Аргінін вазопресин (АВП), також відомий як вазопресин, аргіпресин або антидіуретичний гормон (АДГ) — це нейрогіпофізарний гормон, що синтезується у багатьох ссавців. Його основні функції — утримання води в організмі і звуження судин. Вазопресин регулює утримання води в організмі, збільшуючи реабсорбцію в збірних трубочках нефрона у нирках. Вазопресин збільшує водопроникність збірних трубочок і дистальних звивистих канальців у нирках, викликаючи переміщення водних каналів аквапорину-2 у плазматичній мембрані збірних канальців нефрона. Вазопресин збільшує периферичний опір судин, що в свою чергу підвищує артеріальний тиск. Він відіграє ключову роль в гомеостазі, регулюючи рівень води, глюкози і солі у крові. Вазопресин утворюється з препрогормона-попередника, який синтезується в гіпоталамусі, накопичується і зберігається в пухирцях у задній долі гіпофізу, звідки вивільняється в кровотік. Однак деяка кількість вазопресину може виділятись безпосередньо в мозок і впливати на соціальну поведінку, сексуальну мотивацію, і материнську реакцію на стрес.
Фізіологія
Функції Однією з найбільш важливих функцій вазопресину є регуляція утримання води в організмі; він вивільняється, коли організм зневоднений і змушує нирки зберігати воду, тим самим концентруючи сечу і зменшуючи її об'єм. У високих концентраціях вазопресин також підвищує кров'яний тиск, викликаючи помірне звуження судин. Крім того, він впливає на мозок, що було продемонстровано в дослідженнях на мишах: висока щільність розподілу рецепторів вазопресину AVPr1a у вентральних областях переднього мозку степової полівки сприяє утворенню і координації системи винагороди при виборі партнера, що має вирішальне значення для утворення зв'язку у парі.
Дуже схожа речовина, лізин вазопресин (ЛВП) або ліпресин, має ті ж функції у свиней і часто використовується у лікуванні людей.
Нирка Вазопресин має два ефекти, що збільшують осмолярність сечі (підвищена концентрація) і знижують екскрецію води. До них належать:
Збільшення проникності клітин дистальних канальців і збірних трубочок у нирках для води, завдяки чому відбувається реабсорбція води і виділення більш концентрованої сечі, тобто антидіуретичний ефект. Це відбувається внаслідок вбудовування водних каналів (аквапорин-2) в апікальну мембрану епітеліальних клітин дистальних канальців і збірних трубочок. Аквапорини дозволяють воді рухатися за їхнім осмотичним градієнтом з нефрону, збільшуючи кількість води, що реабсорбується з фільтрату (утворюваної сечі) назад в кровотік. V2 рецептори, які є G протеїн-зв'язаними рецепторами на базолатеральній плазматичній мембрані епітеліальних клітин, з'єднуються з гетеротримерним G-протеїном Gс, який активує аденілатциклазу III і VI для перетворення АТФ в цАМФ, і 2 неорганічні фосфати. Зростання кількості цАМФ потім запускає вбудовування аквапорин-2 водних каналів шляхом екзоцитозу внутрішньоклітинних везикул і переробки ендосом. Вазопресин також підвищує концентрацію кальцію в клітинах збірних трубочок, епізодично вивільняючись з внутрішньоклітинного депо. Вазопресин, що діє з допомогою цАМФ, також збільшує транскрипцію гену аквапорину-2, тим самим збільшуючи загальну кількість молекул аквапорину-2 в клітинах збірних трубочок. Циклічний АМФ активує протеїнкіназу А (ПКА), зв'язуючись з її регуляторними субодиницями і дозволяючи їм відокремитися від каталітичних субодиниць. Відокремлення відкриває каталітичний сайт ферменту, що дозволяє додавати фосфатні групи до протеїнів (у тому числі протеїну аквапорин-2), які змінюють їхні функції. Збільшення проникності збірних трубочок внутрішньої частини мозкового шару для сечовини шляхом регулювання витискання на поверхню клітини переносників сечовини, що полегшує її реабсорбцію у кістковомозковий інтерстицій, коли вона проходить за градієнтом концентрації, який утворюється внаслідок видалення води із зв'язувальних канальців, збірних трубочок кіркового шару, і збірних трубочок зовнішньої частини мозкового шару.
