Receptory nukleotydowe a praca nerki

Transkrypt

1 Receptory nukleotydowe a praca nerki STRESZCZENIE Nerki odgrywają kluczową rolę w utrzymaniu stałości składu środowiska wewnętrznego organizmu człowieka. Są narządem o budowie heterogennej, charakteryzującym się występowaniem złożonej sieci naczyń krwionośnych oraz licznych zakończeń nerwów współczulnych. W regulacji przepływu krwi przez naczynia krwionośne nerek, fundamentalnego procesu dla utrzymania prawidłowej funkcji tego narządu, uczestniczą receptory nukleotydowe P2. W warunkach fizjologicznych osocze przepływające przez nerki ulega filtracji przez filtr kłębuszkowy. Zmiany aktywności receptorów P2 zlokalizowanych na komórkach filtru kłębuszkowego modyfikują właściwości fizykochemiczne filtru. Elektrolity, woda oraz związki drobnocząsteczkowe podlegają procesom reabsorpcji i/lub sekrecji w cewce bliższej i dalszej nefronu. Tempo filtracji kłębuszkowej oraz procesów cewkowych są stale dostosowywane do siebie, między innymi za pośrednictwem receptorów P2, a regulacja odbywa się w kierunku zstępującym (tzw. równowaga kłębuszkowo-cewkowa) oraz wstępującym (tzw. sprzężenie cewkowo-kłębuszkowe). Receptory P2 nerek są zaangażowane również w regulację systemowego ciśnienia tętniczego krwi oraz gospodarki węglowodanowej. WPROWADZENIE Nerki pod względem morfologicznym i funkcjonalnym są heterogennym narządem, bogato współczulnie unerwionym oraz ukrwionym, chociaż większość krwi (8090%) przepływa przez zewnętrzne obszary miąższu nerek (tzw. korę nerek), a pozostała ilość przez obszary wewnętrzne (tzw. rdzeń nerek). Podstawową jednostką anatomiczno-funkcjonalną nerek jest nefron składający się z kłębuszka nerkowego, cewki bliższej, pętli Henlego oraz cewki dalszej. Poszczególne struktury nefronu cechują się uporządkowaniem przestrzennym polegającym na korowej lokalizacji kłębuszków nerkowych, występowaniem dwukierunkowych pętli Henlego tj. początkowo przebiegających ku rdzeniu a następnie zmieniającymi kierunek przebiegu o 180 oraz cewkami dalszymi ostatecznie przebiegającymi ku rdzeniu. Komórki nabłonkowe cewek są komórkami spolaryzowanymi; błona szczytowa zwrócona jest ku światłu cewki, a błona podstawno-boczna skierowana jest w kierunku śródmiąższu nerek. Również polaryzacji podlega dystrybucja receptorów nukleotydowych (Tab. 1) [6,40]. Tabela 1. Lokalizacja receptorów nukleotydowych w komórkach cewek nerkowych. Lokalizacja błona szczytowa błona podstawno-boczna nieokreślona Na podstawie [6,40]. Komórki cewki bliższej Pętla Henlego P2X 5 P2X 4 P2Y 1 P2X 4,6 P2Y 4,6 P2X 4,6 P2X 5,6 P2Y 1,4,6 P2Y 1,4,6 Komórki cewki dalszej Maciej Jankowski Zakład Chemii Klinicznej, Katedra Analityki Klinicznej, Gdański Uniwersytet Medyczny, Gdańsk Zakład Chemii Klinicznej, Katedra Analityki Klinicznej, Gdański Uniwersytet Medyczny, ul. Dębinki 7, Gdańsk, tel.: (58) , majank@gumed.edu.pl Artykuł otrzymano 16 września 2014 r. Artykuł zaakceptowano 20 października 2014 r. Słowa kluczowe: cewka, nerka, nefron, receptory nukleotydowe Wykaz skrótów: ADH wazopresyna; AMPK kinaza białkowa aktywowana przez AMP; AQP akwaporyna; [Ca 2+ ] stężenie jonów wapnia; camp cykliczny AMP; COX cyklooksygenza; CTGF (ang. connecting tubuloglomerular feedback) sprzężenie cewka dalsza- -kłębuszek nerkowy; Cx koneksyna; ENaC (ang. epithelial sodium channel) nabłonkowy kanał sodowy; EP 3 (ang. prostaglandin E receptor 3) receptor dla prostaglandyny; ET-1 endotelina 1; GTB (ang. glomerulartubular balance) równowaga kłębuszkowo-cewkowa; NHE3 (ang. sodium-hydrogen antiporter 3 also known as sodium-hydrogen exchanger 3) wymieniacz jonów sodu na jon wodoru; PGE 2 prostaglandyna PGE 2 ; PKA kinaza białkowa A; PKC kinaza białkowa C; PLC fosfolipaza C; TGF (ang. tubuloglomerular feedback) sprzężenie cewkowo-kłębuszkowe; TRPC6 (ang. transient receptor potential cation channel) kanał jonowy; UT-A1/UT-A2 (ang. urea transporters) białka transportujące mocznik U ssaków nerki pełnią kluczową rolę w utrzymaniu stałości składu chemicznego środowiska wewnętrznego i objętości płynu pozakomórkowego organizmu dostosowując wielkość wydalania jonów (np. Na +, K + ) oraz wody do aktualnego zapotrzebowania organizmu. Nerki biorą udział w regulacji gospodarki kwasowo-zasadowej poprzez wydalanie z moczem jonów wodorowych oraz produkcję anionu wodorowęglanowego. Ponadto, wydalają z organizmu związki chemiczne pochodzenia endogennego (np. mocznik, kwas moczowy) oraz egzogennego (np. leki), których podwyższone stężenie mogłoby zakłócić prawidłową funkcję narządów wewnętrznych. Jest to tzw. funkcja wydalnicza nerek, która uwarunkowana jest tempem procesów zachodzących w obrębie nefronu, zarówno w kłębuszkach nerkowych, filtracją osocza jak również w cewkach nerkowych, reabsorpcją i/lub sekrecją jonów i związków drobnoczą- Postępy Biochemii 60 (4)

2 steczkowych. Mocz pierwotny, którego powstaje około 180 litrów na dobę, ulega w cewkach nerkowych zagęszczeniu tak, że ostatecznie człowiek wydala 0,52 l wody na dobę w zależności od jej podaży. Nerki poprzez zdolność do zagęszczania i rozcieńczania moczu regulują objętość wydalanego moczu; osmolalność moczu mieści się w zakresie mosm/kg H 2 O. Tempo filtracji kłębuszkowej wpływa na tempo procesów zachodzących w cewkach i vice versa. Dotychczas opisano trzy zjawiska dostosowujące aktywność procesów zachodzących w kłębuszku i cewkach nerkowych. Są nim: równowaga kłębuszkowo-cewkowa (GTB, ang. glomerulartubular balance) będącą składową regulacji zstępującej oraz dwa elementy regulacji wstępującej - sprzężenie cewkowo-kłębuszkowe (TGF, ang. tubuloglomerular feedback) oraz sprzężenie cewka dalsza-kłębuszek nerkowy (CTGF, ang. connecting tubuloglomerular feedback). Aktywny udział w regulacji zstępującej i wstępującej pełnią receptory nukleotydowe [9]. Ponadto, nerki biorą aktywny udział w regulacji systemowego ciśnienia tętniczego