ברדיקינין - Bradykinin

הדפס

מדריך בדיקות מעבדה
ברדיקינין
Bradykinin
שמות אחרים	BK
מעבדה	כימיה בדם
תחום	מולקולה בעלת השפעות פיזיולוגיות נרחבות.
טווח ערכים תקין	2.6±0.5 femtomol/ml
יוצר הערך	פרופ' בן-עמי סלע

היסטוריה

BK התגלה בשנת 1948 בברזיל על ידי Rocha de Silva וחב', שגילו השפעות היפוטנסיביות חזקות של BK בפרפרטים של חיות מעבדה. BK זוהה בפלזמת הדם של חיות לאחר הוספת ארס שמוצה מהנחש המקומי Bothrops jararaca . תגלית זו הייתה חלק ממחקר שהחל Rocha de Silva בשנת 1939 על מנגנון ההלם הצירקולטורי והאנזימים הפרוטאוליטיים המשופעלים בהכשת נחשים ארסיים. BK הוכח כמייצג עיקרון אוטו-פרמקולוגי חדש לפיו חומר משתחרר בגוף על ידי שינוי מטבולי בקודמן (precursor) פעיל פרמקולוגית.

מערכת ה-kinin

גילוי מערכת ה-kinin אינו חדש, אם כי משמעותו בתחום הקליני התבררה רק בסוף המאה ה-20. מערכת זו מורכבת ממצעים (kininogens) ומ-kallikreins בפלזמה וברקמות שהם המשפעלים הספציפיים של מצעים אלה, ליצירת שני פפטידים וזו-אקטיביים הידועים כ-bradykinuin ו-kallidine ‏(Golias וחב' ב-Hippokratia משנת 2007). ההשפעות הביולוגיות של kinins מתבצעות בתיווך של קולטנים ספציפיים הידועים כ-B1 ו-B2. השפעול של מערכת זו חשוב במיוחד בוויסות של לחץ הדם וריאקציות דלקתיות, דרך היכולת של bradykinin (להלן BK) להגביר את החדירות הוסקולרית, ולגרום להרחבה של עורקים וורידים במערכת העיכול, ברחם, במערכת הפרשת השתן, וכן את הרחבת אבי העורקים. מערכת ה-kinin כרוכה במצבים קליניים רבים, כולל ריאקציות אלרגיות פולמונריות, הלם ספטי, יתר לחץ-דם, מחלות לב, פנקראטיטיס, אנגיואדמה תורשתית ונרכשת, מחלת אלצהיימר, שחמת הכבד ומיימת (ascites) (על פי Agostoni ו-Cogno ב-Recenti Prog Med משנת 2001).

ה-kinins הם הורמונים פפטידיים המעבירים את השפעותיהם הביולוגיות דרך קולטנים הקשורים לחלבוני G, והם משתתפים בוויסות של לחץ הדם, תחושות כאב, ושגשוג תאים (Blaukat ב-Andrologia משנת 2003). מלבד היותו תווך קדם-דלקתי, BK מוכר כ-neuromediator וכמווסת של מספר תפקידים וסקולריים וכלייתיים. פריצות דרך חדשות מצביעות על מסלולי איתותים בלתי-רגילים ובלתי-טיפוסיים דרך קולטניו של BK שניתן בעזרתם להסביר את ההשפעות נוגדות השגשוג והאנטי-פיברוגניות. הזמינות של מודלים של חיות טרנסגניות וחיות knockout ללא קולטנים של BK או ללא אנזימים אנבוליים או קטבוליים של BK, מאפשרת לאשרר את התפקידים ההגנתיים של BK בתחומים הקרדיאלי והכלייתי (Bascands וחב' ב-Med Sci משנת 2003). ל-BK יש תפקידים פתו-פיזיולוגיים מרובים, כמו השריית חדירות וסקולרית, כמו גם מיטוגניות, והוא מגרה את ההפרשה של תווכים נוספים כגון NO, ברקמות דלקתיות וסרטניות (Wu וחב' ב-Int J Cancer משנת 2002).

ברדיקינין היא מולקולה פפטידית המשחקת תפקיד מרכזי במצבי דלקת ופועלת כחומר וזו-אקטיבי המרחיב כלי-דם ביחד עם היסטמין. BK פועל גם במצבי חסר של C1 esterase inhibitor. זהו תרחיש אוטוזומלי דומיננטי תורשתי הבא לביטוי באפיזודות נשנות שלangioedema ללא urticaria של הפנים, של איברי הקצה, של ה-oropharynx ושל הבטן. BK יכול לגרום גם ל-angioedema של מערכת העיכול, המופיעה ככאבי בטן חזקים, ותופעות נוספות של מערכת העיכול. BK מופרש מתאי פיטום במהלך התקפי אסתמה מדפנות המעי, וכן מרקמות פגועות כאיתות של כאב, ועשוי לשמש כנירו-טרנסמיטור.

