč moderní strava přiživuje oheň hypertenze citlivé na sůl. Vzhledem k jeho potenciální roli při určování citlivosti dráhy na draslík by MO25 měl být považován za potenciální cíl antihypertenzních léčiv.

• Copyright © 2018 by American Society of Nephrology