krwi, gospodarki węglowodanowej oraz mineralnej, jak również pełnią funkcję narządu endokrynnego produkującego 1,25-(OH) 2 D 3 (ang. 1,25-dihydroxyvitamin D 3 ) oraz erytropoetynę. Poprzez te dwa związki, nerki wpływają odpowiednio na gospodarkę mineralną ustroju oraz erytropoezę. U podstaw sprawowanych przez nerki różnorodnych funkcji leży prawidłowy przepływ krwi przez ten narząd w regulacji, którego istotną rolę pełnią receptory P2 [7,14,18]. REGULACJA HEMODYNAMIKI NERKOWEJ I KŁĘBUSZKOWEJ W warunkach fizjologicznych, u dorosłego człowieka, przez naczynia tętnicze obu nerek w ciągu jednej minuty przepływa około 1100 ml krwi (~650 ml osocza), co stanowi około 22% objętości wyrzutowej serca. Na komórkach naczyń tętniczych nerek występują receptory nukleotydowe P2, a dystrybucja poszczególnych rodzajów receptorów P2 jest zależna od średnicy naczynia (Ryc. 1). Tętnica nerkowa w miąższu nerki sukcesywnie dzieląc się, przechodzi w tętniczki doprowadzające, które następnie rozgałęziając się tworzą naczynia kapilarne kłębuszka nerkowego. Otoczone są one komórkami nabłonkowymi tworzącymi torebkę Bowmana, a w dalszym przebiegu tworzą one cewkę bliższą, pętlę Henlego i cewkę dalszą. Cewki dalsze sąsiednich Rycina 1. Rozmieszczenie receptorów nukleotydowych w naczyniach tętniczych nerek w zależności od ich średnicy. nefronów łączą się i tworzą cewkę zbiorczą. Pomiędzy naczyniami kapilarnymi kłębuszka nerkowego znajdują się komórki mezangialne, które wraz z macierzą pozakomórkową tworzą mezangium. Ponadto, niewielka liczba komórek mezangialnych, w liczbie około 20, znajduje się poza kłębuszkiem nerkowym pomiędzy tętniczką doprowadzającą i odprowadzającą, tworząc tzw. mezangium zewnętrzne. Komórki mezangium zewnętrznego poszczególnych nefronów znajdują się w bezpośrednim kontakcie z komórkami cewki dalszej tego samego nefronu tworząc plamkę gęstą. Naczynia kapilarne kłębuszka nerkowego powtórnie łączą się w jedno naczynie tętnicze, tzw. tętniczkę odprowadzającą, która w dalszym swoim przebiegu tworzy naczynia kapilarne kory oraz rdzenia nerek. Cechą charakterystyczną naczyń kapilarnych rdzenia nerki jest występowanie na komórkach śródbłonka tzw. perycytów, komórek pochodzenia mezenchymalnego, w których występują białka kurczliwe np. α-aktyna mięśniówki gładkiej. W naczyniach kapilarnych rdzenia nerek stwierdzono mrna dla receptorów P2X 1,3,7 oraz P2Y 4,6, z tym, że mrna dla receptorów P2Y jest około 40 razy liczniej reprezentowane od mrna dla receptorów P2X [10]. Stosunkowo niewielka odległość perycytów od splotów nerwów współczulnych ( 1,5 µm) jest czynnikiem sprzyjającym pobudzeniu receptorów P2 przez ATP, wydzielany jako neurotransmiter w tych strukturach autonomicznego układu nerwowego [11]. Innym źródłem nukleotydów, w tym UTP, są komórki śródbłonka, komórki cewek oraz przepływające przez naczynie kapilarne osocze. Nukleotydy, ATP, UTP, powodując skurcz perycytów zmniejszają w ten sposób przepływ krwi przez naczynia kapilarne rdzenia nerki. Z drugiej strony, ATP oddziałując na receptory nukleotydowe zlokalizowane na komórkach śródbłonka powoduje zależny od tlenku azotu rozkurcz perycytów i zwiększenie przepływu krwi przez naczynia kapilarne rdzenia nerki. Zatem, receptory nukleotydowe występujące na perycytach mogą być zaangażowane w regulację przepływu krwi przez rdzeń nerki pełniący niezastąpioną rolę w procesie zagęszczania moczu [35]. Około 20% osocza przepływającego przez kłębuszki nerkowe ulega filtracji kłębuszkowej tworząc mocz pierwotny, który praktycznie jest pozbawiony białek o masie cząsteczkowej większej od 70 kda. Proces oczyszczania osocza zachodzi w kłębuszkach nerkowych (średnia liczba ~1 mln o łącznym ciężarze <1 g) przez filtr kłębuszkowy utworzony przez komórki śródbłonka naczyń kapilarnych kłębuszka nerkowego, amorficznej błony podstawnej i komórki nabłonkowe tzw. podocyty [3]. Grubość filtru kłębuszkowego u człowieka wynosi niespełna 0,5 µm, a jego całkowita powierzchnia szacowana jest na 0,10,5 m². Tempo filtracji kłębuszkowej jest determinowane przez efektywne ciśnienie filtracyjne (P E ) panujące w naczyniach kapilarnych kłębuszka nerkowego oraz wielkość i szczelność powierzchni filtracyjnej (Ryc. 2). Badania czynnościowe, wsparte badaniami immunohistologicznymi oraz autoradiograficznymi dostarczyły dowodów wskazujących na obecność receptorów P2X 1 na tętniczkach doprowadzających [13]. Stan obkurczenia tych tętniczek determinuje w 8090% całkowitą oporność naczyń nerkowych, która z kolei warunkuje wielkość przepływu krwi, ciśnienia filtracyjnego oraz filtracji kłębuszkowej. W wyniku wzrostu systemowego ciśnienia tętniczego krwi w zakresie mmhg, z komó

3 Rycina 2. Udział receptorów nukleotydowych w regulacji filtracji kłębuszkowej. Objaśnienia: Φa średnica tętniczki doprowadzającej, Φe średnica tętniczki odprowadzającej, P E efektywne ciśnienie filtracyjne, RR ciśnienie tętnicze krwi. rek tętniczki doprowadzającej dochodzi do zwiększonego uwalniania ATP, który poprzez receptory P2X 1 prowadzi do skurczu tętniczki doprowadzającej i zmniejszenia przepływu krwi przez to naczynie tętnicze, utrzymując tempo filtracji kłębuszkowej na stałym poziomie. Jest to tzw. zjawisko autoregulacji (Ryc. 2). W komórkach tętniczki doprowadzającej stwierdzono obecność paneksyny 1, która tworząc kanał jonowy, umożliwia wyjście ATP z komórek do płynu pozakomórkowego, który w sposób auto-/parakrynny może pobudzać receptory nukleotydowe [15]. Wykazano, że w procesie skurczu tętniczki doprowadzającej, w którym pośredniczą receptory P2X 1, zaangażowane są metabolity kwasu arachidonowego [58]. Udział receptorów P2X 1 w autoregulacji został również udokumentowany w doświadczeniach przeprowadzonych w obecności antagonisty receptorów P2X 1 oraz na tętniczkach doprowadzających wyizolowanych zwierząt, u których zablokowano ekspresję genu dla receptorów P2X 1 [19,20,32]. Na