Серцево-судинна система Вазопресин збільшує периферичний судинний опір (звуження судин) і тим самим підвищує артеріальний тиск. Цей ефект мало проявляється у здорових людей, проте він стає важливим компенсаційним механізмом для відновлення артеріального тиску у випадку гіповолемічного шоку, що трапляється під час кровотечі.
Центральна нервова система
Вазопресин залучений у процес формування пам'яті, в тому числі сповільнених рефлексів, образного мислення, короткострокової і довгострокової пам'яті, хоча механізм залишається невідомим. Тим не менш, синтетичний аналог вазопресину десмопресин є цікавим як імовірний ноотропний засіб.
Вазопресин виділяється в мозок у циркадному ритмі нейронами супраоптичного ядра.
Вазопресин, що виділяється з центрально проектованих нейронів гіпоталамусу, впливає на поведінку (агресія), регулювання кров'яного тиску та температури тіла.
Цілком імовірно, що вазопресин діє у поєднанні з кортикотропін-рилізінг гормоном, модулюючи вивільнення кортикостероїдів з надниркових залоз у відповідь на стрес, а також під час вагітності та в період лактації у ссавців.
У дослідах на мишах було продемонстровано, що селективна блокада рецепторів AVPr1a у вентральному палідумі заважає степовим полівкам обирати партнера.
Останні дані свідчать про те, що вазопресин може мати знеболювальну дію, проте знеболювальний ефект вазопресину залежить від стресового стану і статі.
Дані експериментальних досліджень на тваринах показали, що точний розподіл вазопресину і його рецепторів у головному мозку пов'язаний з типовими зразками соціальної поведінки кожного виду. Зокрема, існують суттєві відмінності між моногамними і полігамними видами у розподілі рецепторів АВП, а іноді і в розподілі вазопресин-вмісних аксонів, навіть якщо порівнювати близькоспоріднені види. Крім того, дослідження, які включають введення агоністів АВП у мозок, або блокування дії АВП, підтверджують гіпотезу, що вазопресин бере участь в розвитку агресії по відношенню до інших самців. Існує також доказ того, що відмінності в гені рецептора АВП в окремих особин виду можуть впливати на відмінності в соціальній поведінці.
Є припущення, що генетичні варіації у чоловіків впливають на їхню поведінку у близьких стосунках. Мозок чоловіків використовує вазопресин як «нагороду» для формування міцного зв'язку з партнером, а чоловіки з одним або двома алельними генами більш схильні до розладів у сім'ї. Партнери чоловіків, які мають обидві алелі, що впливають на сприйняття вазопресину, розчаровані рівнем задоволеності, прихильності і згуртованості. Рецептори вазопресину розподілені вздовж шляху системи винагород (точніше — у вентральному палідумі), вони активуються, коли АВП вивільняється в процесі соціальної взаємодії (наприклад, спаровування) у моногамних степових полівок. Активація системи винагород підсилює таку поведінку, що призводить до обумовленого вибору партнера, і тим самим ініціює утворення зв'язку у парі.
Регуляція Вазопресин регулюється експресією гена AVP, яка контролюється основними генами, контрольованими циркадним ритмом. Вазопресин виділяється із задньої долі гіпофіза у відповідь на зниження обсягу плазми, на збільшення осмотичного тиску плазми, і у відповідь на виділення холецистокініну у тонкому кишечнику:
Секреція у відповідь на зменшення обсягу плазми активується рецепторами тиску у венах, передсердях і сонних артеріях. Секреція у відповідь на збільшення осмотичного тиску плазми відбувається за участю осморецепторів у гіпоталамусі. Секреція у відповідь на збільшення рівня холецистокініну у плазмі вивчена недостатньо.
Нейрони, які виділяють АВП у супраоптичному ядрі і паравентрикулярному ядрі гіпоталамусу самі по собі є осморецепторами, але вони також отримують синаптичні вхідні сигнали інших осморецепторів, розташованих у областях, прилеглих до передньої стінки третього шлуночка мозку. До таких областей належать васкулярне тільце термінальної пластинки і субфорнікальний орган.
