1. น้ำตาลหรือไขมัน? เมแทบอลิซึมของท่อไตทบทวนในสุขภาพและโรค

เชิงนามธรรม

ไตเป็นอวัยวะที่มีเมแทบอลิซึมสูงซึ่งอาศัยเซลล์เยื่อบุผิวพิเศษที่ประกอบด้วยท่อไตเพื่อดูดซับน้ำและสารละลายส่วนใหญ่ที่กรองไว้ การดูดซึมกลับส่วนใหญ่นี้อาศัยโดยท่อส่วนต้นซึ่งต้องการพลังงานจำนวนมากเพื่ออำนวยความสะดวกในการเคลื่อนที่ของตัวถูกละลาย ดังนั้น ท่อที่อยู่ใกล้เคียงจึงใช้ปฏิกิริยาออกซิเดชันของกรดไขมันเป็นเส้นทางเมแทบอลิซึมที่ต้องการ และปฏิกิริยาออกซิเดชันของกรดไขมันจะสร้างอะดีโนซีนไตรฟอสเฟต (ATP) มากกว่าเมแทบอลิซึมของกลูโคส หลังจากการบาดเจ็บของไต การเปลี่ยนแปลงทางเมตาบอลิซึมส่งผลให้กรดไขมันออกซิเดชั่นลดลงและเพิ่มการผลิตแลคเตท การทบทวนนี้กล่าวถึงความแตกต่างทางเมตาบอลิซึมระหว่างส่วนใกล้เคียงและส่วนปลายของหน่วยไตที่แข็งแรง นอกจากนี้ยังกล่าวถึงการเปลี่ยนแปลงทางเมตาบอลิซึมของการบาดเจ็บของไตเฉียบพลันและโรคไตเรื้อรัง ตลอดจนการเปลี่ยนแปลงทางเมตาบอลิซึมเหล่านี้ส่งผลต่อการซ่อมแซมท่อและความก้าวหน้าของโรคไตเรื้อรังอย่างไร

คำหลัก

ท่อใกล้เคียง; การบาดเจ็บของไตเฉียบพลัน โรคไตเรื้อรัง; ออกซิเดชันของกรดไขมัน การบาดเจ็บของไต การเผาผลาญของไตประโยชน์ของ Cistanche.

การแนะนำ

ไตได้รับร้อยละ 25 ของหัวใจที่ส่งออก และกรองน้ำประมาณ 180 ลิตรต่อวัน แต่ขับถ่ายออกเพียง 1 - 2 ลิตร นอกจากนี้ เกลือมากกว่า 1.6 กก. ถูกกรอง แต่ขับออกเพียง 3 - 20 กรัมเท่านั้น นอกเหนือไปจากกลูโคสและตัวถูกละลายที่ผ่านการกรองอื่นๆ แล้ว พลังงานจำนวนมากยังถูกใช้เพื่อรักษาน้ำและเกลือจำนวนมาก ไตของมนุษย์เป็นอวัยวะที่ซับซ้อนซึ่งมีเนฟรอนประมาณ 1 ล้านตัว ไตแต่ละข้างประกอบด้วยโกลเมอรูลัสและต่อมาเป็นส่วนท่อ ช่องท่อประกอบด้วยท่อที่อยู่ใกล้เคียง (ส่วน S1 ใกล้กับโกลเมอรูลัส, S2 และ S3 มากที่สุด), ส่วนประกอบของเฮนเล, ท่อโค้งส่วนปลาย และท่อรวบรวม ท่อไตมีหน้าที่รักษาร้อยละ 99 ของน้ำและตัวละลายในตัวกรองไตและรักษาสมดุลของกรดเบส ความต้องการเมตาบอลิซึมและสารตั้งต้นที่ต้องการ (เช่น กลูโคสและกรดไขมัน) ขึ้นอยู่กับส่วนเฉพาะของท่อ

ไตอาจได้รับความเสียหายอย่างเฉียบพลันจากภาวะขาดเลือด สารพิษ ยา และการติดเชื้อ หรือเรื้อรังจากเบาหวาน ความดันโลหิตสูง ไตอักเสบ หรือไตบาดเจ็บเฉียบพลันรุนแรง ท่อไตโดยเฉพาะท่อใกล้เคียงเป็นตำแหน่งที่ไวต่อการเกิดโรคไตเฉียบพลัน (AKI) และโรคไตเรื้อรัง (CKD) มีหลักฐานชัดเจนว่าการเผาผลาญของท่อไตมีการเปลี่ยนแปลงทั้งใน AKI และ CKD หลักฐานที่เกิดขึ้นใหม่บ่งชี้ว่าการแก้ไขการเปลี่ยนแปลงทางเมตาบอลิซึมบางอย่างอาจลดการบาดเจ็บหรือส่งเสริมการฟื้นตัว แต่คำถามยังคงมีอยู่ว่าการรบกวนทางเมตาบอลิซึมแบบใดเป็นแบบปรับตัวและปรับตัวได้ไม่ดี การทบทวนนี้จะหารือเกี่ยวกับสิ่งที่ทราบเกี่ยวกับเมแทบอลิซึมของท่อไตที่ดีต่อสุขภาพ เมแทบอลิซึมของท่อมีการเปลี่ยนแปลงอย่างไรในการบาดเจ็บของไต และการเปลี่ยนแปลงของเมตาบอลิซึมส่งผลต่อคำถามที่ไม่ได้รับคำตอบเกี่ยวกับการซ่อมแซมท่อไตและการลุกลามของพังผืดคั่นระหว่างท่อ (ลักษณะเฉพาะของ CKD)