udział receptorów nukleotydowych w procesie autoregulacji wskazują także doświadczenia, w których, stosując technikę mikrodializy narządowej, wykazano, że zwiększenie ciśnienia tętniczego krwi prowadzi do około 12. krotnego wzrostu stężenia ATP w płynie śródmiąższowym nerek [29]. Nota bene, stężenie ATP w płynie śródmiąższowym kory nerki, pobranym metodą mikrodializy narządowej, wynosi 1040 nm, aczkolwiek stężenie ATP w korze nerki oznaczone w czasie rzeczywistym przy pomocy metody elektrochemicznej jest o 10 razy wyższe [33]. Natomiast w płynie cewkowym stężenie ATP w odcinku S 2 cewki bliższej wynosi około 100 nm i jest czterokrotnie wyższe od stężenia ATP w płynie pobranym z torebki Bowmana. Różnica ta wynika z uwalniania tego nukleotydu do światła cewki przez komórki nabłonka cewki bliższej [53]. Zdolność komórek nabłonkowych cewek bliższych do uwalniania nukleotydów została potwierdzona in vitro. ATP jest uwalniany również przez izolowane kłębuszki nerkowe jak również podocyty. In vitro proces uwalniania ATP z kłębuszków nerkowych zachodzi konstytutywnie w tempie 300 fmol/min/1000 kłębuszków, a drażnienie mechaniczne zwiększa tą wartość o 35% [21]. Transport nukleotydów przez błonę komórkową odbywa się drogą pęcherzykową lub przez kanały jonowe. Droga pęcherzykowa, w której pęcherzyki cytoplazmatyczne łączą się z błoną komórkową uwalniając swoją zawartość do płynu pozakomórkowego jest charakterystyczna dla komórek pobudliwych, aczkolwiek badania przeprowadzone w ostatnich latach wskazują na możliwość uwalniania ATP na drodze pęcherzykowej również przez komórki niepobudliwe, np. komórki śródbłonka czy komórki nabłonkowe cewki bliższej nefronu [5]. Dominującą jednak drogą uwalniania nukleotydów do płynu pozakomórkowego przez komórki kłębuszków i cewek nerkowych są kanały jonowe, utworzone przez białka budujące połączenia szczelinowe, koneksyny i paneksyny. Obecność paneksyny 1 stwierdzono w błonie szczytowej komórek cewki bliższej, pętli Henlego oraz cewki zbiorczej, co sugeruje jej udział w transporcie ATP z komórek do płynu cewkowego. Sugestie te zostały potwierdzone w doświadczeniach przeprowadzonych na genetycznie zmodyfikowanych zwierzętach. U myszy z zahamowaną ekspresją genu dla paneksyny 1 (Panx 1 -/- ) stężenie ATP w moczu jest o około 30% niższe niż u myszy z prawidłową ekspresją genu dla paneksyny 1, u których stężenie ATP w moczu wynosi 31,2 ± 1,6 µm [15]. Innym białkiem zaangażowanym w transport ATP przez błonę komórkową jest izoforma 40 koneksyny (Cx40). Białko to występuje w komórkach śródbłonka naczyń kapilarnych kłębuszka nerkowego i wraz z receptorami nukleotydowymi (Tab. 2) uczestniczy w propagacji tzw. fali wapniowej, integrującej odpowiedź komórek na czynniki naczynioruchowe, regulujące tempo filtracji kłębuszkowej [49]. Natomiast w błonie szczytowej komórek wstawkowych cewki zbiorczej stwierdzono obecność izoformy 30 koneksyny (Cx30) tworzącej struktury białkowe wrażliwe na stymulację mechaniczną, np. zwiększony przepływ płynu cewkowego, czy też na zwiększony gradient osmotyczny pomiędzy płynem śródmiąższowym a cewkowym. Zwiększonemu przepływowi płynu cewkowego w odcinku dalszym nefronu, jaki występuje u zwierząt przebywających na diecie o zwiększonej zawartości jonów sodu towarzyszy zwiększone stężenie ATP w moczu. Efekt ten jest zniesiony u zwierząt z genetycznie zahamowaną ekspresją genu kodującego białko Cx30 [47]. W warunkach fizjologicznych wzrost systemowego ciśnienia tętniczego krwi do wartości 180 mmhg, a więc w zakresie autoregulacji nerek, nie zwiększa tempa filtracji kłębuszkowej natomiast powoduje zwiększenie przepływu płynu cewkowego przez poszczególne odcinki nefronu i zwiększenie wydalania jonów sodu z moczem. Jest to tzw. natriureza ciśnieniowa, w której istotną rolę ogrywają receptory P2 oraz Cx30. Mianowicie, zwiększone ciśnienie tętnicze krwi prowadzi do wzrostu ciśnienia hydrostatycznego płynu śródmiąższowego nerek wywieranego na komórki cewek dalszych. W odpowiedzi komórki wstawkowe cewek dalszych wydzielają, przy udziale Cx30, ATP do płynu cewkowego, który aktywując receptory nukleotydo- Tabela 2. Lokalizacja receptorów nukleotydowych na komórkach ciałka nerkowego zbudowanego z sieci naczyń kapilarnych i torebki kłębuszkowej. Komórki strukturalne ciałka nerkowego rodzaj udział Receptory nukleotydowe mezangialne 31% P2X 1,3,2,4,7 P2Y 1,2,4 nabłonkowe trzewne (podocyty) ścienne 23% 15% P2X 7 P2Y 1,2,6,11 śródbłonkowe 31% P2X 1,4,7 P2Y 1,2,4 Na podstawie [3,6,7,21]. Postępy Biochemii 60 (4)

4 we zlokalizowane na błonie szczytowej komórek głównych cewek dalszych prowadzi do zahamowania wchłaniania z płynu cewkowego wody i jonów sodu, czego konsekwencją jest zwiększenie przepływu płynu cewkowego. To z kolei odkształca rzęskę pierwotną komórek głównych, która spełnia rolę czujnika przepływu płynu cewkowego [41]. Jej odkształcenie prowadzi do zwiększenia wewnątrzkomórkowego [Ca 2+ ] przy udziale mechanowrażliwych kanałów TRPV4 tworzących heterokompleksy z kanałami wapniowymi TRPP2 oraz do zwiększonego uwalniania ATP do płynu cewkowego z wykorzystaniem Cx30 i pobudzania receptorów nukleotydowych zlokalizowanych na błonie szczytowej komórek cewki dalszej [26]. W konsekwencji dochodzi do zmniejszenia reabsorpcji jonów sodu i zwiększenia ich wydalania z moczem, czego efektem jest normalizacja ciśnienia tętniczego. Uważa się, że niezdolność nerek do wydalenia nadmiernej ilości jonów sodu leży u podstaw patogenetycznych pierwotnego nadciśnienia tętniczego [34]. Zatem, niewykluczone jest to, że dla rozwoju wrażliwego na sód nadciśnienia tętniczego mogą mieć wpływ zaburzenia ekspresji genów dla receptorów nukleotydowych. Ponadto, rzęska pierwotna, Cx30 oraz receptory nukleotydowe ogrywają również rolę w zwiększonej sekrecji jonów potasu przez komórki cewki dalszej do płynu cewkowego w wyniku zwiększonego przepływu