המבנה של ברדיקינין

ברדיקינין הוא פפטיד בעל 9 חומצות אמינו. רצף חומצות האמינו שלו הוא:Arg-Pro-Pro-Gly-Phe-Ser-Pro-Phe-Arg. הנוסחה האמפירית שלו היא: C₅₀H₇₃N₁₅O₁₁. משקלו המולקולרי הוא 1,060 דלטון.

סינרגיה עם מחוללים אחרים

מגוון איתותים דווחו שהם פועלים בסינרגיה עם BK. רמות מוגברות של מספר ציטוקינים כולל IL-1β התגלו בנוזל דרכי האוויר של חולי אסתמה. לכן מחקרים בחנו את ההשפעה של IL-1β על ההצטברות של inositol-phosphate המושרית על ידי BK, ועל גיוס של Ca+2 ושדרוג הקולטן של BK בתאי שריר חלק בטרכאה (TSMCs) בכלבים. ממצא זה רומז לכך שהגברת התגובות המושרות על ידי BK בהשפעת IL-1β יכולה לפחות בחלקה להתבצע על ידי שפעול המחוללים התאיים Ras/Raf/MEK/MAPK ב-TSMCs‏ (Yang וחב' ב-Biochem J משנת 2001). מחקר נוסף שבחן את העובדה ששאיפה של TNF-α גורמת לתגובת-יתר של סמפונות הריאה לאגוניסטים מכווצים, הגיע למסקנות דומות (Hsu וחב' ב-Cell signal משנת 2001).

ההשלכות התרפויטיות של BK

בארס הנחש Bothrops Jararaca התגלה החלבון BPF או bardykinin potentiating factor, המגביר הן את המשך והעוצמה של השפעות BK על הרחבת כלי-דם, והירידה בלחץ הדם הנובעת מכך. על בסיס ממצא זה פותח captopril שהוא אנלוג לא חלבוני של BPF היעיל בנטילה פומית, ולמעשה המעכב הראשון של ACE, שאושר לטיפול ביתר לחץ-דם על ידי ה-FDA כבר בשנת 1981. מפתחים אנטגוניסטים ל-BK כטיפול פוטנציאלי בחולים עם אנגיו-אדמה תורשתית. אחד האנטגוניסטים הללו הוא icatibant. היה ידוע זה מכבר בניסויים בחיות, ש-bromelain שמפיקים מהגזע ומהעלים של צמח האננס, מדכא את הנפיחות הטראומטית הנגרמת על ידי הפרשת BK לתוך זרם הדם ולרקמות (Lotz-Winter ב-Planta Medica משנת 1990). חומרים אחרים המעכבים BK כוללים aloe (על פי Bautista-Perez וחב' ב-J Etnopharmacol משנת 2004, ו-Yagi וחב' ב-J Pharm Sci משנת 2198), ופוליפנולים הנמצאים ביין אדום ובתה ירוק (Richard וחב' ב- J Bio Mol Struct Dynamics משנת 2003).

הסינתזה וההפרשה של תווכים מרחיבי כלי-דם, אנטי-היפרטרופיים ואנטי-טרשתיים מתאי אנדותל, כגון NO, פרוסטגלנדינים ומשפעלי פלסמינוגן, מושרית על ידי מצבי איסכמיה כמו גם על ידי רגישות מוגברת לאינסולין. כתוצאה מכך, אגוניסטים של הקולטן B2 של BK, עשויים להיות בעלי ערך קליני בטיפול ומניעה של מפגעים קרדיו-וסקולריים שונים, כגון יתר לחץ-דם, מחלת לב איסכמית, היפר-טרופיה של החדר השמאלי, remodelling של חדרי הלב ואי-ספיקת לב גדושה. עם זאת, אף לא אחד מהפפטידים הפוטנטיים המוכרים המשמשים כאגוניסטים של קולטני B2, כגון RMP-7 ,JMV-1116 ,FR-190997 ו-FR-191413 אושרו לשימוש עם הוריות קרדיו-וסקולריות.

הקולטנים של BK

הפעילות של BK והתגובה התוך-תאית לפעילותו, מתווכים על ידי קולטנים ספציפיים על פני תאים, הקשורים ל-G-protein ממשפחת הקולטנים GPCR או G-protein coupled receptor עם 7 מקטעים טרנס-ממברנליים. המציאות של 2 תת-סוגים של קולטנים ל-BK, B1 ו-B2, אושרה על ידי שימוש באנטגוניסטים פפטידיים ולא-פפטידיים, בעלי זיקה גבוהה לקולטן של BK. כן נעשה שימוש בניסויים של קישור ליגנדים מסומנים רדיו-אקטיבית לקולטן האמור, ועל ידי שיבוט הקולטן. הבדלים בזיקה של אנטגוניסטים לקולטן B2, כגון אנטגוניסטים מסדרת DPhe7]- bradykinin], וכן D-Arg-[Hyp3, Thi5, D-Tic7, Oic8]-bradykinin הידוע כ-Icatibant, וכן האנטגוניסט הלא-פפטידי WIN64338, הובילו להשערה שיש תת-סוגי קולטנים נוספים כגון הקולטן B3 של הטרכיאה (Hall ב-Gen Pharmacol משנת 1997).