คลิกที่นี่เพื่อซื้อสารสกัดจากซิสแตนช์

การเผาผลาญในไตที่แข็งแรง

1. ออกซิเดชันของกรดไขมัน

เซลล์หลักที่รับผิดชอบความสามารถในการดูดซึมกลับขนาดใหญ่ของไตคือท่อใกล้เคียง ซึ่งรีไซเคิลประมาณ 70 เปอร์เซ็นต์ของตัวถูกละลายและน้ำที่กรองแล้ว เพื่ออำนวยความสะดวกในการขนส่งน้ำและตัวถูกละลายจำนวนมาก จำเป็นต้องมีการขนส่งที่ใช้ ATP จำนวนมาก ไมโตคอนเดรียมีมากมายในท่อใกล้เคียงเพื่อผลิต ATP ที่จำเป็น คล้ายกับ cardiomyocytes ที่ใช้งานเมแทบอลิซึม ท่อใกล้เคียงขึ้นอยู่กับการออกซิเดชันของกรดไขมัน (FAO) เนื่องจากแหล่งเชื้อเพลิงนี้ให้หน่วย ATP 106 หน่วย ในขณะที่การเผาผลาญกลูโคสให้หน่วย ATP 36 หน่วย (รูปที่ 1A) ไตชั้นนอกหรือเยื่อหุ้มสมองส่วนใหญ่ประกอบด้วยท่อใกล้เคียง จากการศึกษาในช่วงแรกๆ แสดงให้เห็นว่า 2 ใน 3 ของการใช้ออกซิเจนในไตของมนุษย์มาจากปฏิกิริยาออกซิเดชันของกรดไขมัน ซึ่งสอดคล้องกับท่อใกล้เคียงจำนวนมาก

รูปที่ 1 การเผาผลาญใน nephron และท่อใกล้เคียงที่ไม่ได้รับบาดเจ็บ (A) ส่วนท่อที่อยู่ใกล้เคียงมีความสามารถในการสร้างกลูโคโนเจนิกและใช้ปฏิกิริยาออกซิเดชันของกรดไขมันเป็นพิเศษเพื่อสร้าง ATP ในทางตรงกันข้าม ท่อส่วนปลายไม่มีศักยภาพในการสร้างกลูโคโนเจนิก แต่มีความพร้อมที่ดีกว่าในการสร้าง ATP ผ่านไกลโคไลซิส (B) แผนผังของเมแทบอลิซึมภายในท่อส่วนต้นแสดงว่ากลูโคสถูกดึงขึ้นมาที่ปลายยอดโดยตัวขนส่ง SGLT1/2 และปล่อยออกที่ด้านฐานผ่าน CLUT1/2 กรดไขมัน (FA) ข้ามพลาสมาเมมเบรนผ่าน CD36 โปรตีนจับกรดไขมัน (FABP และโปรตีนขนส่งกรดไขมัน (FATP)) เปลี่ยนเป็น acetyl-CoA และถูกขนส่งเข้าสู่ไมโตคอนเดรียผ่านกระสวยคาร์นิทีนที่เกี่ยวข้องกับคาร์นิทีน พาลมิโทอิล-ทรานสเฟอเรส CPTla และ CPT2 ออกซิเดชันเบต้าของไขมัน acyl CoA ทำให้เกิด acetyl-CoA ซึ่งเข้าสู่วงจร TCA (กรดไตรคาร์บอกซิลิก) ออกซิเดชันของ acetyl-CoA โดย TCA ทำให้เกิด NADH ซึ่งเข้าสู่ห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอน (EIC) เพื่อสร้าง ATP สร้างด้วย BioRen-com .

กรดไขมันสามารถถูกดูดซึมโดยท่อไตส่วนใหญ่ผ่านทางตัวรับ CD36 ที่แสดงบนพลาสมาเมมเบรน แต่ยังผ่านโปรตีนที่จับกับกรดไขมัน (FABPs) และโปรตีนขนส่งกรดไขมัน (FATPs) (รูปที่ 1B) นอกจากนี้ยังสามารถผลิตได้จากการสังเคราะห์กรดไขมันในไซโตพลาสซึมและจากเมแทบอลิซึมของฟอสโฟลิปิดด้วยฟอสโฟไลเปส A2 กรดไขมันสายโซ่ยาว (LCFA) เช่น กรดปาล์มิติก จำเป็นต้องมีการขนส่งสารคาร์นิทีนไปยังไมโตคอนเดรีย ซึ่งเป็นที่ที่เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันและ ATP กระสวยคาร์นิทีนประกอบด้วยคาร์นิทีน พาลมิโทอิลทรานสเฟอเรส 1 (CPT1) ที่อยู่บนเยื่อไมโตคอนเดรียด้านนอก ซึ่งเปลี่ยนลิพิด เอซิล โคเอ เป็นอะซิลคาร์นิทีนสายยาว ปล่อยให้เคลื่อนที่ไปยังเมทริกซ์ของไมโทคอนเดรีย จากนั้นเอนไซม์คาร์นิทีน พาลมิโทอิลทรานสเฟอเรส 2 (CPT2) จะสร้างอะซิล โคเอ ซึ่งผ่านกระบวนการออกซิเดชั่นในไมโตคอนเดรีย อะซิติลโคเอ็นไซม์ a ที่สังเคราะห์ได้เข้าสู่วงจรกรดไตรคาร์บอกซิลิก (TCA) และถูกออกซิไดซ์ นำไปสู่การลดลงของ NAD (นิโคตินาไมด์ อะดีนีน ไดนิวคลีโอไทด์) และ FAD (ฟลาวิน อะดีนีน ไดนิวคลีโอไทด์) เป็น NADH และ FADH ตามลำดับ จากนั้น NADH และ FADH จะเข้าสู่การขนส่งอิเล็กตรอน โซ่ (ETC) และให้อิเล็กตรอนเพื่อสร้างเกรเดียนต์เคมีไฟฟ้าที่นำไปสู่การผลิตเอทีพี