tegoż płynu (z 0,5 nl/ min do 6 nl/min). Zwiększone uwalnianie ATP do płynu cewkowego w wyniku odkształcenia rzęski pierwotnej pobudza receptory nukleotydowe P2Y prowadząc do wzrostu wewnątrzkomórkowego [Ca 2+ ] i aktywacji kanału potasowego K Ca 1.1, czego efektem jest zwiększone wydzielanie jonów potasu do płynu cewkowego, a w konsekwencji zwiększone wydalanie jonów potasu z moczem [6,52]. Na wielkość przepływu krwi przez kłębuszek nerkowy wpływa również aktywność biologiczna komórek kłębuszka nerkowego będących bądź to efektorami skurczu/rozkurczu (komórki mezangialne, podocyty) bądź to miejscem syntezy (komórki śródbłonka) substancji wywierających wpływ na stopień obkurczania komórek kurczliwych. Na komórkach kłębuszka nerkowego oraz komórkach nabłonkowych wyścielających występują receptory P2X oraz P2Y (Tab. 2), a ich aktywacja modyfikuje przepływ krwi przez kłębuszek nerkowy oraz przepuszczalność filtru kłębuszkowego [4,13,52]. Mezangiocyty wpływają na dystrybucję krwi w naczyniach kapilarnych kłębuszka nerkowego regulując przepływ krwi przez naczynia wewnątrz kłębuszków, wpływając jednocześnie na wielkość powierzchni filtracyjnej. Natomiast podocyty są komórkami zdolnymi do skurczu izometrycznego, co umożliwia im przeciwstawienie się wewnątrzkłębuszkowym siłom napędzającym filtrację kłębuszkową i utrzymanie odpowiedniej struktury przestrzennej kłębuszka nerkowego. Występowanie receptorów nukleotydowych na komórkach kłębuszka nerkowego mogących ulegać skurczowi/rozkurczowi, a zarazem podlegającymi wpływowi czynników produkowanych i wydzielanych przez komórki śródbłonka stwarza możliwości do precyzyjnej regulacji przepływu krwi przez naczynia kapilarne kłębuszka nerkowego i utrzymywania tempa filtracji kłębuszkowej w fizjologicznym oknie homeostatycznym. Istotne zagadnienie dotyczące funkcjonowania kłębuszka nerkowego stanowi regulacja via receptory P2 funkcji komórek tworzących zewnętrzną warstwę bariery filtracyjnej, podocytów [17]. W warunkach fizjologicznych podocyty nie ulegają podziałom, a ewentualna ich utrata jest wyrównywana w wąskim zakresie przez hipertrofię podocytów pozostałych w danym kłębuszku nerkowym lub przez różnicowanie się niektórych komórek kłębuszka nerkowego lub szpiku kostnego w kierunku podocytów. Zatem, niezmiernie istotne jest wykształcenie mechanizmów, które będą ograniczały zachodzenie reakcji biochemicznych prowadzących do wytworzenia szkodliwych metabolitów np. wolnych rodników tlenowych, czy też netto zużywających energię komórek. Aktywacja receptorów nukleotydowych modyfikuje produkcję wolnych rodników tlenowych. Krótkotrwała aktywacja receptorów P2Y (1 min) zmniejsza aktywność oksydazy NAD(P)H, głównego źródła rodników tlenowych w podocytach, natomiast przedłużona do 4 godzin ekspozycja podocytów na zewnątrzkomórkowe ATP prowadzi do wzrostu aktywności oksydazy NAD(P)H [12,37]. Receptory P2Y uczestniczą w aktywacji kanału wapniowego TRPC6 (ang. transient receptor potential cation channel), który w obecności białka podocyny łączy się z NOX2, katalityczną podjednostką oksydazy NAD(P) H. TRPC6 jest aktywowany również przez wolne rodniki tlenowe, a utworzenie kompleksu TRPC6-NOX2 zwiększa efektywność stymulacji rodnikowej [42]. Niektóre leki np. metformina zmniejszają aktywność oksydazy NAD(P)H w podocytach poprzez stymulację uwalniania ATP z tych komórek i auto/parakrynne pobudzanie receptorów nukleotydowych [38]. Nadto, ATP zwiększa aktywność kinazy białkowej aktywowanej przez AMP (AMPK), enzymu pełniącego rolę czujnika energetycznego komórki [37]. Zwiększona aktywność AMPK, do jakiej dochodzi w sytuacji deficytu energetycznego komórki, prowadzi do zmniejszania aktywności przemian netto zużywających energię przy jednoczesnym zwiększeniu tempa przemian dostarczających energię dla komórki, np. glikolizy. W tym świetle zrozumiały jest efekt aktywacji receptorów P2Y prowadzący do zwiększenia tempa transportu glukozy do podocytów [24]. HIPOTEZA POMPY KŁĘBUSZKOWEJ Na rycinie 3 przedstawiono schematycznie funkcjonowanie tzw. pompy kłębuszkowej i udziału receptorów nukleotydowych w tym procesie. Mechanizm sprowadza się do występowania w kłębuszku nerkowym ogniskowych, indukowanych pobudzeniem receptorów P2, kompensacyjnych zmian tempa filtracji kłębuszkowej przeciwstawiających się działaniu czynnika sprawczego. Ogniskowe zmniejszenie przepływu kłębuszkowego i tempa filtracji wynikające ze skurczu komórek mezangialnych prowadzi do zwiększonego uwolnienia nukleotydów, które pobudzając receptory nukleotydowe znajdujące się na komórkach śródbłonka naczyń kapilarnych kłębuszka nerkowego, doprowadzają do zależnego od tlenku azotu i cgmp ogniskowego rozkurczu mezangiocytów, a w konsekwencji powrotu tempa filtracji do wartości sprzed zadziałania czynnika sprawczego. W sytuacji, gdy czynnik sprawczy prowadzi do rozkurczu mezangiocytów i wzrostu tempa filtracji, uwalnianie nukleotydu powoduje pobudzenie receptorów nukleotydowych zlokalizowanych zarówno na komórkach śródbłonka jak i mezangiocytów, jednakże w warunkach fizjologicznych ujawnia się efekt skurczu mezangiocytów prowadzący do 478