קולטנים ל-BK מופיעים ברקמות רבות, כגון נירונים בגזע המוח, גרעינים בזליים, בקליפת המוח, בתלמוס ובהיפו-תלמוס. על ידי שימוש בנוגדן ספציפי ל-B2, אותר סוג קולטן זה בשכבה האנדותליאלית של הסינוס ה- superior sagittal dural של חדרי המוח הלטרלי והשלישי.

קולטנים של B1 kinin מוקמו בנירונים של התלמוס, של עמוד השדרה ושל היפו-תלמוס (Raidoo ו- Bhoola ב-J Neuroimmunol משנת 1997). בנוסף, מחקרים הראו שקולטני B2 של BK מופיעים גם בתאים אינטרסטיציאליים במדולה הכלייתית. קולטנים של BK מצומדים למערכות תוך תאיות של 2^nd messenger, ובניסויים in vitro נמצא שגירוי קולטנים אלה מביא לשגשוג תאים ולסינתזה של משתית (matrix) חוץ-תאית (Dean וחב' ב-Clin Exp Pharmacol Physiol משנת 1999). מחקרים עדכניים מדגימים ש-BK דרך הקולטן B₂, משרה את הביטוי של IL-6 בתאי השריר החלק של דרכי האוויר.

הקולטן B1 מבוטא רק כתוצאה מפציעה רקמתית, ומשערים שהוא משחק תפקיד במצבי כאב כרוני. קולטן זה תואר כמשתתף במצבי דלקת (McLean וחב' ב-J Exp Med משנת 2000). נמצא שהקולטן B1 מגייס ניטרופילים על ידי דרך היצירה של הכמוקין CXCL5. יתרה מכך, תאי אנדותל תוארו כמקור אפשרי למסלול B1-CXCL5 (על פי Duchene וחב' ב-J Immunol משנת 2007). הקולטן B2 מבוטא באופן קונסטיטוטיבי ומשתתף בתפקיד הרחבת כלי הדם על ידי BK.

העברת איתותים מקולטנים של BK

BK מגיב עם הקולטן שלו המצומד ל-G protein על פני התא. אינטראקציה זו גורמת למספר שינויים ספציפיים בריכוז Ca⁺² התוך-תאי הקשורים למספר מנגנונים כגון phospholipase C ו-phospholipase A₂, פרוסטגלנדינים ופרוטאין קינאזה. לדוגמה, ההוספה של BK לתאי עצב מסוג NG108-15, גורמת להיפר-פולריזציה ארעית, ולאחריה לדה-פולריזציה מתמשכת. הזרקה של Ca⁺² או של inositol 1,4,5-triphosphate לתוך הציטופלזמה של תאי NG108-15, גם כן גורמת להיפר-פולריזציה המלווה על ידי דה-פולריזציה. יונים של tetraethylammonium מעכבים את תגובת ההיפר-פולריזציה של התאים ל-BK או ל-inositol 1,4,5-triphosphate. פאזת הדה-פולריזציה של תגובת תאים ל-BK, נובעת בעיקר מעיכוב של תעלות M, וכתוצאה מכך הפחתת שיעור הזליגה של +K מהתאים, ובמידה פחותה משפעול של תעלות התלויות ב-Ca+2. בניגוד לכך, הזרקה של inositol 1,4,5-triphosphate או של Ca⁺² לתוך הציטוזול, שינתה את פעילות תעלות M ‏(Higashida וחב' ב-Proc Natl Acad Sci USA משנת 1986). חקר של תפקיד protein kinase C ו-phosphatidyl inositol 3-kinase או P13-K במנגנוני האיתות, לצורך הגנה לבבית על ידי BK, הביא למסקנה שקולטני B2 משתתפים בחזירי ים בהגנה לבבית על ידי שפעול כפול של PKC ושל P13-K.

יצירה והפרשה של BK

Kinins פעילים ביולוגית הכוללים את BK ואת Lys(0)-BK, הם תווכים פפטידיים קצרי חיים. מחקרים הוכיחו שרמות פפטידים מסוג kinin ברקמות גבוהות יותר מאשר בדם, מה שמוכיח את המיקום הראשוני של מערכת kallikrein-kinin ברקמות. ה-kallikreins נוצרים מהקודמנים הלא-פעילים שלהם, לאחר פעילות שפעול בפלזמה בתיווך פקטור XII (הידוע כ-Hageman factor). תוצר של הפעילות האנזימטית של kallikrein הוא kallidin, ההופך בהמשך ל-BK בעקבות הפעילות האנזימטית של אנדו-פפטידאזות בפלזמה (Howl ו- Payne ב-Exp Opin Ther Targets משנת 2003).

זאת ועוד, מחקרים הדגימו שרמות kinin מוגברות בלב של חולדות, עם אוטם שריר לב, ברקמות של חולדות סוכרתיות ובאלו עם יתר לחץ-דם ספונטני, ובשתן של אנשים עם ציסטיטיס אינטרסטיציאלית, בניגוד לכך, רמות kallidin אך לא של BK בדם, נמוכות בנבדקים עם אי-ספיקת לב חמורה, מה שמרמז שהפעילות של מערכת kallikrein-kinin מדוכאת בתרחיש זה.