На секрецію вазопресину впливають багато факторів: Етанол (спирт) знижує кальцій-залежну секрецію АВП, блокуючи потенціалозалежні кальцієві канали у нейрогіпофізарних нервових закінченнях. Ангіотензин II стимулює секрецію АВП, відповідно до своєї загальної судиннозвужуючої дії на організм. Передсердний натрійуретичний пептид інгібує секрецію АВП, зокрема, шляхом інгібування ангіотензин II-індукованої стимуляції секреції АВП.
Секреція Основним стимулом для секреції вазопресину є збільшена осмолярність плазми. Зниження обсягу позаклітинної рідини також має цей вплив, але є менш чутливим механізмом.
Майже весь АВП у периферичній крові виробляється задньою долею гіпофіза (за винятком випадків з АВП-секретуючими пухлинами). Вазопресин виробляється магноцеллюлярними нейросекреторними нейронами у паравентрикулярному ядрі гіпоталамуса і супраоптичному ядрі. Потім вазопресин у складі нейросекреторних гранул, які знаходяться у тільцях Херінга (локалізовані розширення аксонів і нервових закінчень) проходить по аксону через лійку. Ці гранули переносять пептид безпосередньо до задньої долі гіпофіза, де він зберігається, поки не потрапляє в кров. Однак є два інших джерела АВП з важливими місцевими ефектами: АВП також синтезується парвоцелюлярними нейросекреторними нейронами у паравентрикулярному ядрі, транспортується і вивільняється в серединне піднесення, потім проходить через портальну систему гіпофіза в його передню частку, де він синергічно з кортикотропін-рилізінг гормоном стимулює кортикотропні клітини для вироблення АКТГ (сам по собі він є слабким засобом для посилення секреції). Вазопресин також виділяється у мозок кількома різними популяціями менших нейронів.
Рецептори
Нижче наведена таблиця, яка узагальнює деякі дії АВП на його чотири рецептори, які по-різному виражені в різних тканинах і мають різні ефекти:
Тип Система вторинного месенджера Розташування Вплив AVPR1A фосфатидилінозитол / іон кальцію Печінка, нирки, периферична судинна сітка, мозок Звуження судин, глюконеогенез, агрегація тромбоцитів і виділення Фактору VIII і фактору Віллебранда; суспільне визнання, circadian tau AVPR1B фосфатидилінозитол / іон кальцію Гіпофіз, мозок Секреція адренокортикотропного гормону у відповідь на стрес; соціальна інтерпретація нюхових сигналів AVPR2 Аденілатциклаза / цАМФ Базолатеральна мембрана клітин, що вистеляють збірні трубочки у нирках (особливо збірні трубочки кіркового шару і зовнішньої частини мозкового шару) Вбудовування аквапорин-2 (AQP2) каналів (водних каналів). Це дозволяє воді реабсорбуватися за осмотичним градієнтом, так що сеча стає більш концентрованою. Вивільнення фактору Віллебранда та поверхнева експресія P-селектину через екзоцитоз тілець Вейбеля—Паладе з ендотеліальних клітин VACM1 фосфатидилинозитол / іон кальцію Судинний ендотелій і ниркові збірні канальці Підвищує цитозольний кальцій і діє як зворотний агоніст накопичення цАМФ
Структура і спорідненість з окситоцином
Вазопресини є пептидами, що складаються з дев'яти амінокислот (нонапептиди). (NB: величина з 164 амінокислот у вищенаведеній таблиці отримана до того, як гормон активується розщепленням). Амінокислотна послідовність аргінін вазопресину : Цис — Тир — Фен — Глн — Асн — Цис — Про — Арг — Глі, при цьому залишки цистеїну утворюють дисульфідні зв'язки. Лізин вазопресин має лізин замість аргініну.
Структура окситоцину дуже схожа на структуру вазопресинів: це також нонапептид з дисульфідним містком і його амінокислотна послідовність відрізняється тільки у двох положеннях (див. таблицю нижче). Два гени розташовані у тій же самій хромосомі, розділені відносно малою відстанню менше 15000 в більшості видів. Магноцелюлярні нейрони, які виробляють вазопресин, суміжні з магноцелюлярними нейронами, що виробляють окситоцин, і вони є схожими у багатьох відношеннях. Подібність двох пептидів може викликати деякі перехресні реакції: окситоцин має легку антидіуретичну дію, а високий рівень АВП може викликати скорочення матки
Нижче наведена таблиця, що показує суперродину нейропептидів вазопресину і окситоцину :