5 Rycina 3. Hipoteza pompy kłębuszkowej uwarunkowanej aktywnością receptorów nukleotydowych. Inne wyjaśnienia w tekście pracy. normalizacji tempa filtracji kłębuszkowej. Reasumując, w krążeniu kłębuszkowym znajdują się jednocześnie ogniska zarówno o zwiększonym jak i o zmniejszonym przepływie. Aktywacja w tych miejscach receptorów nukleotydowych prowadzi do przeciwstawnych zmian. Ogniskowe zamiany przepływu krwi przez kłębuszek zachodzą w sposób naprzemienny i ciągły; mogą ułatwiać przepływ krwi podlegającej filtracji, w wyniku której dochodzi do jej znacznego zagęszczenia [16,22]. ZAANGAŻOWANIE RECEPTORÓW NUKLEOTYDOWYCH W SAMOREGULACJI CZYNNOŚCI NEFRONU; REGULACJA ZSTĘPUJĄCA I WSTĘPUJĄCA W każdym nefronie istnieją mechanizmy wzajemnie dostosowujące tempo filtracji do tempa wchłaniania cewkowego [46] (Ryc. 4). Równowaga kłębuszkowo-cewkowa oznacza odpowiednie zmiany dostosowawcze w cewkach bliższych oraz w ich środowisku, śródmiąższu nerek i naczyniach krwionośnych kory nerek, powodujące zwiększenie tempa reabsorpcji wody i elektrolitów w odpowiedzi na zwiększone tempo filtracji kłębuszkowej; w warunkach modelowych frakcja filtracyjna może pozostać na niezmienionym poziomie. Proces ten jest niezależny od hormonów np. angiotensyny II, przedsionkowego czynnika natriuretycznego czy aldosteronu oraz aktywacji nerwów współczulnych. Uważa się, że aktywność GTB może być regulowana przez jednoczesną aktywację receptorów nukleotydowych P2Y 1 zlokalizowanych na błonie podstawno-bocznej i błonie szczytowej Rycina 4. Autonomiczna regulacja funkcji nefronu. Regulacja ta ma charakter bądź zstępujący, kiedy tempo filtracji kłębuszkowej warunkuje tempo procesów zachodzących w cewce bliższej bądź też wstępujący, kiedy tempo procesów zachodzących w cewkach dalszych warunkują tempo filtracji kłębuszkowej. komórek cewki bliższej wpływając na tempo reabsorpcji jonów wodorowęglanowych w tym odcinku nefronu. Aktywacja receptorów P2Y 1 lokalizowanych na błonie podstawno-bocznej powoduje zwiększenie lepkości płynu śródmiąższowego i zwiększone tempo transportu paracelularnego jonu wodorowęglanowego przy jednoczesnych zahamowaniu reabsorpcji jonu wodorowęglanowego wynikającego z pobudzenia receptorów P2Y 1 zlokalizowanych na błonie szczytowej. Regulacja wstępująca oparta jest o sygnalizację pomiędzy komórkami cewki dalszej, a tętniczką doprowadzającą i komórkami kłębuszka nerkowego. Kluczowe miejsce w regulacji wstępującej zajmuje plamka gęsta, której komórki są wrażliwe na zmiany wielkości przepływu płynu cewkowego oraz [NaCl]; zwiększony przepływ pobudza rzęskę pierwotną natomiast NaCl jest transportowany do komórek przez kotransporter Na/K/2Cl (NKCC2). I tak, zwiększenie przepływu i/lub zwiększenie [NaCl] w okolicy plamki gęstej uwalnia ATP powodujący powstanie i przemieszczanie się fali wapniowej w komórkach mięśniówki gładkiej tętniczki doprowadzającej, mezangiocytach zewnątrzkłębuszkowych i wewnątrzkłębuszkowych, która po 2040 sekundach dociera do podocytów [2,36]. W efekcie dochodzi do skurczu komórek, co w konsekwencji ogranicza przepływ krwi przez kłębuszek nerkowy i zmniejsza tempo filtracji kłębuszkowej. W wyniku czego zmniejsza się wielkość przepływu płynu cewkowego i [NaCl] w okolicy plamki gęstej. Kwestią nierozstrzygniętą jest udział receptorów nukleotydowych w TGF. Sądzono, że ATP uwalniany przez komórki plamki gęstej, w nieokreślony sposób mógłby docierać do komórek efektorowych dla TGF zlokalizowanych na komórkach kłębuszka nerkowego i tętniczce doprowadzającej i tam pobudzać receptory P2X prowadząc do skurczu mezagiocytów oraz miocytów. Jednakże nie stwierdzono zaburzeń dotyczących TGF u zwierząt z zahamowaną ekspresją genu dla receptora P2X 1 oraz w obecności suraminy, antagonisty receptorów nukleotydowych [31,43]. Dlatego też wydaje się prawdopodobne, że komórki plamki gęstej uwalniają ATP, który w płynie pozakomórkowym ulega defosforylacji do adenozyny, a ta pobudzając receptory A 1A R zlokalizowane na tętniczce doprowadzającej i mezangiocytach powoduje ich skurcz w efekcie zmniejsza tempo filtracji kłębuszkowej [9,32,44]. REGULACJA GOSPODARKI WODNEJ Komórki główne cewki zbiorczej są kluczowym miejscem regulatorowym dla utrzymania homeostazy gospodarki wodnej, a wewnątrzkomórkowym efektorem jest akwaporyna 2 (AQP2). Reabsorpcja wody w tym odcinku nefronu kontrolowana jest przez wazopresynę (ADH), neurohormon pochodzenia podwzgórzowego regulujący ilość AQP2 w błonie szczytowej komórek na drodze zwiększonej internalizacji pęcherzyków cytoplazmatycznych zawierających AQP2, regulacja krótkoterminowa oraz zwiększonej ekspresji genu dla akwaporyny 2, regulacja długoterminowa. W błonie podstawno-bocznej komórek głównych znajdują się AQP3 i AQP4 o konstytutywnej ekspresji odpowiednich genów. Zgodnie z gradientem osmotycznym, wytworzonym gównie przez mocznik, przez kanały AQP3 i AQP4 przechodzą cząsteczki wody do płynu śródmiążowego ne- Postępy Biochemii 60 (4)

6 rek, a stąd do płynu wewnątrznaczyniowego naczyń krwionośnych nerek i krążenia systemowego. ADH oddziałuje z receptorami V 2 R zlokalizowanymi na błonie podstawno- -bocznej komórek głównych cewek zbiorczych i prowadzi, na drodze zależnej od białka Gs, do wzrostu stężenia camp w komórce z następczą aktywacja kinazy białkowej A. Komórki główne produkują i wydzielają czynniki, które ograniczają efekt ADH, endotelina 1 (ET-1), prostaglandyna PGE 2 (PGE 2 ) oraz nukleotydy. ET-1 pobudzając receptory ET B zmniejsza aktywność PKA na drodze zależnej od PLC i PKC, a jednocześnie zwiększa aktywność cyklooksygenzy 1 (COX1), co prowadzi do pobudzenia komórek do produkcji i wydzielania PGE 2. Prostaglandyna ta aktywując receptory EP 3 i pobudzając białko G i prowadzi do zmniejszenia aktywności PKA. Ponadto, aktywacja EP 3 obniża aktywność PKA na drodze zależnej od PKC i PLC. ADH zwiększa uwalnianie nukleotydów z komórek głównych cewek zbiorczych. Na komórkach tych w błonie szczytowej oraz podstawno-bocznej występują receptory. Pobudzenie receptorów zlokalizowanych na błonie podstawno-bocznej, ale nie szczytowej, prowadzi do zmniejszenia antydiuretycznego efektu działania wazopresyny [48]. W doświadczeniach przeprowadzonych na izolowanych komórkach cewki zbiorczej, ATP zmniejsza o 30% produkcję camp stymulowaną przez ADH. Efekt ten jest zależny od PKC i towarzyszy jemu zmniejszenie o około 40% przepuszczalności błony szczytowej dla wody. Ponadto, w działanie ATP powodujące osłabienie efektu ADH jest zaangażowany COX 1. ATP zwiększa degradację AQP2 w lizosomach, a długotrwała ekspozycja komórek na pobudzenie receptorów nukleotydowych zmniejsza ekspresję