CPT1 คิดว่าเป็นเอนไซม์ที่จำกัดอัตราการเกิดออกซิเดชันของกรดไขมัน มีสามไอโซฟอร์มของ CPT1 (a, b และ c), CPT1a แสดงออกอย่างมากในไต ตับ และอวัยวะอื่นๆ ในขณะที่ CPT1b แสดงออกอย่างเด่นชัดในกล้ามเนื้อโครงร่าง หัวใจ และเนื้อเยื่อไขมัน และ CPT1c แสดงออกเฉพาะในสมอง และอัณฑะ การศึกษาการถอดเสียงเซลล์เดียวล่าสุดในหนูที่โตเต็มวัยและไตของมนุษย์ยืนยันความเด่นของไอโซฟอร์ม CPT1a และการแสดงออกทั่วไปของมันในไต CPT1 จำเป็นสำหรับการนำเข้าไมโตคอนเดรียของ LCFA แต่ไม่ใช่สำหรับกรดไขมันสายโซ่ขนาดกลาง (MCFA) จากการศึกษาการติดฉลากด้วยไอโซโทป ไตของหนูที่ถูกทำให้สมบูรณ์สามารถรับ LCFA (palmitate) และ MCFA (octanoate) ได้ กรดไขมันสายยาวมาก (VLCFA) สามารถถูกออกซิไดซ์โดยเพอรอกซิโซม แต่ออร์แกเนลล์เหล่านี้ขาดเอนไซม์ในระบบทางเดินหายใจ ดังนั้นจึงไม่สามารถสร้าง ATP ได้ ในทางตรงกันข้าม ผลิตภัณฑ์ของเปอร์ออกซิโซมออกซิเดชันสามารถขนส่งไปยังไมโตคอนเดรียเพื่อออกซิเดชันเพิ่มเติมไปยังอะซิติลโคเอ็นไซม์ a และการผลิตเอทีพีผ่านทาง ETC ความหนาแน่นสูงสุดของเปอร์ออกซิโซมในไตจะอยู่ที่ท่อส่วนต้น ซึ่งบ่งชี้ว่าการเกิดออกซิเดชันของกรดไขมันในท่อส่วนต้น (FAO) อาจถูกสื่อกลางโดยทั้งไมโตคอนเดรียและเพอร็อกซิโซม ปฏิกิริยาออกซิเดชันเพอรอกซิโซมของกรดไขมันสายยาว เช่น กรดปาล์มิติก สามารถชดเชยปฏิกิริยาออกซิเดชันของไมโตคอนเดรียที่บกพร่อง ซึ่งมีผลสำคัญต่อการบาดเจ็บของไต แม้ว่าส่วนของท่อไตทั้งหมดจะสามารถออกซิไดซ์กรดไขมันได้ แต่อัตราการเกิดออกซิเดชันดูเหมือนจะเกี่ยวข้องโดยตรงกับเนื้อหาของไมโตคอนเดรีย ซึ่งมีค่ามากที่สุดในส่วนใกล้เคียงของท่อและส่วนปลายของท่อ เนื่องจากความสามารถที่จำกัดของท่อส่วนต้นที่มีสุขภาพดีในการเผาผลาญกลูโคส FAO จึงเป็นสารตั้งต้นพลังงานที่ต้องการสำหรับส่วนท่อนี้

อาหารเสริม Cistanche

2. การเผาผลาญกลูโคส

FAO อาจเป็นสารตั้งต้นที่ให้พลังงานที่ต้องการสำหรับท่อส่วนต้น แต่ไตเป็นอวัยวะที่สำคัญสำหรับการดูดซึมกลูโคส การผลิต และการนำไปใช้ประโยชน์ กลูโคสที่ผ่านการกรองส่วนใหญ่รวม 180 กรัมต่อวัน ถูกนำกลับมาใช้ใหม่โดยหนึ่งในสองตัวที่ขนส่งกลูโคสที่ขึ้นกับโซเดียม (SGLT) ซึ่งอยู่ที่พื้นผิวปลายสุดของท่อส่วนต้น SGLT2 เป็นโปรตีนขนส่งปริมาณมากที่มีสัมพรรคภาพต่ำและตั้งอยู่เป็นหลัก ในส่วน S1 และ S2 ของ proximal tubule SGLT2 จับคู่การขนส่งโซเดียมและกลูโคสในอัตราส่วน 1:1 และดูดซับกลับได้ถึง 90 เปอร์เซ็นต์ของกลูโคสที่กรองแล้ว ในทางตรงกันข้าม SGLT1 เป็นโปรตีนตัวพาที่มีสัมพรรคภาพสูงและปริมาตรต่ำที่อยู่ในส่วน S3 ของท่อใกล้เคียงที่ขนส่งโซเดียมและกลูโคสในอัตราส่วน 2:1 ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา SGLT2 ได้รับความสนใจในฐานะเป้าหมายของยาหลายชนิด (เช่น empagliflozin และ dapagliflozin) ที่ป้องกันไตและหัวใจแม้ในผู้ป่วยที่ไม่เป็นเบาหวาน SGLT2-กลไกที่เป็นสื่อกลางในการป้องกัน CKD และหัวใจล้มเหลวอยู่นอกเหนือขอบเขตของการทบทวนนี้ แต่เน้นถึงความสำคัญของการจัดการกลูโคสในไต

กลูโคสจำนวนมากเข้าสู่ท่อส่วนต้น แต่ตามที่อธิบายไว้ก่อนหน้านี้ กลูโคสเพียงเล็กน้อยจะถูกเผาผลาญในท่อส่วนต้นที่ไม่เสียหาย ในทางตรงกันข้าม ตระกูล GLUT ของโปรตีนทรานสปอร์ตอำนวยความสะดวกจะอยู่ที่เยื่อหุ้มเบสโซแลทเทอรัล และปล่อยให้กลูโคสเคลื่อนลงตามระดับความเข้มข้นของเกรเดียนต์กลับเข้าสู่การไหลเวียน GLUT2 คือทรานสปอร์ตที่พบในเซ็กเมนต์ท่อใกล้เคียง S1 และ S2 ที่ตรงกับปริมาณสูงและต่ำ ฟลักซ์ของกลูโคสที่มีสัมพรรคภาพเริ่มต้นโดย SGLT2 ที่ผิวปลาย ในทำนองเดียวกัน GLUT1 ให้ทางออกสำหรับกลูโคสผ่าน SGLT1 ไปยังส่วน S3 ดังนั้น หลอดส่วนต้นจึงอาศัยพลังงานจาก FAO เป็นหลัก แต่ฟลักซ์ของกลูโคสจำนวนมากเกิดขึ้นในเซลล์เหล่านี้ และการหยุดชะงักของการเคลื่อนไหวของกลูโคสจึงถูกนำมาใช้เพื่อรักษาโรคไตวายเรื้อรังและภาวะหัวใจล้มเหลว