שני קולטני BK, כאמור B1 ו-B2, הם תווכים חשובים של ההומאוסטאזיס הקרדיו-וסקולרי, דלקת ותחושת כאב שנובעת מגירוי קולטנים תחושתיים של כאב במערכת העצבים. בעוד שהקולטן B2 מבוטא באופן קונסטיטוטיבי ברקמות רבות, הביטוי של B1 חסר, ומושרה רק בתנאי דלקת (McLean וחב' ב-J Exp Med משנת 2000), ובמצבים של פציעה רקמתית וכן על ידי ציטוקינים ואנדוטוקסינים. נמצא שקולטני B1 מגייסים ניטרופילים על ידי יצירה של הכימוקין CXCL5, וכן נמצא שתאי אנדותל מהווים מקור פוטנציאלי למסלול B1-CXCL5 (על פי Duchene וחב' ב-J Immunol משנת 2007). נתונים עדכניים מעכברי knockout, מצביעים על כך שקולטני B1 פועלים בעיקר כמתווכים של העברת תחושת כאב, מה שמסביר את נוכחותם במוח ובחוט השדרה. יש נוכחות של mRNA של B1 בקליפת המוח ובקליפת ה-entorhinal הממוקמת באונת המוח המדיו-רקתית. וכן ב-dentate gyrus, בנירונים הפירמידאליים של ההיפוקמפוס, בתלמוס, בהיפותלמוס, בעמיגדלה, בגרעיני pontine שהם חלק של ה-pons שהוא הגשרון שבגזע המוח, בעמוד השדרה ובגנגליונים של השורש הדורזלי. כל אלה מגדילים את הביטוי של קולטנים אלה במערכת העצבים המרכזית של פרימטים, ומסייעת להבנת אחד מתפקידי ה-kinins (על פי Shughrue וחב' ב-J Comp Neurol משנת 2003). קולטנים של BK נמצאים גם ברחם, במעיים, בכליות ובאבי העורקים.

הקולטן B2 משחק תפקיד מרכזי בהשפעות המועילות של מעכבי האנזים המהפך אנגיוטנסין-1, והוא גם כרוך בפאזה החריפה של דלקת וכן של כאב סומטי וויסצרלי. לעומת זאת, הקולטן B1 משתתף בפאזה הכרונית של התגובות האחרונות, ונראה שהוא משחק תפקיד אסטרטגי במחלות עם מרכיב אימוני חזק כגון rheumatoid arthritis, טרשת נפוצה, הלם ספטי וסוכרת. נמצא שלמעשה לקולטן B1 יש תפקיד כפול, שיכול להיות הגנתי ( כמו בטרשת נפוצה ובהלם ספטי) או בעל השפעה מזיקה (במצבי כאב ודלקת) (Gabra וחב' ב-med Sci משנת 2003).

רמות BK בפלזמה של מטופלים עם מחלות קרדיו-וסקולריות

כבר בשנת 1983 פיתחו Minami וחב' (ב-Nihon Yakurigaku Zasshi) שיטת RIA למדידת BK בפלזמה, תוך שימוש באנטי-סרום מארנבת המוזרק ביחד עם kallidin. שיטה זו בעלת פעילות ספציפית והדירות טובות, ועל מנת למנוע יצירה של kinin וכן למנוע את האינאקטיבציה שלו, דגימות הדם נלקחו במזרקי polypropylene, המכילים תערובת של מעכבים (EDTA, trasylol, polybrene, soybean trypsin inhibitor ו1-phenathroline-). ריכוז BK בפלזמה באנשים בריאים, במטופלים עם יתר לחץ-דם, באלה עם תעוקת חזה ובנבדקים עם מחלות לב שונות, נקבע כ-12.2, 9.2, 8.0 ו-14.0 פיקוגרם/מ"ל, בהתאמה. שלושים דקות לאחר החדרת 12.5 מיליגרם captopril, לחץ הדם ירד, כמו גם לחץ היתד בנימיות הריאתיות (pulmunary wedge pressure), נרשמת עליה בתפוקת הלב ועליה מקבילה בריכוזי BK ו-norepinephrine בפלזמה.