genu dla AQP2 [55]. Stwierdzono, że stężenie ADH we krwi wpływa na ilość receptorów ; u zwierząt odwodnionych z towarzyszącym zwiększonym stężeniem ADH stwierdzono zmniejszone ilość receptorów natomiast u zwierząt przewodnionych z towarzyszącym zmniejszonym stężeniem ADH ilość receptorów jest zwiększona [30]. Hamujący wpływ receptorów nukleotydowych na transport wody przez APQ2 został potwierdzony na modelu zwierząt knockout -/- [39]. U zwierząt tych stwierdzono zwiększony poziom AQP2 w błonie szczytowej komórek głównych cewki zbiorczej [51]. Ponadto, zwierzęta te cechują się zwiększoną syntezą AQP3 oraz białek transportowych dla mocznika UT-A1, oraz UT-A2 w rdzeniu nerek. Wyniki dotyczące produkcji białek transportowych dla mocznika są spójne z danymi otrzymanymi z doświadczeń, w których stymulacja komórek cewek zbiorczych hamuje transport mocznika w tej części nefronu. Jak opisano powyżej efekt diuretyczny wywiera pobudzenie receptorów zlokalizowanych na błonie podstawno-bocznej, ale wydaje się również prawdopodobne, że podobny efekt może wywierać pobudzenie receptorów P2X 2 oraz P2Y 4 zlokalizowanych w błonie szczytowej komórek głównych cewki zbiorczej [26]. REGULACJA GOSPODARKI SODOWEJ W warunkach fizjologicznych filtracji kłębuszkowej ulega około 630 g jonów sodu na dobę, z czego tylko 0,5% jest wydalana z moczem, reszta ulega reabsorpcji w cewce bliższej (6070% całkowitej ilości jonów ulegających reabsorpcji), pętli Henlego (2030%) i cewce dalszej (10%). W zależności od miejsca w nefronie jony sodu są transportowane przez błonę szczytową komórek cewek za pośrednictwem białek kotransportowych, np. z glukozą SGLT (ang. sodium-dependent glucose cotransporter or sodium-glucose linked transporter), fosforanami NaPi (ang. sodium/phosphate cotransporter) czy jonami chlorkowymi NCC (ang. sodium- -chloride symporter) i potasowymi NKCC2 (ang. Na-K-Cl cotransporter) (cewka bliższa i pętla Henlego), czy nabłonkowego kanału sodowego ENaC (cewka dalsza). Natomiast jony sodu przez błonę podstawno-boczną komórek cewek są transportowane na całej długości nefronu aktywnie przy udziale Na + /K + /ATPazę. Przechodząc do analizy efektów pobudzenia receptorów nukleotydowych na gospodarkę jonami sodu należy mieć na uwadze topograficzną współzależność pomiędzy poszczególnymi białkami transportowymi komórek nefronu oraz kompensacyjnym działaniem białek transportowych zlokalizowanych dystalnie w stosunku do miejsca pobudzenia receptorów nukleotydowych [50]. Na znaczenie receptorów nukleotydowych w gospodarce jonami sodu wskazały wyniki doświadczeń przeprowadzonych na zwierzętach z zahamowaną ekspresją genu dla receptorów. Mianowicie myszy P2Y2 -/- charakteryzują się niezdolnością do wydalenia nadmiernych ilości jonów sodu przyjętych w diecie i rozwojem wrażliwego na sód nadciśnienia tętniczego. Ponadto, u zwierząt tych stwierdza się zmniejszoną aktywność reniny osocza krwi oraz obniżone stężenie we krwi aldosteronu oraz potasu. U podstaw molekularnych tych zaburzeń leży zwiększone prawdopodobieństwo otwarcia nabłonkowego kanału sodowego (ENaC) i zwiększona reabsorpcja jonów sodu w odcinku dalszym nefronu [55]. Zatem pobudzenie receptorów i aktywacja fosfolipazy C w komórkach cewki dalszej prowadzi na zmniejszonego wydalania jonów sodu z moczem. ENaC jest białkiem efektorowym dla aldosteronu, który wydzielany jest przez korę nadnerczy przy obniżonym stężeniu jonów sodu we krwi czy też spadku efektywnej jej objętości. Natomiast zwiększona zawartość jonów sodu w diecie zmniejsza wydzielanie aldosteronu i reabsorpcję jonów sodu oraz zwiększa wydalanie ATP z moczem. Jest prawdopodobne, że efekt ten jest wynikiem zwiększonego przepływu płynu cewkowego, zwiększonego wydzielania ATP przez Cx30, aktywacji receptorów i zahamowania aktywności ENaC [28]. Postuluje się również udział mechanizmu Cx30- -ENaC w tzw. zjawisku ucieczki aldosteronu, kiedy to przy zwiększonym stężeniu mineralokortykosterydów we krwi i diety o wysokiej zawartości sodu obserwuje się zwiększone wydalanie jonów sodu z moczem [48]. Aktywacja receptorów P2X hamuje reabsorpcję jonów sodu w pętli Henlego [27,45]. Interesujących danych dotyczących działania receptorów nukleotydowych dostarczyły tzw. doświadczenia klirensowe 1 u znieczulonych zwierząt, którym dożylnie podawano agonistów i/lub antagonistów receptorów nukleotydowych. Mianowicie aktywacja receptorów P2X zlokalizowanych w cewce bliższej prowadzi do zmniejszenia aktywności Na + /K + /ATPazy i zwiększonego wydania jonów sodu z moczem [23]. Ponadto, wydaje się, że receptory P2X znajdują się pod tonicznym hamującym wpływem układu adrenergicznego [25]. Z kolei pobudzenie receptorów P2Y prowadzi do zwiększenia aktywności 1 Klirens (współczynnik oczyszczania) objętość osocza całkowicie oczyszczonego z danej substancji w jednostce czasu. Wyraża sprawność, z jaką osocze zostaje oczyszczone z danej substancji. Stosuje się najczęściej do określenia funkcji nerek klirens kreatyniny

7 Na + /K + /ATPazy w cewce bliższej, czego efektem może być zmniejszone wydalanie jonów sodu z moczem [54]. MODYFIKACJA GOSPODARKI KWASOWO-ZASADOWEJ Dorosła osoba przebywająca na diecie bogato białkowej w krajach wysoko uprzemysłowionych produkuje dziennie około meq jonów wodorowych, które następnie są buforowane w płynie pozakomórkowym, między innymi, przez bufor wodorowęglanowy. Aniony wodorowęglanowe, jako niewielkie cząsteczki przechodzą w 90% przez filtr kłębuszkowy do moczu pierwotnego. Z płynu cewkowego są praktycznie w całości reabsorbowane; w większości, tj. w 80% proces ten zachodzi w cewce bliższej z udziałem anhydrazy węglanowej oraz wymieniacza (NHE3, błona szczytowa) jonów sodu na jon wodoru, transportujących jony wodorowe do płynu cewkowego i elektrogennego kotransportera dla jonów sodu i jonów wodorowęglanowych (NBC1, błona podstawno-boczna) przenoszącego anion