Vasculatura renale
NOS-3, l’isoforma endoteliale della NOS, è espressa nelle arteriole glomerulari e nei vasa recta, dove è funzionalmente attiva e produce NO.72 L’aumento del flusso luminoso è il principale stimolatore di NOS-3 nelle cellule endoteliali vascolari.71 Il flusso luminoso attiva la fosfatidilinositolo 3-OH chinasi, sebbene il meccanismo esatto sia sconosciuto. Questo enzima genera fosfatidilinositolo 3,4,5 trisfosfato, aumentando l’attività della fosfatidilinositolo-cinasi dipendente, che a sua volta fosforila e stimola la proteina chinasi B. La proteina chinasi B quindi fosforila e attiva la NOS-3. L’NO prodotto da NOS-3 nell’endotelio delle arteriole afferenti ed efferenti, i principali vasi di resistenza del rene, si diffonde alle cellule muscolari lisce vascolari dove attiva la guanilato ciclasi. Questo porta alla generazione di cGMP e all’attivazione della protein chinasi I cGMP-dipendente. La protein chinasi I cGMP-dipendente fosforila il substrato della protein chinasi I associata al recettore dell’inositolo 1,4,5 trifosfato (IRAG) situato sulla membrana del reticolo endoplasmatico. La fosforilazione di IRAG cGMP-dipendente inibisce il rilascio di calcio nel citoplasma, diminuendo il calcio intracellulare.73 Questa diminuzione del calcio inattiva la chinasi della catena leggera della miosina (MLC) calcio-dipendente e induce la defosforilazione della MLC da parte della fosfatasi 1 della miosina. Inoltre, il cGMP diminuisce la sensibilità del meccanismo contrattile al calcio.74
Oltre a NOS-3, anche NOS-1 può regolare il tono vascolare nel rene. Si dice che la NOS-1 sia espressa nelle cellule endoteliali dell’arteriola efferente, ma il suo significato funzionale è sconosciuto. NOS-1 è presente anche nelle cellule muscolari lisce vascolari dei vasi di resistenza mesenterici, dove produce NO e influenza direttamente il tono vascolare in modo indipendente dall’endotelio,75 ma non è chiaro se ciò avvenga anche nei vasi renali. La vasodilatazione dipendente da NO aumenta il flusso di sangue ai glomeruli, che tende ad aumentare la velocità di filtrazione glomerulare.
La produzione di NO all’interno della vasculatura renale può essere stimolata in situazioni fisiologiche da molti fattori. La somministrazione sistemica e intrarenale degli analoghi dell’arginina che inibiscono la produzione di NO ha aumentato la resistenza vascolare renale dal 30% al 50%.76 Inoltre, l’infusione di donatori di NO in presenza di inibizione della NOS ha ripristinato il flusso sanguigno renale.77 Quindi i dati in vivo e in vitro di varie specie indicano che il rilascio basale di NO aiuta a mantenere la resistenza vascolare relativamente bassa che caratterizza la circolazione renale.76 Oltre alla NOS-3 vascolare, l’NO può essere prodotto da altre strutture situate vicino alle cellule vascolari, come l’epitelio tubulare, ed è possibile che l’NO prodotto da queste strutture influenzi anche il tono vascolare renale.
Oltre all’NO derivato dalla NOS-3, l’NO generato nella macula densa dalla NOS-1, l’isoforma neuronale della NOS, aiuta a controllare l’emodinamica glomerulare attraverso il feedback tubuloglomerulare e la modulazione del rilascio della renina.78-80 Il feedback tubuloglomerulare è un importante regolatore dell’emodinamica renale. Quando la concentrazione di NaCl nel lume del nefrone distale aumenta, la resistenza dell’arteriola afferente aumenta mentre quella dell’arteriola efferente diminuisce, un fenomeno noto come feedback tubuloglomerulare. Questo si traduce in una diminuzione della filtrazione glomerulare e in un aumento della ritenzione di sodio. Il feedback tubuloglomerulare inizia dalla macula densa. La placca della macula densa percepisce i cambiamenti della concentrazione di NaCl a livello del luminal attraverso l’attivazione del co-trasporto Na/K/2 Cl, mettendo in moto una serie di eventi di segnalazione che portano al rilascio di ATP a livello basale e alla costrizione del diametro delle arteriole afferenti.81,82 Gli aumenti di NaCl a livello del luminal iniziano anche una cascata che limita la portata del feedback tubuloglomerulare. L’aumento di NaCl aumenta lo scambio Na/H nella macula densa, che aumenta il pH intracellulare. Questo a sua volta stimola l’attività di NOS-1.83 L’NO prodotto da NOS-1 nella macula densa attenua il feedback tubuloglomerulare aumentando il cGMP, attivando la protein chinasi cGMP-dipendente e inibendo il co-trasporto Na/K/2 Cl.84
Il sistema renina-angiotensina-aldosterone svolge un ruolo importante nella stabilizzazione della pressione sanguigna e nell’omeostasi di elettroliti e liquidi. L’angiotensina aumenta la resistenza periferica totale, riduce il flusso sanguigno renale, migliora il feedback tubuloglomerulare e aumenta l’assorbimento di sale e acqua principalmente dal nefrone prossimale, mentre allo stesso tempo l’aldosterone aumenta l’assorbimento di sale principalmente dal nefrone distale. L’attività del sistema renina-angiotensina-aldosterone nella circolazione dipende principalmente dalla proteasi renina, che è prodotta nel rene dalle cellule granulari juxtaglomerulari. Il loro rilascio di renina è influenzato da NO prodotto sia da NOS-3 dall’arteriola afferente che da NOS-1 dalle cellule della macula densa.85,86
La regolazione del rilascio di renina è un caso unico in cui NO prodotto da diversi enzimi sembra avere effetti diversi su un processo fisiologico. Dati recenti suggeriscono che le azioni di NO sul rilascio di renina dipendono criticamente dalle concentrazioni intracellulari di cAMP nelle cellule juxtaglomerulari e quindi dalle cascate di segnalazione attivate.86 NO derivato dalle cellule endoteliali della vascolatura inibisce il rilascio di renina attraverso l’attivazione della guanilato ciclasi solubile e della chinasi II dipendente da cGMP. Al contrario, si pensa che l’NO derivato dalla macula densa NOS-1 stimoli la secrezione di renina attraverso l’inibizione della fosfodiesterasi 3 (che scinde il cAMP), l’aumento dei livelli di cAMP e la riduzione del calcio intracellulare (il rilascio di renina è stimolato da riduzioni di calcio simili a quelle dell’ormone paratiroideo). Si pensa che l’effetto stimolatorio o inibitorio di NO predomini in base a fattori che alterano il cAMP intracellulare o a fattori che stimolano il cAMP, come l’attività del nervo simpatico o la produzione di prostaglandine. Tuttavia, ulteriori ricerche sono necessarie per comprendere appieno come NO è coinvolto nella regolazione del rilascio di renina, nonché i suoi meccanismi d’azione.