בסקירה של Brierley ו-Blackshaw ב-Physiol Gastrointestin Tract משנת 2012, מתואר BK כאחד הגירויים המבוססים ביותר שנגרם על ידי תגובת קולטנים תחושתיים של כאב או פציעה במערכת העצבים. יש ראיות לתפקיד של קולטני B2 בתרחישים חריפים כגון בצקת או בכאב דלקתי, ואילו קולטני B1 מעורבים בתגובות למצבי דלקת כרוניים, כולל מספר צורות של hyperalgesia עיקשת. הודגם ש-BK הוא תווך חשוב של כאב וגירוי בעור, בשרירים, במפרקים, ובכל האיברים הויסצרליים. נמצא ש-BK מגרה 55% מסיבי-C בחולדה, 75% מהגירויים האפרנטיים של המפרקים בחתול, כמו גם 100% מהגירויים האפרנטיים מהלב בחתולים. כמעט 100% מכלל הגירויים האפרנטיים המועברים ב-vagus של דרכי האוויר בחזירי-ים, נמצאו מגיבים ל-BK. במערכת העיכול BK משפעל בחוזקה את כל האפרנטים השדרתיים המזנטריים, דרך קולטני B2 כפי שנמצא בניסוי in vitro בתאי jejunum מחולדה. אחדות מהשפעות אלו, מתווכות על ידי הפרשה של פרוסטגלנדינים המושרית על ידי BK. במעי הגס של חתול, BK גורם לתגובה ב-67% של האפרנטים של Lumbar splanchnic או (LSN) שנמדדו in vivo. הודגם ששפעול של סיבים אפרנטיים על ידי BK יכול להיות בעל השפעות אחדות, כולל יצירת מטבוליטים של 12-lipoxygenase של חומצה אראכידונית, המשפעלים את TRPV1 או transient receptor potential cation channel subfamily V member 1, הידוע גם כ-capsaicin receptor, שהוא החלבון המגלה ומווסת את טמפרטורת הגוף.

מנגנונים פתוגניים של תחלואה המתווכת על ידי BK

BK הוא פפטיד וזו-אקטיבי פעיל במיוחד, שגורם להרחבת כלי-דם, לשפעול של תאי אנדותל עורקיים, להגברת החדירות הווסקולרית, להפחתת לחץ-דם, לכיווץ תאי השריר החלק ברחם ובמערכת העיכול, לכיווץ של כלי-דם כליליים וריאתיים, לכיווץ סמפונות הריאה, ולשפעול של האנזים phospholipase A2 מה שמגביר את המטבוליזם של חומצה אראכידונית. הפיקוח על BK הוא בעל חשיבות רבה, ומגוון אנזימים בפלזמה תורמים לפירוק של kinins. האנזים carboxypeptidase N מסיר את שייר הארגינין בקצה ה-C טרמינלי ב-BK, ומותיר את האוקטה-פפטיד, des-Arg9 BK (על פי Erdos ו-Sloane ב-Biochem Pharmacol משנת 1962, ו-Sheikh ו-Kaplan משנת 1986). אוקטה-פפטיד זה נעכל אז על ידי ACE הפועל כ-תלת-פפטידאזה ומפריד את התלת-פפטיד Ser-Pro-Phe מהפנטה-פפטיד Arg-Pro-Pro-Gly-Phe. בהמשך, תלת-פפטיד זה מתפרק במהירות לחומצות האמינו המרכיבות אותו, ומתבצע פירוק איטי יותר של הפנטה-פפטיד ל-Arg-Pro-Pro ול-Gly ו-Phe. התוצרים הסופיים של פירוק BK הם הפפטיד Arg-Pro-Pro בתוספת 1 מול של Gly, Ser, Pro ו-Arg, ו-2 מול של Phe (Sheikh ו-Kaplan ב-Biochem Pharmacol משנת 1989).

בשינוי ההתחלתי מ-BK ל-des-Arg9 נשמרות חלק מהפעילויות של BK, אם כי לא כולן (Marceau ו-Bacharov ב-Pharmacol Rev משנת 1998). האוקטה-פפטיד האמור יכול להגיב עם הקולטן B1 במצבי דלקת בכלי הדם ולהפחית לחץ-דם, אך הוא אינו מסוגל להגיב עם העור או בכיווץ שריר חלק (Regoli ו-Barabe ב-Pharmacol Rev משנת 1980). אנטגוניסטים סלקטיביים של הקולטנים B1 ו-B2 סונתזו כאשר אחד מהם משמש לטיפול בהתקפים חריפים של angioedema בחולים עם אנגיואדמה תורשתית (Stewart וחב' ב-Immunopharmacol משנת 1999). הפירוק של BK על ידי הסרת Arg בנסיוב מהיר פי-5 מאשר בפלזמה, זאת בגין פעילות האנזים קרבוקסיפפטידאזה בפלזמה, השונה מזו של carboxypeptidase N. אחת הקרבוקסיפפטידאזות מעכבת את הפיברינוליזה המשופעלת על ידי תרומבין (Bajzar וחב' ב-J Biol Chem משנת 1996), וידועה כ-TAFI או thrombin-activatable fibrinolysis inhibitor. פירוק BK בגוף, מתרחש בעיקר לאורך כלי-דם בריאות, ושתאי אנדותל בכלי-דם אלה, הם בעלי קרבוקסיפפטידאזה M.