wodorowęglanowy z płynu komórkowego do płynu śródmiąższowego nerek. Wykazano, że aktywacja receptorów P2Y 1 zlokalizowanych na błonie szczytowej powoduje zahamowanie do 50% reabsorpcji wodorowęglanów. Efekt ten jest zależny od fosfolipazy C oraz kinazy białkowej A [1]. Wyniki uzyskane z doświadczeń przeprowadzonych na komórkach A6 z wprowadzonym genem kodującym NHE3 dostarczyły przesłanek wskazujących na to, że zahamowanie reabsorpcji jonów wodorowęglanowych pod wpływem stymulacji receptorów P2Y 1 może być wynikiem zmniejszonej aktywności NHE3, a efekt ten jest zależny od camp i kinazy białkowej A. Z drugiej strony jednoczesna aktywacja receptorów P2Y 1 na błonie szczytowej i podstawno-bocznej prowadzi do wzrostu reabsorpcji jonów wodorowęglanowych [26]. W warunkach fizjologicznych, w stanie poresorpcyjnym, nerki dostarczają około 25% wytwarzanej de novo w organizmie glukozy, a głównym substratem dla tej przemiany jest mleczan. Udział nerek w produkcji glukozy wzrasta w miarę utylizacji wątrobowych zapasów glikogenu. Miejscem syntezy glukozy są cewki bliższe. Stymulacja receptorów P2Y prowadzi do aktywacji glukoneogenezy [8]. Po uwzględnieniu receptorów, których obecność zaobserwowano w cewce bliższej jest prawdopodobne, że w proces ten mogą być zaangażowane receptory P2Y 1,4,6. PIŚMIENNICTWO 1. Bailey MA (2004) Inhibition of bicarbonate reabsorption in the rat proximal tubule by activation of luminal P2Y1 receptors. Am J Physiol 287: F Bell PD, Komlosi P, Zhang ZR (2009) ATP as a mediator of macula densa cell signalling. Purinergic Signal 5: Bertram JF, Soosaipillai MC, Ricardo SD, Ryan GB (1992) Total numbers of glomeruli and individual glomerular cell types in the normal rat kidney. Cell Tissue Res 270: Birch RE, Schwiebert EM, Peppiatt-Wildman CM, Wildman SS (2013) Emerging key roles for P2X receptors in the kidney. Front Physiol 4: Bjaelde RG, Arnadottir SS, Overgaard MT, Leipziger J, Praetorius HA (2013) Renal epithelial cells can release ATP by vesicular fusion. Front Physiol 4: Burnstock G, Evans LC, Bailey MA (2014) Purinergic signalling in the kidney in health and disease. Purinergic Signal 10: Burnstock G, Ralevic V (2013) Purinergic signaling and blood vessels in health and disease. Pharmacol Rev 66: Cha SH, Jung KY, Endou H (1995) Effect of P2Y-purinoceptor stimulation on renal gluconeogenesis in rats. Biochem Biophys Res Commun 211: Castrop H (2007) Mediators of tubuloglomerular feedback regulation of glomerular filtration: ATP and adenosine. Acta Physiol (Oxf) 189: Crawford C, Kennedy-Lydon TM, Callaghan H, Sprott C, Simmons RL, Sawbridge L, Syme HM, Unwin RJ, Wildman SS, Peppiatt-Wildman CM (2011) Extracellular nucleotides affect pericyte-mediated regulation of rat in situ vasa recta diameter. Acta Physiol (Oxf) 202: Crawford C, Wildman SS, Kelly MC, Kennedy-Lydon TM, Peppiatt- -Wildman CM (2013) Sympathetic nerve-derived ATP regulates renal medullary vasa recta diameter via pericyte cells: a role for regulating medullary blood flow? Front Physiol 4: Greiber S, Münzel T, Kästner S, Müller B, Schollmeyer P, Pavenstädt H (1998) NAD(P)H oxidase activity in cultured human podocytes: effects of adenosine triphosphate. Kidney Int 53: Guan Z, Osmond DA, Inscho EW (2007) P2X receptors as regulators of the renal microvasculature. Trends Pharmacol Sci 28: Guan Z, Osmond DA, Inscho EW (2007) Purinoceptors in the kidney. Exp Biol Med 232: Hanner F, Lam L, Nguyen MT, Yu A, Peti-Peterdi J (2012) Intrarenal localization of the plasma membrane ATP channel pannexin1. Am J Physiol 303: F Höhne M, Ising C, Hagmann H, Völker LA, Brähler S, Schermer B, Brinkkoetter PT, Benzing T (2013) Light microscopic visualization of podocyte ultrastructure demonstrates oscillating glomerular contractions. Am J Pathol 182: Ilatovskaya DV, Palygin O, Levchenko V, Staruschenko A (2013) Pharmacological characterization of the P2 receptors profile in the podocytes of the freshly isolated rat glomeruli. Am J Physiol 305: C Inscho EW (2009) ATP, P2 receptors and the renal microcirculation. Purinergic Signal 5: Inscho EW, Cook AK, Imig JD, Vial C, Evans RJ (2003) Physiological role for P2X1 receptors in renal microvascular autoregulatory behavior. J Clin Invest 112: Inscho EW, Cook AK, Imig JD, Vial C, Evans RJ (2004) Renal autoregulation in P2X1 knockout mice. Acta Physiol Scand 181: Jankowski M (2008) Purinergic regulation of glomerular microvasculature and tubular function. J Physiol Pharmacol 59 Suppl 9: Jankowski M (2011) Purinergic induction of oscillations in glomerular hemodynamics: a glomerular pump. Trends Comp Biochem Physiol 15: Jankowski M, Szamocka E, Kowalski R, Angielski S, Szczepańska- -Konkel M (2011) The effects of P2X receptor agonists on renal sodium and water excretion in anaesthetized rats. Acta Physiol (Oxf) 202: Karczewska J, Piwkowska A, Rogacka D, Stępiński J, Angielski S, Jankowski M (2011) Purinergic modulation of glucose uptake into cultured rat podocytes: effect of diabetic milieu. Biochem Biophys Res Commun 404: Kowalski R, Kreft E, Kasztan M, Jankowski M, Szczepanska-Konkel M (2012) Chronic renal denervation increases renal tubular response to P2X receptor agonists in rats: implication for renal sympathetic nerve ablation. Nephrol Dial Transplant 27: Leipziger J (2011) Luminal nucleotides are tonic inhibitors of renal tubular transport. Curr Opin Nephrol Hypertens 20: Marques RD, de Bruijn PI, Sorensen MV, Bleich M, Praetorius HA, Leipziger J (2012) Basolateral P2X receptors mediate inhibition of NaCl transport in mouse medullary thick ascending limb (mtal). Am J Physiol 302: F Postępy Biochemii 60 (4)