ไตและตับเป็นเพียงสองอวัยวะที่สามารถปล่อยกลูโคสเข้าสู่การไหลเวียน เนื่องจากเนื้อเยื่ออื่นๆ ขาดกลูโคส 6-ฟอสฟาเตส ซึ่งจำเป็นสำหรับการสร้างกลูโคส-6-ฟอสเฟต กลูโคสสามารถผลิตได้โดยวิธีไกลโคเจนโนไลซิสหรือโดยวิธีกลูโคโนเจเนซิส ไกลโคเจนถูกสลายเป็นกลูโคส-6-ฟอสเฟตในการสลายไกลโคเจน แต่ไตไม่มีที่เก็บไกลโคเจนอย่างมีนัยสำคัญ ในกลูโคโนเจเนซิส สารตั้งต้นเช่นแลคเตต กลีเซอรอล อะลานีน และกลูตามีนสามารถนำไปสู่การผลิตกลูโคส-6-ฟอสเฟต ในไต การศึกษาพบว่าแลคเตทเป็นสารตั้งต้นที่สำคัญของการสร้างกลูโคโนเจเนซิส การศึกษาเบื้องต้นที่วัดความเข้มข้นของกลูโคสในหลอดเลือดแดงและไตไม่พบการเปลี่ยนแปลงของกลูโคสสุทธิในไตมากนัก อย่างไรก็ตาม การศึกษาโดยใช้น้ำตาลกลูโคสที่ติดฉลากไอโซโทปพบว่าไตผลิตและเผาผลาญกลูโคสในปริมาณมาก วิธีการที่คล้ายกันในมนุษย์แนะนำว่าไตคิดเป็นประมาณร้อยละ 25 ของกลูโคสทั้งหมดที่ถูกปล่อยออกสู่กระแสเลือด ในผู้ป่วยเบาหวาน มีหลักฐานว่ากลูโคโนเจเนซิสถูกควบคุมเพิ่มเติมผ่านไตและตับ ผลลัพธ์เหล่านี้ชี้ให้เห็นว่าการสร้างกลูโคโนเจเนซิสของไตอาจเกี่ยวข้องกับภาวะน้ำตาลในเลือดสูงในผู้ป่วยเบาหวาน ในผู้ป่วยเบาหวานที่เป็นโรคไตเรื้อรัง การสูญเสียการทำงานของการสร้างกลูโคโนจีนิกในไตอาจนำไปสู่ภาวะน้ำตาลในเลือดต่ำและการกวาดล้างอินซูลินลดลงเนื่องจากการทำงานของไตบกพร่อง

เฮอร์บา ซิสแทนเช่

ไตผลิตและบริโภคกลูโคส แต่กิจกรรมเหล่านี้ถูกแบ่งออกอย่างเคร่งครัดตามประเภทของเซลล์ทูบูล การกำเนิดกลูโคนีโอเจเนซิสจำกัดอยู่ที่ท่อใกล้เคียงที่แสดงเอนไซม์สำคัญที่จำเป็นสำหรับกระบวนการนี้: กลูโคส-6-ฟอสฟาเตส, ฟอสโฟอีโนลไพรูเวตคาร์บอกซีไคเนส (PEPCK) และฟรุกโตส-1,6 -ไดฟอสฟาเตส (รูปที่ 2) ในทางตรงกันข้าม ในไตที่แข็งแรง การใช้กลูโคสเป็นเชื้อเพลิงในการเผาผลาญจะถูกจำกัดไว้ที่ท่อส่วนปลาย ไกลโคไลซิสคือการเปลี่ยนเมตาบอลิซึมของกลูโคสเป็นไพรูเวต ซึ่งสามารถถูกออกซิไดซ์หรือเมแทบอไลซ์ต่อไปเป็นแลคเตตผ่านวัฏจักร TCA เอนไซม์ Glycolytic เช่น hexokinase, phosphofructokinase และ pyruvate kinase แสดงออกอย่างสูงสุดในกิ่งก้านส่วนปลายและท่อสะสม สอดคล้องกับระดับการแสดงออกของเอนไซม์ การเกิดออกซิเดชันของกลูโคสและการสร้างกลูโคโนเจเนซิสของ ATP นั้นต่ำกว่าอย่างมีนัยสำคัญในท่อส่วนใกล้เคียงของหนูที่ผ่าขนาดเล็กกว่าในส่วนปลายของท่อ การศึกษาแสดงให้เห็นว่าท่อส่วนปลายสามารถเผาผลาญกลูโคสไปเป็นแลคเตทได้แม้ในสภาวะที่ใช้ออกซิเจน และความสามารถนี้จะเพิ่มขึ้นอย่างมากจากการทำงานของแอนติมัยซิน เอ ซึ่งป้องกันการหายใจออกซิเดชัน ในทางตรงกันข้าม ใน microdissected rat proximal tubules นั้น กลูโคสผลิตแลคเตตได้น้อย และ antimycin A ล้มเหลวในการกระตุ้นให้เกิดแลคเตตที่สูงขึ้น ซึ่งบ่งชี้ว่าท่อส่วนใกล้เคียงที่มีสุขภาพดีมีความสามารถจำกัดในการเผาผลาญกลูโคสไปเป็นแลคเตต ดังนั้น กลูโคสถูกผลิตขึ้นโดยท่อใกล้เคียงผ่านการสร้างกลูโคโนเจเนซิส ในขณะที่ส่วนของหน่วยไตส่วนปลายถูกเผาผลาญผ่านไกลโคไลซิส

รูปที่ 2 เมแทบอลิซึมของกลูโคสและการผลิตในท่อไต กลูโคสถูกเผาผลาญไปเป็นกลูโคส-6-ฟอสเฟต ซึ่งสามารถเข้าสู่เส้นทางเพนโทสฟอสเฟตหรือถูกเผาผลาญเป็นไพรูเวต (ไกลโคไลซิส) เอ็นไซม์สำคัญที่จำเป็นสำหรับไกลโคไลซิสจะแสดงเป็นสีแดง และเอ็นไซม์เหล่านี้จะแสดงออกอย่างเด่นชัดในท่อส่วนปลายของไต ไพรูเวตสามารถเปลี่ยนเป็นแลคเตต (ไกลโคไลซิสแบบไม่ใช้ออกซิเจน) หรือเข้าสู่ไมโตคอนเดรียที่ซึ่งมันถูกเปลี่ยนเป็นอะซิติล-โคเอโดยไพรูเวตดีไฮโดรจีเนส (PDH) และออกซิไดซ์โดยวงจรไตรคาร์บอกซิลิกแอซิด (TCA) เอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการสร้างกลูโคโนเจเนซิสจะแสดงเป็นสีน้ำเงิน และการแสดงออกของเอนไซม์ในไตจะถูกจำกัดไว้ที่ท่อใกล้เคียง ฟอสฟีนอลไพรูเวตคาร์บอกซีไคเนส (PEPCK), ไพรูเวตดีไฮโดรจีเนสไคเนส (PDK) สร้างด้วย BioRender.com