בצירקולציה הריאתית הביקוע ההתחלתי של BK מסתייע כנראה על ידי ACE הפועל כ-dipeptidase להסיר תחילה Phe-Arg ורק לאחר מכן להסיר Ser-Pro (כאשר כל אחד משני דו-פפטידים אלה מתפרק בהמשך לחומצות אמינו חופשיות), תוך שהוא מותיר את הפנטה-פפטיד, Arg-Pro-Pro-Gly-Phe. כיוון ש-BK הוא מרחיב כלי-דם היקפיים, הוא נחשב כפועל מנוגד ל-vasopressor הידוע כ-angiotensin H. נראה ש-2 הפפטידים דומים בהקשר של המטבוליזם, כיוון ש-ACE מבקע את His-Leu מהקצה ה-C טרמינלי של של אנגיוטנסין I, שהוא decapeptide, ליצירה של אנגיוטנסין II, שהוא אוקטה-פפטיד. לכן, ACE מייצר פפטיד המכווץ כלי-דם, וגורם לאינאקטיבציה של פפטיד המרחיב כלי-דם. אנזימים נוספים עם תפקיד פחות מוגדר במטבוליזם של BK, כוללים את aminopeptidase P ואת ה-dipeptidylpeptidase IV, אם כי פעילות אנזימים אלה הופכת קריטית כאשר ACE מעוכב על ידי תרופות נוגדות יתר-לחץ-דם. שיעול, נשימה שורקנית (wheeze) ואנגיואדמה, הכרוכים לעיתים עם שימוש במעכבי ACE לטיפול ביתר לחץ-דם ובאי-ספיקת לב, מתרחשים בגלל עיכוב מטבוליזם של kinins מה שמעלה את הרמות של BK‏ (Nussberger וחב' ב-Lancet משנת 1998).

חלק עליון: ביקוע של BK, אגוניסט של הקולטן B2, על ידי carboxypeptidase N בפלזמה, או על ידי carboxypeptidase M בתאי אנדותל, ליצירה של des-Arg9 BK, שהוא אגוניסט של הקולטן B1. כן מתוארת האינאקטיבציה של BK ושל des-Arg9 BK על ידי ACE.
חלק תחתון: מקומות הביקוע על ידי אנזימים נוספים כגון aminopeptidase P, וכן אנדופפטידאזה נייטרלית, וכן dipeptidylpeptidase IV.

תפקידי BK

הפפטיד BK שהוא תווך דלקת, מרחיב כלי-דם על ידי שחרור של prostacyclin, וכן על ידי NO כמו גם על ידי endothelium-derived hyperpolarizing factor. מעכבי ACE מגבירים את רמות BK על ידי עיכוב פירוקו, ובכך מעכבים את פירוק BK, וגבירים את פעילותן כמפחית לחץ-דם. BK מכיל 9 חומצות אמינו ברצף: Arg-Pro-Gly-Phe-Ser-Pro-Phe-Arg, והנוסחה האמפירית שלו היא: C₅₀H₇₃N₁₅O₁₁. המערכת של kinin-kallikrein מייצרת BK על ידי ביקוע פרוטאוליטי של הקודמן kininogen-גבה-מולקולרי (HMWK) על ידי האנזים kallikrein. בנוסף, יש ראיות לכך שפלסמין, האנזים הפיברינוליטי גם הוא משתתף בביקוע זה (Marcos-Contreras וחב' ב-Blood משנת 2016). באדם, BK מבוקע על ידי שלושה אנזימי kininase: ACE בעמדה 7–8, אמינופפטידאזה P בעמדה 1–2 וקרבוקסיפפטידאזה N בעמדה 8–9 (Dendorgfer וחב' ב-Am J Physiol Heart & Circ Physiol משנת 2001, ן-Kuoppala וחב' באותו כתב-עת משנת 2000).

BK הוא מרחיב כלי-דם פוטנטי תוך מעורבות של תאי אנדותל. עם זאת יש לו פעילות דיורטית מתונה, שעשויה אף היא להפחית לחץ-דם. עם זאת, BK גורם לכיווץ תאי שריר חלק לא-וסקולריים בסמפונות הריאה ובמעיים, מגביר חדירות וסקולרית, ומעורב במנגנון הכאב (Mutschler וחב' ב-Wissen Verlags משנת 1997). ההפרשה הראשונית הבתר-נטלית מכווצת וגורמת לאטרופיה של ה-ductus arteriosus, תוך יצירת ligamentum arteriosum בין הגזע הנשימתי לבין קשת אבי העורקים. BK גם מכווץ ובדיעבד חוסם מספר כלי-דם של העובר, כולל עורקי ווריד חבל הטבור.

מפגעים

BK נחשד כגורם לשיעול יבש בחלק מהמטופלים עם תרופות מעכבות ACE. סבורים ש-BK מותמר על ידי ACE למספר מטבוליטים בלתי-פעילים, ולכן בעיכוב ACE עולות הרמות של BK, והשיעול היבש נגרם על ידי חסימת סמפונות. במקרים חמורים, רמות מוגברות של BK עלולות לגרום לאנגיואדמה (Li ב-Medscape משנת 2018). פעילות-יתר של BK עלולה לשחק תפקיד במפגע הנדיר של אנגיואדמה תורשתית, שהייתה ידועה בעבר כ-hereditary angio-neurotic edema (Bas וחב' ב-Allergy משנת 2007).