8 28. Mironova E, Peti-Peterdi J, Bugaj V, Stockand JD (2011) Diminished paracrine regulation of the epithelial Na+ channel by purinergic signaling in mice lacking connexin 30. J Biol Chem 286: Nishiyama A, Rahman M, Inscho EW (2004) Role of interstitial ATP and adenosine in the regulation of renal hemodynamics and microvascular function. Hypertens Res 27: Odgaard E, Praetorius HA, Leipziger J (2009) AVP-stimulated nucleotide secretion in perfused mouse medullary thick ascending limb and cortical collecting duct. Am J Physiol 297: F Oppermann M, Carota I, Schiessl I, Eisner C, Castrop H, Schnermann J (2013) Direct assessment of tubuloglomerular feedback responsiveness in connexin 40-deficient mice. Am J Physiol 304: F1181-F Osmond DA, Inscho EW (2010) P2X(1) receptor blockade inhibits whole kidney autoregulation of renal blood flow in vivo. Am J Physiol 298: F Palygin O, Levchenko V, Ilatovskaya DV, Pavlov TS, Ryan RP, Cowley AW Jr, Staruschenko A (2013) Real-time electrochemical detection of ATP and H2O2 release in freshly isolated kidneys. Am J Physiol 305: F Pao AC (2014) Update on the Guytonian view of hypertension. Curr Opin Nephrol Hypertens 23: Peppiatt-Wildman CM (2013) The evolving role of renal pericytes. Curr Opin Nephrol Hypertens 22: Peti-Peterdi J (2006) Calcium wave of tubuloglomerular feedback. Am J Physiol 291: F Piwkowska A, Rogacka D, Jankowski M, Angielski S (2011) Extracellular ATP through P2 receptors activates AMP-activated protein kinase and suppresses superoxide generation in cultured mouse podocytes. Exp Cell Res 317: Piwkowska A, Rogacka D, Jankowski M, Angielski S (2013) Metformin reduces NAD(P)H oxidase activity in mouse cultured podocytes through purinergic dependent mechanism by increasing extracellular ATP concentration. Acta Biochim Pol 60: Pochynyuk O, Rieg T, Bugaj V, Schroth J, Fridman A, Boss GR, Insel PA, Stockand JD, Vallon V (2010) Dietary Na+ inhibits the open probability of the epithelial sodium channel in the kidney by enhancing apical P2Y2-receptor tone. FASEB J 24: Praetorius HA, Leipziger J (2010) Intrarenal purinergic signaling in the control of renal tubular transport. Annu Rev Physiol 72: Praetorius HA, LeipzigerJ (2013) Primary cilium-dependent sensing of urinary flow and paracrine purinergic signaling. Semin Cell Dev Biol 24: Roshanravan H, Dryer SE (2014) ATP acting through P2Y receptors causes activation of podocyte TRPC6 channels: role of podocin and reactive oxygen species. Am J Physiol 306: F Schnermann J (2011) Maintained tubuloglomerular feedback responses during acute inhibition of P2purinergic receptors in mice. Am J Physiol 300: F Schnermann J, Levine DZ (2003) Paracrine factors in tubuloglomerular feedback: adenosine, ATP, and nitric oxide. Annu Rev Physiol 65: Silva GB, Garvin JL (2009) Extracellular ATP inhibits transport in medullary thick ascending limbs: role of P2X receptors. Am J Physiol 297: F Singh P, Thomson SC (2010) Renal homeostasis and tubuloglomerular feedback. Curr Opin Nephrol Hypertens 19: Sipos A, Vargas SL, Toma I, Hanner F, Willecke K, Peti-Peterdi J (2009) Connexin 30 deficiency impairs renal tubular ATP release and pressure natriuresis. J Am Soc Nephrol 20: Stockand JD, Mironova E, Bugaj V, Rieg T, Insel PA, Vallon V, Peti-Peterdi J, Pochynyuk O (2010) Purinergic inhibition of ENaC produces aldosterone escape. J Am Soc Nephrol 21: Toma I, Bansal E, Meer EJ, Kang JJ, Vargas SL, Peti-Peterdi J (2008) Connexin 40 and ATP-dependent intercellular calcium wave in renal glomerular endothelial cells. Am J Physiol 294: R Toney GM, Vallon V, Stockand JD (2012) Intrinsic control of sodium excretion in the distal nephron by inhibitory purinergic regulation of the epithelial Na(+) channel. Curr Opin Nephrol Hypertens 21: Vallon V, Rieg T (2011) Regulation of renal NaCl and water transport by the ATP/UTP/P2Y2 receptor system. Am J Physiol 301: F Vallon V, Stockand J, Rieg T (2012) P2Y receptors and kidney function. Wiley Interdiscip Rev Membr Transp Signal 1: Vekaria RM, Unwin RJ, Shirley DG (2006) Intraluminal ATP concentrations in rat renal tubules. J Am Soc Nephrol 17: Wengert M, Ribeiro MC, Abreu TP, Coutinho-Silva R, Leão-Ferreira LR, Pinheiro AA, Caruso-Neves C (2013) Protein kinase C-mediated ATP stimulation of Na + -ATPase activity in LLC-PK1 cells involves a P2Y2 and/or P2Y4 receptor. Arch Biochem Biophys 535: Wildman SS, Boone M, Peppiatt-Wildman CM, Contreras-Sanz A, King BF, Shirley DG, Deen PM, Unwin RJ (2009) Nucleotides downregulate aquaporin 2 via activation of apical P2 receptors. J Am Soc Nephrol 20: Wildman SS, Marks J, Turner CM, Yew-Booth L, Peppiatt-Wildman CM, King BF, Shirley DG, Wang W, Unwin RJ (2008) Sodium-dependent regulation of renal amiloride-sensitive currents by apical P2 receptors. J Am Soc Nephrol 19: Zhao X, Inscho EW, Bondlela M, Falck JR, Imig JD (2001) The CYP450 hydroxylase pathway contributes to P2X receptor-mediated afferent arteriolar vasoconstriction. Am J Physiol 281: H Nucleotide receptors and renal function Maciej Jankowski * Departmet of Clinical Chemistry, Medical University of Gdansk, 7 Debinki St., Gdansk, Poland majank@gumed.edu.pl Key words: tubule, kidney, nephron, nucleotide receptors ABSTRACT Kidney plays a key role in homeostasis of human body. It has heterogenic structure and is characterized by complicated vascular beds and numbers of sympathetic nerves endings. Nucleotides receptors are involved in the regulation of blood flow, a fundamental process for renal function. Plasma is filtrated in renal glomerulus and activity of nucleotides receptors located on cells of glomerular filter modifies the physicochemical properties of filter and affects the filtration process. Electrolytes, water and low molecular weight molecules are reabsorbed from tubular fluid or secreted into fluid in proximal and distal tubules. Glomerular filtration rate and activity of tubular processes are regulated via nucleotides receptors by glomerulotubularbalance and tubuloglomerular feedback. Nucleotides receptors are involved in systemic regulation of blood pressure and carbohydrate metabolism