3. การเผาผลาญกรดอะมิโน

กรดอะมิโนอิสระเกือบ 70 กรัมต่อวันถูกกรองโดย glomerulus และการดูดซึมกลับจาก lumen ส่วนใหญ่อาศัยสื่อกลางโดยท่อใกล้เคียง กรดอะมิโนถูกดูดซึมเข้าสู่ท่อไตโดยการแพร่ การแพร่แบบอำนวยความสะดวก และการขนส่งแบบแอคทีฟที่ขึ้นกับโซเดียม โปรตีนขนส่งกรดอะมิโนจะแสดงอย่างสูงที่ขอบพู่กันของท่อลูเมนส่วนต้น แต่โปรตีนขนส่งกรดอะมิโนเบสโซทาเรียยังดูดกลับกรดอะมิโนสำหรับหน้าที่เฉพาะอีกด้วย ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น กรดอะมิโนที่ดูดซึมกลับบางส่วนเหล่านี้สามารถทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นสำหรับไซโคลไอโซเมอไรเซชัน นอกจากนี้ กรดอะมิโนยังสามารถเข้าสู่วงจร TCA และถูกออกซิไดซ์ที่จุดต่างๆ กรดอะมิโนสายโซ่กิ่ง (BCAAs) ประกอบด้วยลิวซีน วาลีน และไอโซลิวซีน เป็นแหล่งพลังงานที่สำคัญเช่นกัน BCAAs ผ่านเมตาบอลิซึมของทรานส์อะมิเนสเริ่มต้นโดยอะมิโนทรานสเฟอเรสสายโซ่กิ่ง (BCAT) เพื่อสร้างกรดคีโตสายโซ่กิ่ง ซึ่งจากนั้นจะถูกดีคาร์บอกซิเลตออกซิเดชันโดยสารเชิงซ้อนกรดคีโตสายโซ่กิ่ง (BCKDH) เมแทบอไลต์ของ BCAA เข้าสู่วัฏจักร TCA เมื่อเมตาโบไลต์ของอะซีติลโคเอ็นไซม์ a หรือซัคซินิล BCAA เข้าสู่วัฏจักร TCA ในรูปของอะซิติลโคเอ็นไซม์ a หรือซัคซินิลโคเอ็นไซม์ a ซึ่งพวกมันผ่านกระบวนการออกซิเดชัน bCAT และ BCKDH แสดงออกและทำงานอยู่ในไต โดยที่การไหลออกซิเดชันของ BCAA นั้นสูงกว่าในเนื้อเยื่ออื่นๆ ยกเว้นหัวใจและไขมันสีน้ำตาล ประมาณว่าประมาณ 8-13 เปอร์เซ็นต์ของการเผาผลาญ BCAA ของมนุษย์เกิดขึ้นในไต

เมแทบอลิซึมของกรดอะมิโนบางชนิดเอื้อต่อการทำงานทางชีวภาพอื่นๆ ที่เป็นอิสระจากการผลิตพลังงาน เช่น บทบาทของเมแทบอลิซึมของกลูตามีนในสภาวะสมดุลของกรด/เบส กลูตามีนสามารถถูกเมแทบอลิซึมโดยท่อส่วนต้นไปยังกลูตาเมต ซึ่งจะถูกแปลงเป็นวัฏจักร TCA ระดับกลาง -คีโตกลูตาเรต ปฏิกิริยาเหล่านี้ยังผลิตแอมโมเนีย ซึ่งบางส่วนเข้าสู่ปัสสาวะผ่านทางตัวแลกเปลี่ยนโซเดียม-ไฮโดรเจน-3 (NHE3) และไบคาร์บอเนต ซึ่งถูกดูดซึมกลับเข้าสู่การไหลเวียนผ่านทางตัวขนส่งร่วมของโซเดียม-คู่คู่โซเดียมไอโซเมอร์ 1A (NBCe{{ 6}}ก). ระหว่างภาวะเลือดเป็นกรด การเผาผลาญกลูตามีนในท่อไตส่วนต้นเพื่อผลิตแอมโมเนียและการรีไซเคิลไบคาร์บอเนตจะถูกควบคุมเพื่อช่วยรักษาสภาวะสมดุลของกรด/เบส สิ่งนี้ทำได้โดยการควบคุมกลูตามิเนส (เอนไซม์ที่กระตุ้นเมแทบอลิซึมของกลูตามีน) และโดยการเพิ่มการแสดงออกของโปรตีนพาหะนำส่งกลูตามีนระดับเบสเพื่อเพิ่มการดูดซึมเข้าสู่ท่อใกล้เคียง เมแทบอลิซึมของกรดอะมิโนอื่นๆ ยังก่อให้เกิดการกระทำของแอมโมเนียและการดูดซึมกลับของไบคาร์บอเนต แต่กลูตามีนเป็นแหล่งหลัก

Cistanche มาตรฐาน

ไตเป็นตำแหน่งที่สำคัญสำหรับเมแทบอลิซึมของกรดอะมิโนอื่นๆ และมีบทบาททางชีววิทยาที่สำคัญ Citrulline ผลิตโดย enterocytes ของลำไส้เล็ก ดูดซึมส่วนใหญ่โดยไต และเผาผลาญเป็นอาร์จินีน อาร์จินีนเป็นสารตั้งต้นของไนตริกออกไซด์ (NO) ซึ่งมีความสำคัญต่อการทำงานของบุผนังหลอดเลือดและการควบคุมการไหลเวียนของเลือด รวมถึงผลกระทบอื่นๆ (การตอบสนองทางภูมิคุ้มกัน การสังเคราะห์โปรตีน) ไตยังเปลี่ยนฟีนิลอะลานีนเป็นไทโรซีนผ่านฟีนิลอะลานีนไฮดรอกซีเลส ซึ่งแสดงออกทั้งในไตและตับ ไทโรซีนมีบทบาทสำคัญในการผลิตสารสื่อประสาทและฮอร์โมนไทรอยด์ และการเปลี่ยนฟีนิลอะลานีนเป็นไทโรซีนจะลดลงร้อยละ 50 ในผู้ป่วยโรคไตวายเรื้อรังระยะสุดท้ายเมื่อเทียบกับการทำงานของไตปกติ สิ่งเหล่านี้ไม่ได้เป็นเพียงตัวอย่างเดียวของความสำคัญของเมแทบอลิซึมของกรดอะมิโนในไต ซึ่งได้รับการทบทวนอย่างกว้างขวางโดยผู้อื่น แม้ว่ากลูโคสและกรดไขมันอาจเป็นแหล่งพลังงานที่สำคัญกว่าสำหรับไตที่แข็งแรง แต่เมตาบอลิซึมของกรดอะมิโนในไตมีบทบาทสำคัญในสภาวะสมดุลภายในร่างกาย

อ้างอิง

1. มาร์ตัน อ.; คาเนโกะ, ที; Kovalik, J.-P.; ยาสุอิ, อ.; นิชิยามะ, อ.; กิติดา, พ.; Titze, J. การป้องกันอวัยวะโดยสารยับยั้ง SGLT2: บทบาทของการอนุรักษ์พลังงานเมตาบอลิซึมและน้ำ ณัฐ. รายได้ Nephrol 2021, 17, 65–77.