טיפוליים קליניים

קיים גורם הידוע כ-BPF או bradykinin-potentiating factor המגדיל הן את משך ואת עוצמת ההשפעה של BK בהרחבת כלי-דם ובהפחתת לחץ-דם, כאשר BPF התגלה בארס הנחש Bothrops Jararaca. על בסיס ממצא זה, פותח תכשיר פומי שהוא אנלוג לא-חלבוני של BPF, שהוא המעכב הראשון של ACE הידוע כ-captopril, שהיה תכשיר הראשון שאושר על ידי ה-FDA לטיפול ביתר לחץ-דם כבר בשנת 1981. icatibant, מעכב של BK משמש לטיפול באנגיואדמה תורשתית, ואילו bromelain, המופק מהגזע ומהעלים של צמח האננס, מדכא מצבי טראומה ונפיחות הנגרמים על ידי שחרור BK לזרם הדם ולרקמות (Lotz-Winter ו ב-Planta Medica משנת 1990). חומרים נוספים הפועלים כמעכבי BK, הם aloe saonaria ‏(Bautista-Perez וחב' ב-J Etnopharmacol משנת 2004, ו-Yagi וחב' ב-J Pharmaceut Sci משנת 1982). כמו כן גם לפוליפנולים, המופקים מיין אדום ומתה ירוק יש פעילות המעכבת BK ‏(Richard וחב' ב-J Biomol Struct Dynamics משנת 2003).

תפקיד BK בקרצינוגניות

ל-BK מייחסים השתתפות בתהליכי התקדמות של התהליך הסרטני. רמות מוגברות של BK הנובעות מצריכת תכשירים מעכבי ACE, נכרכו בסיכון מוגבר לסרטן ריאות (Kmietowicz ב-Br Med J משנת 2018), כמו גם בשגשוג ונדידה של תאי סרטן קיבה (Wang וחב' ב-J Cell Biochem משנת 2017). לכן החל פיתוח של תכשירים נוגדי-סרטן שהם אנטגוניסטים של BK (על פי Stewart ב-Curr Pharmaceut Design משנת 2003). בחקר של התפקיד הפתו-פיזיולוגי של BK בסרטן, מחקרים עדכניים בחנו את התפוצה של קולטני B2 באדנוקרצינומה אנושית (ריאות וקיבה), בלימפומה, בהפאטומה, בקרצינומת תאי קשקש בריאה, ובסרטן קרצינואיד בתריסריון. כמו כן נבחנה תפוצת B2 בעכברים, בתאי אדנוקרצינומה במעי הגס (C-38), ותאי סרקומה (S-180). תוצאות מחקרים אלה סיפקו ראיות ישירות למציאות קולטני B2 בתאים סרטניים באדם ובחיות מעבדה. לאנטגוניסטים של BK עשוי להיות שימוש במודולציה של שגשוג סרטן וכן בתסמונות פארא-נאופלסטיות (Howl ו-Payne ב-Exp Opin Ther Targets משנת 2003).

BK ומיטוגניות

הוצע ש-BK הוא בעל חשיבות בוויסות יצירת ה-neointima לאחר פציעה וסקולרית, אם כי עדיין שנוי במחלוקת התפקיד של BK בשגשוג של VSMCs בחולדה. לכן, על ידי בחינת ההשפעה המיטוגנית של BK על VSMCs, הכרוכה בשפעול של MAPK, ניתן להגיע למסקנות מחייבות. ההשפעה המיטוגנית של BK מתווכת דרך השפעול של מסלול Ras/Raf/MEK/MAPK בדומה לזה של PDGF-BB. השפעול של MAPK בתיווך של BK, תלוי ב-Ca⁺², ב-PKC, ובטירוזין קינאזה, שכולם כרוכים בשגשוג של תאי VSMC בתרבית (Yang וחב' ב-J Biomed Sci משנת 2003).

המסלול של MAPK חיוני מאוד במפל האירועים של העברת סיגנל בתהליך המיטוגניות. ברור שהן הקולטנים של טירוזין קינאזה, וכן הקולטנים המצומדים ל-G protein, מווסתים את המסלול האמור של MAPK‏ (Gutkind ב-Sci STKE משנת 2000). השפעול של הקולטן B2 על ידי BK, מוביל ליצירה של nd messengers2 אחדים, המתכנסים לפעול של MAPK. המחקר האחרון סיפק גם ראיות תאיות ומולקולריות לתפקידו הפוטנציאלי של BK בתפקוד של VSMC. כיוון שהפעילויות הפיזיולוגיות של BK בגוף, מושפעות על ידי nutric oxide ו-eicosanoids, תרומתם של האחרונים למנגנוני האיתות המאותחלים על ידי BK ב-VSMC, חייבת להילקח בחשבון (Velrade וחב' ב-Am J Physiol Cell Physiol משנת 1999).

