Mineralokortikoidrezeptor

Mineralokortikoidrezeptor

Mineralokortikoidrezeptor

Schematische Darstellung des strukturellen Aufbaus nukleärer Rezeptoren.
Eigenschaften des menschlichen Proteins
Masse/Länge Primärstruktur 984 Aminosäuren
Sekundär- bis Quartärstruktur Heterooligomer (unligiert)
Isoformen 1, 2, 3, Delta
Bezeichner
Gen-Name NR3C2
Externe IDs OMIM: 600983 UniProtP08235
Vorkommen
Übergeordnetes Taxon Wirbeltiere[1]

Der Mineralokortikoidrezeptor (Aldosteron-Rezeptor, MR, NR3C2) ist ein nukleärer Rezeptor, der durch die Bindung der Steroidhormone Aldosteron oder Cortisol aktiviert wird und dann als Transkriptionsfaktor wirkt. Er ist in Niere und Dickdarm an der Regulation des Wasser-Elektrolyt-Haushalts beteiligt. Darüber hinaus hat er zahlreiche weitere Funktionen in verschiedenen anderen Geweben. Mutationen im NR3C2-Gen können eine Änderung in der Aktivität des Transkriptionsfaktors zur Folge haben; Loss-of-function-Mutationen sind dann die Ursache für Pseudohypoaldosteronismus Typ 1 und Gain-of-function-Mutationen führen zu angeborenem Bluthochdruck.[2]

Struktur

Die Klonierung des Mineralokortikoidrezeptor-Gens wurde erstmals 1987 beschrieben.[3] Das MR-Gen liegt auf Chromosom 4, Region q31.1, und umfasst etwa 450 kB.[4] Innerhalb der Superfamilie der nukleären Rezeptoren gehört der Mineralokortikoidrezeptor zur Unterfamilie 3 (Estrogenrezeptor-artige), Gruppe C.[5]

Der Mineralokortikoidrezeptor ist aus drei funktionellen Domänen aufgebaut: Die N-terminale Domäne (NTD) interagiert zum einen Liganden-unabhängig mit Co-Faktoren und zum anderen abhängig von einem Liganden mit der Liganden-bindenden Domäne (LBD). Die Liganden-bindende Domäne weist eine hohe strukturelle Ähnlichkeit innerhalb der Steroidrezeptorfamilie auf.

Wirkmechanismus

Der Mineralokortikoidrezeptor moduliert die Expression von Zielgenen.

Der Wirkmechanismus des Mineralokortikoidrezeptors entspricht der eines Transkriptionsfaktors. In Abwesenheit eines Liganden liegt der Rezeptor als Komplex mit Hitzeschockproteinen im Zytoplasma. Nach Bindung eines Liganden bildet MR Dimere und transloziert in den Zellkern. Dort bindet er an eine bestimmte DNA-Sequenz (AGAACANNNTGTTCT) in der Promotorregion von Zielgenen und reguliert so deren Transkription. Aldosteron und Cortisol binden mit vergleichbarer Affinität an MR, wobei Cortisol im Plasma in etwa 1000-fach höherer Konzentration vorliegt.[6] Die (relative) Selektivität von MR für Aldosteron wird durch verschiedene Mechanismen erreicht: Das co-exprimierte Enzym 11-beta-Hydroxsteroiddehydrogenase (11-βHSD2) wandelt Cortisol in die inaktive Form Cortison um und verhindert so die MR-Aktivierung. Darüber hinaus wird durch Interaktion von Rezeptoruntereinheiten miteinander sowie mit zahlreichen Co-Aktivatoren und -Repressoren die transkriptionelle Aktivität des Rezeptors beeinflusst.[6] Ein beschriebenes Zielgen des Mineralokortikoidrezeptors ist Serum-Glukokortikoid-regulierte Kinase 1 (Sgk1), eine Proteinkinase, die als Startpunkt für verschiedene zelluläre Signalkaskaden gilt.

Aldosteron vermittelt seine Wirkung auch MR-unabhängig über so genannte nicht-genomische Signalwege, die durch Hemmstoffe der Transkription und Antagonisten am Mineralokortikoidrezeptor nicht blockierbar sind.

Funktion

Expression des Mineralokortikoidrezeptors in verschiedenen Geweben

Der Mineralokortikoidrezeptor wird in zahlreichen Geweben exprimiert, unter anderem in der Niere und im Dickdarm, im Herzen und im Zentralnervensystem, wo er jeweils verschiedene Funktionen ausübt. Dabei wird vor allem die Funktion in Epithelzellen von der in Nicht-Epithelzellen unterschieden.

Epithel

MR-Aktivierung führt zu vermehrter Rückresorption von Na+ und Wasser über das Sammelrohrepithel.

Der Mineralokortikoidrezeptor ist in Epithelzellen in Niere und Dickdarm an der Regulation des Wasser-Elektrolyt-Haushalts beteiligt. Die Aktivierung des Rezeptors führt zu vermehrter Expression von Ionenkanälen und -transportern wie dem Amilorid-sensitiven Natrium-Kanal (ENaC) und der basolateralen Natrium-Kalium-ATPase. Dadurch wird der Transport von Natrium über das Epithel erleichtert, was eine vermehrte Wasserrückresorption nach sich zieht. Gleichzeitig wird vermehrt Kalium ausgeschieden.