2. ไซมอน เอ็น.; Hertig, A. การเปลี่ยนแปลงของการเกิดออกซิเดชันของกรดไขมันในเซลล์เยื่อบุผิวท่อ: จากการบาดเจ็บของไตเฉียบพลันไปจนถึงการสร้างไฟโบรเจนของไต ด้านหน้า. ยา (โลซานน์) 2015, 2, 52.

3. นีธ เอช.; Schollmeyer, P. การใช้สารตั้งต้นของไตมนุษย์. ณัฐ. เซลล์ไบโอล พ.ศ. 2509, 209, 1244–1245

4. Trimble, ME Long Chain Fatty Acid Transport โดยไตของหนูที่ติดเชื้อ ไตโลหิตกด. ความละเอียด 2525, 5, 136–142.

5. Susztak, K.; Ciccone, อี; McCue, P.; ชาร์มา เค; Böttinger, EP หลายเพลงฮิตเมตาบอลิซึมมาบรรจบกันที่ CD36 ในฐานะผู้ไกล่เกลี่ยใหม่ของการตายของเซลล์เยื่อบุผิวท่อในโรคไตจากเบาหวาน PLoS Med 2548, 2, e45.

6. มูเรีย ม.; ฟรีดแมน บีไอ; สวนสาธารณะ JS; อันติโนซซี, เพนซิลเวเนีย; เอลเบน, เซาท์แคโรไลนา ; Ma, L. Lipotoxicity ในโรคไตโรคเบาหวาน: บทบาทที่เป็นไปได้ของการเกิดออกซิเดชันของกรดไขมัน คลิน. แยม. สังคม เนฟรอล 2553, 5, 2373–2379.

7. ไก, Z.; วัง ต.; Visentin ม.; Kullak-Ublick, จอร์เจีย; ฟู, X.; Wang, Z. การสะสมของไขมันและโรคไตเรื้อรัง สารอาหาร 2019, 11, 722.

8. เฮาเต็น เอสเอ็ม; วิโอลันเต้ เอส; เวนทูรา, FV; Wanders, RJ ชีวเคมีและสรีรวิทยาของกรดไขมันไมโทคอนเดรีย เบ-ตา-ออกซิเดชันและความผิดปกติทางพันธุกรรม แอนนู รายได้ Physiol 2559, 78, 23–44.

9. Szeto, HH แนวทางทางเภสัชวิทยาเพื่อปรับปรุงการทำงานของไมโทคอนเดรียใน AKI และ CKD แยม. สังคม เนฟรอล 2017, 28, 2856–2865.

10. อู๋ เอช.; อุชิมูระ, เค; ดอนเนลลี, เอล; กิริตา, ย.; มอร์ริส แคลิฟอร์เนีย; Humphreys, การวิเคราะห์เปรียบเทียบ BD และการปรับแต่งความแตกต่างของอวัยวะในไตจาก PSC ของมนุษย์ด้วย Transcriptomics เซลล์เดียว เซลล์ สเต็มเซลล์ 2018, 23, 869–881.

11. แรนซิก, อ.; ลินด์สตรอม, NO; หลิว เจ; จู้, Q.; Guo, J.-J.; อัลวาราโด, GF; คิม ค.ศ. ; ดำ เอชจี; คิม เจ; McMahon, AP Single-Cell Profiling เผยเพศ เชื้อสาย และความหลากหลายตามภูมิภาคในไตของหนู การพัฒนา เซลล์ 2019, 51, 399–413.e7

12. Trimble, ME การดูดซึมและการใช้ประโยชน์ของกรดไขมันสายโซ่ยาวและสายกลางโดยไตของหนูที่สะสม ภายใน เจ. ไบโอเคม. 2523, 12, 173–176.

13. Vasko, R. Peroxisomes และไตบาดเจ็บ สารต้านอนุมูลอิสระ สัญญาณรีดอกซ์ 2016, 25, 217–231.

14. เลอ เฮียร์ ม.; Dubach, UC Peroxisomal และ mitochondrial beta-oxidation ในไตของหนู: การกระจายของไขมัน acyl-coenzyme A oxidase และ 3-hydroxy acyl-coenzyme A dehydrogenase ไปตาม nephron เจ.ฮิสโตเคม. ไซโตเคมี. 2525, 30, 441–444.

15. ลิตวิน จอร์เจีย; โฟล์คล์, อ.; มุลเลอร์-ฮอคเกอร์, เจ.; Fahimi, HD การสาธิตอิมมูโนไซโตเคมีของเอนไซม์เปอร์ออกซิโซมในการตรวจชิ้นเนื้อไตของมนุษย์ ซุ้มประตู Virchows บี เซลล์ พัลทอล. รวม โมล พธล. 2530, 54, 207–213.

16. วิโอลันเต้ เอส; อาเชติบ, น.; ฟาน โรมุนด์, CWT; ฮาเกน เจ; โดทัตโก, ที.; วาซ, เอฟเอ็ม; วอเตอร์แฮม HR; เฉิน เอช; เบส, ม.; หยู ซี; และอื่น ๆ เพอรอกซิโซมสามารถออกซิไดซ์กรดไขมันสายกลางและสายยาวผ่านวิถีที่เกี่ยวข้องกับ ABCD3 และ HSD17B4 FASEB J. 2019, 33, 4355–4364

17. สุพรหมัญญา, เออาร์; Ellison, DH Distal Convoluted Tubule คลิน. แยม. สังคม เนฟรอล 2014, 9, 2147–2163.

18. กูเดอร์ ดับเบิลยูจี; วากเนอร์ เอส; Wirthensohn, G. เชื้อเพลิงเมแทบอลิซึมตาม nephron: ทางเดินและกลไกการโต้ตอบภายในเซลล์ โรคไต 2529, 29, 41–45.

19. ไรท์, EM; ฮิรายามะ บริติชแอร์เวย์; Loo, DF Active การขนส่งน้ำตาลในสุขภาพและโรค เจ. นักศึกษาฝึกงาน. ยา 2550, 261, 32–43.

20. อารอนสัน พีเอส; Sacktor, B. การขนส่ง d-กลูโคสโดยเยื่อขอบแปรงที่แยกได้จากเปลือกไต ไบโอชิม. ชีวฟิสิกส์ แอกตา (BBA) ไบโอเมมเบรน 2517, 356, 231–243.

21. บาร์ฟัส, DW; Schäfer, JA ความแตกต่างในการขนส่งกลูโคสแบบแอคทีฟและพาสซีฟไปตามเนฟรอนใกล้เคียง เช้า. เจ.ฟิสิออล. ฟิสิโอล พ.ศ. 2524, 241, F322–F332.

22. เทอร์เนอร์, อาร์เจ; Morán, A. ความแตกต่างของตำแหน่งการขนส่ง D-กลูโคสที่ขึ้นกับโซเดียมตามท่อใกล้เคียง: หลักฐานจากการศึกษาถุงน้ำ เช้า. เจ.ฟิสิออล. ฟิสิโอล 2525, 242, F406–F414.

23. เทอร์เนอร์ อาร์เจ; Moran, A. การศึกษาเพิ่มเติมเกี่ยวกับความแตกต่างของการขนส่งเมมเบรนชายแดนท่อแปรงท่อใกล้เคียง D-กลูโคส เจ.เมมเบอร์. ไบโอล 2525, 70, 37–45.

24. ควอมม์, จอร์เจีย; Freeman, HJ หลักฐานสำหรับระบบขนส่ง D-กลูโคสที่ขึ้นกับโซเดียมที่มีสัมพรรคภาพสูงในไต เช้า. เจ.ฟิสิออล. ฟิสิโอล 2530, 253, F151–F157.

25. ลี วอชิงตัน; คณัย, ย.; เวลส์ อาร์จี; Hediger, MA สารขนส่งร่วม Na บวก / กลูโคสที่มีสัมพรรคภาพสูง การประเมินฟังก์ชันและการกระจายนิพจน์อีกครั้ง เจ. ไบโอล. เคมี 2537, 269, 12032–12039.

26. แพคเกอร์, ม.; แองเคอร์ เอสดี ; บัตเลอร์ เจ; Filippatos, G.; โพค็อก เอสเจ ; คาร์สัน พี; จานุซซี, เจ; เวอร์มา เอส; สึซึอิ, เอช.; บรึคมันน์ ม.; และอื่น ๆ ผลลัพธ์ของหัวใจและหลอดเลือดและไตด้วย Empagliflflozin ในภาวะหัวใจล้มเหลว เอ็น อังกฤษ เจ เมด 2020, 383, 1413–1424.

27. เฮิร์สพิงค์, HJL; Stefánsson, BV; Correa-Rotter, ร.; เชอร์โทว์ จีเอ็ม; กรีน, ที.; โฮ, F.-F.; แมนน์ เจเอฟ ; แมคเมอร์เรย์, เจเจ ; ลินด์เบิร์ก ม.; รอสซิ่ง พี; และอื่น ๆ Dapagliflflozin ในผู้ป่วยโรคไตเรื้อรัง เอ็น อังกฤษ เจ เมด 2020, 383, 1436–1446.

28. โดมิงเกซ, JH; ค่าย พ.; ไมอานู, ล.; Garvey, WT ตัวขนส่งกลูโคสของท่อส่วนต้นของหนู: การแสดงออกที่แตกต่างกันและการกระจายของเซลล์ย่อย เช้า. เจ.ฟิสิออล. ฟิสิโอล 2535, 262, F807–F812.

29. ธอเรนส์ บี; โลดิช HF; บราวน์, D. การแปลที่แตกต่างกันของไอโซฟอร์มตัวขนส่งกลูโคสสองตัวในไตหนู เช้า. เจ.ฟิสิออล. ฟิสิโอล 2533, 259, C286–C294.

30. สตัมโวลล์ ม.; เมเยอร์ ซี; Mitrakou, A.; นัดการ์นี, V.; Gerich, JE การผลิตและการใช้กลูโคสจากไต: แง่มุมใหม่ในมนุษย์ โรคเบาหวาน 1997, 40, 749–757

31. เมเยอร์ ซี; Stumvoll, ม.; ดอสทู เจ; เวล, เอส.; เฮย์มอนด์ ม.; Gerich, J. การแลกเปลี่ยนสารตั้งต้นของไตและการสร้างกลูโคโนเจเนซิสในมนุษย์หลังการดูดซึมปกติ เช้า. เจ.ฟิสิออล. เมตาบ พ.ศ. 2545, 282, E428–E434.

32. เซอร์โซซิโม, อี.; จัดด์ RL; Miles, JM Insulin ควบคุมเมแทบอลิซึมของไตในสุนัขที่มีสติ เจ. คลิน. ตรวจสอบ 2537, 93, 2584–2589.

33. สตัมโวลล์ ม.; จินตลาภูดี, อ.; Perriello, G.; เวล, เอส.; Gutierrez, O.; Gerich, J. การดูดซึมและปล่อยกลูโคสโดยไตของมนุษย์ อัตราหลังการดูดซึมและการตอบสนองต่ออะดรีนาลีน เจ. คลิน. ตรวจสอบ 2538, 96, 2528–2533.

34. เมเยอร์ ซี; วอเล, เอชเจ; ดอสโต, JM; เวล, เอสแอล; Gerich, JE การเผาผลาญกลูโคสของไต ตับ และกล้ามเนื้อผิดปกติหลังจากการบริโภคกลูโคสในเบาหวานชนิดที่ 2 เช้า. เจ.ฟิสิออล. เมตาบ 2547, 287, E1049–E1056.