Nicht-Epithelien

Herz-Kreislauf-System

Vermehrte Aktivierung des Mineralokortikoidrezeptors führt einerseits zu Bluthochdruck, wirkt sich aber auch unmittelbar auf das Herz aus, wo erhöhte Aldosteronspiegel eine pathologische Herzvergrößerung und Bindegewebseinlagerung verursachen können.[7] Die molekularen Mechanismen, die zu diesen Effekten führen, sind noch nicht abschließend geklärt. Es gibt Hinweise darauf, dass der Mineralokortikoidrezeptor in Makrophagen an der oben genannte Bindegewebsvermehrung pathogenetisch beteiligt ist.[8][9]

Zentralnervensystem

Mineralokortikoidrezeptoren liegen im Zentralnervensystem, unter anderem im Hypothalamus, in hoher Dichte vor. Es gibt Hinweise darauf, dass zentrale MR an der Steuerung des sympathischen Nervensystems und des Blutdrucks beteiligt sind.[10]

Pharmakologie

Antagonisten

Spironolacton ist ein kompetitiver Antagonist am Mineralokortikoidrezeptor und gehört zur Gruppe der kaliumsparenden Diuretika. Die Substanz ist seit langem im klinischen Einsatz und findet unter anderem bei der Therapie des Aszites Verwendung. Eine modernere Substanz ist Eplerenon, das aufgrund seiner höheren Spezifität für MR gegenüber anderen Steroidrezeptoren ein günstigeres Nebenwirkungsprofil aufweist. Anfang des 21. Jahrhunderts zeigten zwei große klinische Studien, RALES[11] und EPHESUS[12], eine lebensverlängernde Wirkung von Aldosteronantagonisten bei chronischer Herzerkrankung und trugen so zu einer steigenden Bedeutung der Substanzen bei. 2011 konnten diese Ergebnisse für Patienten mit milder Herzinsuffizienz bestätigt werden.[13]

Agonisten

Klinische Verwendung findet das synthetische Mineralokortikoid Fludrocortison, das bei primärer Nebennierenrindeninsuffizienz im Rahmen adrenogenitaler Syndrome eingesetzt wird.

Einzelnachweise

  1. Swiss Institute of Bioinformatics (SIB): PROSITE documentation PDOC00031. Abgerufen am 20. September 2011 (english).
  2. UniProt P08235
  3. Jeffrey L. Arriza, Cary Weinberger, Gail Cerelli, Tom M. Glaser, Barbara L. Handelin, David E. Housman und Ronald M. Evans (1987) Cloning of Human Mineralocorticoid Receptor Complementary DNA: Structural and Functional Kinship with the Glucocorticoid Receptor. In: Science. 237(4812):268-275
  4. Entrez Gene ID 4306
  5. Nuclear Receptors Nomenclature Committee (1999) A unified nomenclature system for the nuclear receptor superfamily. In: Cell. 97(2):161-163. PMID 10219237 doi:10.1016/S0092-8674(00)80726-6
  6. 6,0 6,1 Pascual-Le Tallec L, Lombès M (2005) The mineralocorticoid receptor: a journey exploring its diversity and specificity of action. Mol Endocrinol. 19(9):2211-21. PMID 15802372
  7. Brilla CG, Weber KT (1992) Mineralocorticoid excess, dietary sodium, and myocardial fibrosis. In: J Lab Clin Med. 120(6):893-901. PMID 1453111
  8. Rickard AJ, Morgan J, Tesch G, Funder JW, Fuller PJ, Young MJ (2009) Deletion of mineralocorticoid receptors from macrophages protects against deoxycorticosterone/salt-induced cardiac fibrosis and increased blood pressure. Hypertension. 54(3):537-43. PMID 19635989
  9. Usher MG, Duan SZ, Ivaschenko CY, Frieler RA, Berger S, Schütz G, Lumeng CN, Mortensen RM (2010) Myeloid mineralocorticoid receptor controls macrophage polarization and cardiovascular hypertrophy and remodeling in mice. J Clin Invest. 120(9):3350-64. PMID 20697155
  10. Geerling JC, Loewy AD (2009) Aldosterone in the brain. Am J Physiol Renal Physiol. 297(3):F559-76. PMID 19261742
  11. Pitt B, Zannad F, Remme WJ, Cody R, Castaigne A, Perez A, Palensky J, Wittes J (1999) The effect of spironolactone on morbidity and mortality in patients with severe heart failure. Randomized Aldactone Evaluation Study Investigators. N Engl J Med. 2;341(10):709-17. PMID 10471456
  12. Pitt B, Remme W, Zannad F, Neaton J, Martinez F, Roniker B, Bittman R, Hurley S, Kleiman J, Gatlin M (2003) Eplerenone, a selective aldosterone blocker, in patients with left ventricular dysfunction after myocardial infarction. N Engl J Med. 3;348(14):1309-21 PMID 12668699
  13. Zannad F, McMurray JJ, Krum H, van Veldhuisen DJ, Swedberg K, Shi H, Vincent J, Pocock SJ, Pitt B; EMPHASIS-HF Study Group. Eplerenone in patients with systolic heart failure and mild symptoms. N Engl J Med. 2011 Jan 6;364(1):11-21. PMID 21073363

Literatur

  1. Viengchareun S, Le Menuet D, Martinerie L, Munier M, Pascual-Le Tallec L, Lombès M (2007) The mineralocorticoid receptor: insights into its molecular and (patho)physiological biology. Nucl Recept Signal. 30:5:e012 PMID 18174920
  2. Pascual-Le Tallec L, Lombès M (2005) The mineralocorticoid receptor: a journey exploring its diversity and specificity of action. Mol Endocrinol. 19(9):2211-21. PMID 15802372
  3. Connell JM, Davies E (2005) The new biology of aldosterone. J Endocrinol. 186(1):1-20. PMID 16002531
  4. Fuller PJ, Young MJ (2005) Mechanisms of mineralocorticoid action. Hypertension. 46(6):1227-35. PMID 16286565

Weblinks


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