35. Lee, JB Peterhm ผลของความตึงเครียดของออกซิเจนต่อเมแทบอลิซึมของกลูโคสในเยื่อหุ้มสมองไตกระต่ายและไขกระดูก เช้า. เจ.ฟิสิออล. เนื้อหา 1969, 217, 1464–1471

36. ลี, เจบี; แวนซ์ วี.เค. ; Cahill, GF เมแทบอลิซึมของ C14-สารตั้งต้นที่มีป้ายกำกับโดยเยื่อหุ้มสมองไตกระต่ายและเมดัลลา เช้า. เจ.ฟิสิออล. เนื้อหา 2505, 203, 27–36.

37. เบิร์ช, เอชบี; นรินทร์ อาร์จี; ชู ซี; ฟาจิโอลี เอส; ชอย เอส; แมคคาร์ธี ดับบลิว; Lowry, OH การแพร่กระจายไปตาม nephron ของหนูของเอนไซม์สามตัวของ gluconeogenesis ในภาวะเลือดเป็นกรดและความอดอยาก เช้า. เจ.ฟิสิออล. ฟิสิโอล 2521, 235, F246–F253.

38. เบิร์ช, เอชบี; โลว์รี โอไฮโอ ; เพอร์รี เอสจี ; แฟน, ล.; Fagioli, S. ผลของอายุต่อไพรูเวตไคเนสและการกระจายแลคเตทดีไฮโดรจีเนสในไตหนู เช้า. เจ.ฟิสิออล. เนื้อหา 1974, 226, 1227–1231.

39. กูเดอร์ ทองคำขาว; Ross, BD Enzyme กระจายไปตามเนฟรอน โรคไต 2527, 26, 101–111.

40. ชมิด เอช.; ห้าง ก.; Scholz, ม.; Schmidt, U. ความจุ glycolytic ไม่เปลี่ยนแปลงในไตของหนูภายใต้เงื่อนไขของการสร้างกลูโคโนเจเนซิสที่ถูกกระตุ้น การตรวจหาฟอสโฟฟรุกโตไคเนสและไพรูเวตไคเนสในส่วนของเนฟรอนแบบจุลภาคของสัตว์ที่อดอาหารและเป็นกรด Zeitschrift für physiologische Chemie ของ Hoppe-Seyler 1980, 361, 819–827

41. ไคลน์, กัวลาลัมเปอร์; วัง, ม.-ส.; โทริไก เอส; เดวิดสัน ดับบลิว; Kurokawa, K. ปฏิกิริยาออกซิเดชันของสารตั้งต้นโดยส่วนของ nephron เดี่ยวที่แยกได้ของหนู โรคไต 2524, 20, 29–35.

42. อุชิดะ ส.; Endou, H. ความจำเพาะของสารตั้งต้นเพื่อรักษา ATP เซลลูล่าร์ตาม nephron ของเมาส์ เช้า. เจ.ฟิสิออล. ฟิสิโอล 2531, 255, F977–F983.

43. บานาสโก เอส.; ดี, D.; บาลาบัน ร.; Burg, M. การผลิตแลคเตทในส่วนแยกของ nephron ของหนู เช้า. เจ.ฟิสิออล. ฟิสิโอล พ.ศ. 2528, 248, F522–F526.

44. Young, GA กรดอะมิโนและไต กรดอะมิโน 1991, 1, 183–192.

45. แวร์รีย์ เอฟ.; นักร้อง, ด.; รอมฎอน, ท.; Vuille-Dit-Bille, อาร์เอ็น; มาริออตตา, แอล; Camargo, SMR การขนส่งกรดอะมิโนของไต ซุ้มประตู Pflflügers เออ เจ.ฟิสิออล. 2552, 458, 53–60.

46. ​​นรีนาสท์ นพ.; จาง ซี; ฮุย เอส; มูราชิเงะ, DS; ชู, Q.; มอร์สเชอร์ อาร์เจ; หลี่ เอ็กซ์; Zhan, L.; ขาว, อี; แอนโทนี่ ทีจี ; และอื่น ๆ การวิเคราะห์เชิงปริมาณของการเผาผลาญทั่วร่างกายของกรดอะมิโนสายโซ่กิ่ง เซลล์ Metab 2019, 29, 417–429.e4.

47.อ.สุริยวรรณ; ฮาเวส เจดับบลิว ; แฮร์ริส, RA; ชิโมมูระ, ย.; เจนกินส์, AE; Hutson, SM แบบจำลองโมเลกุลของการเผาผลาญกรดอะมิโนในสายโซ่กิ่งของมนุษย์ เช้า. เจ. คลิน. นัท 2541, 68, 72–81.

48. เนอร์, ไอดาโฮ; มิทช์ เรา; แซนด์ JM ยูเรียและแอมโมเนียเมแทบอลิซึมและการควบคุมการขับไนโตรเจนทางไต คลิน. แยม. สังคม เนฟรอล 2014, 10, 1444–1458.

49. โมเร็ต ซี; เดฟ มินโฮ; ชูลซ์, น.; เจียง เจเอ็กซ์ ; Verrey, F.; Wagner, CA การควบคุมการขนส่งกรดอะมิโนของไตระหว่างภาวะกรดเมตาบอลิก เช้า. เจ.ฟิสิออล. ไต Physiol 2550, 292, F555–F566.

50. บรอสแนน เมน; Brosnan, JT การเผาผลาญอาร์จินีนของไต เจ นัท 2547, 134, 2791ส–2795ส.

51. Kopple, JD Phenylalanine และการเผาผลาญของไทโรซีนในภาวะไตวายเรื้อรัง เจ นัท 2007, 137, 1586S–1590S.

52. บอยรี ย.; ไบรท์ อาร์; บิจโลว์ ม.; Nair, KS การด้อยค่าของการเปลี่ยนฟีนิลอะลานีนเป็นไทโรซีนในโรคไตวายเรื้อรังระยะสุดท้ายที่ทำให้เกิดการขาดไทโรซีน โรคไต 2547, 66, 591–596.

53. ฟาน เดอ โพล, MC; โซเทอร์ส PB; Deutz, เนบราสเซีย; เฟียรอน เคซี ; Dejong, CH การเผาผลาญกรดอะมิโนของไต: บทบาทในการแลกเปลี่ยนกรดอะมิโนระหว่างอวัยวะ เช้า. เจ. คลิน. นัท 2547, 79, 185–197.

คลิกที่นี่เพื่ออ่านตอนที่ Ⅱ.