מחקרים על אגוניסטים ואנטגוניסטים של הקולטנים ל-BK

אנליזה של קולטני B2 הביאה לזיהוי של 2 תת-סוגים של קולטן זה, B2rb (בארנבת), ו-B2gp (בחזירי-ים). ההבדל בין שני תת-סוגים אלה, מבוסס בעיקר על ההבדל בפעילות של אגוניסטים סלקטיביים עליהם, ואף יותר מכך, על ההבדלים בזיקות אליהם של אנטגוניסטים תחרותיים כאנטגוניסט הפפטידי DARg[Hyp3,DPhe7,Leu8]BK והתרכובת הלא-פפטידית WIN 64338. האנטגוניסט הלא-תחרותי HOE 140, נמצא בעל זיקה דומה לקולטני B2rb ו-B2gp. אנטגוניסטים לקולטני B1 ו-B2, עשויים לשמש כתרופות עם תכונות של משככי-כאבים ונוגדי דלקת, עם שימוש פוטנציאלי באסתמה, בנזלת אלרגית ובמחלות אחרות. מספר quinolines ותרכובות כגון imidasol [1,2a]pyridine הן בעלות ספציפיות וזיקה גבוהות לקולטני B2. בין תרכובות אלו, FR 173657, הוא בעל פעילות אנטגוניסטית מצוינת in vivo ו-in vitro, בעוד ש-FR 190997, נמצא כאנטגוניסט הלא-פפטידי הראשון של הקולטן B2 (על פי Altamura וחב' ב-Regul Pept משנת 1999).

מחקרים התמקדו בתכונות הפרמקולוגיות של האגוניסט הלא-פפטידי הראשון שנמצא נקשר לקולטני BK, הלא הוא FR 190997. אגוניסט זה דומה במבנהו לאגוניסטים לא-פפטידיים אחרים כגון FR 165649, FR 167344 ו-FR 173657, מגיב באופן חזק וסלקטיבי עם הקולטן האנושי B2, ומגרה באופן בולט יצירה של inositol phosphate בתאי Chinese hamster ovary שעברו טרנספקציה עם קולטן B2. נמצא ש-FR 190997 משרה התכווצויות של ה-ileum בחזירי ים. In vivo, מחקה FR 190997 את הפעילות הביולוגית של BK, ומשרה תגובה של הפחתת לחץ-דם בחולדות לפרק זמן ארוך, כנראה בגין עמידותו בפני פרוק פרוטאוליטי (Aramori וחב' ב-Immunopharmacology משנת 1999). במספר שורות של תאים סרטניים, HOE-140 פועל כאגוניסט מיטוגני של B2.

מטבוליזם של BK:‏ Carboxypeptidase N ידוע כ-kininase I, ואילו ACE ידוע כ-.kininase II קרבוקסיפפטידאזות M ו-N מבקעות באופן רציף חומצות אמינו מהקצה ה-C טרמינלי של הפפטיד בדומה ל-ACE. Aminopeptidase P לעומת זאת מבקע חומצות אמינו מהקצה ה-N טרמינלי של הפפטיד. Dipeptidyl peptidase IV מבקע את des-Arg1-BK.

תיאור כללי של מערכת kallikrein–kinin באדם: LMWK- low-molecular-weight kininogen; HMWK- high-molecular-weight kininogen; Hyp-hydroxyproline. חלק מה-kininogen עובר הידרוקסילציה בחומצת האמינו השלישית (Hyp3) של רצף הברדיקינין של הקודמן. לכן, הפפטידים של ברדיקינין יכולים גם לא לעבור הידרוקסילציה [BK-(1-9)] או כן לעבור הידרוסילציה [Hyp3-BK-(1-9)]. Kallidin הוא Lys0-bradykinin, ויכול גם הוא לא לעבור הידרוקסילציה [KBK-(1-9)], או כן לעבור הידרוקסילציה [Hyp3-KBK-(1-9)]. באופן דומה, המטבוליטים של carboxypeptidase, des-Arg9-BK-(1-9) ו-des-Arg9-KBK-(1-9), יכולים לא לעבור הידרוסילציה [BK-(1-8), KBK-(1-8)], או לא לעבור הידרוקסילציה [Hyp3-BK-(1-8), Hyp3-KBK-(1-8)].

רצפים של חומצות אמינו של אגוניסטים של קולטני BK מסוג B1 ו-B2.‏ (Hyp, הידרוקסי-פרולין). (BK-(1-9 ו-kallidin שהוא [Lys0-bradykinin, KBK-(1-9)], נובעים מהחלק הפנימי של מולקולות kininogen. האנזים הרקמתי kallikrein את HMWK ואת LMWK בין Met379 ל-Lys380 לייצור של הקצה ה-C טרמינלי של kallidin. ה-kallikrein בפלזמה מבקע HMWK בין Lys380 ל-Arg381 לייצור החלק ה-N-טרמינלי, ובין Arg389 ל-Ser390, לייצור החלק ה-C טרמינלי של BK.

הוראות לביצוע הבדיקה

הבדיקה מתבצעת על פי השיטה של Campbell וח' ב-Hypertension משנת 1993. הנבדק צריך להיות בצום של 12 שעות. 2-3 מ"ל דם נלקח במבחנת ספירת דם (פקק סגלגל המכילה EDTA), ובנוסף מכילה 0.5 מ"ל של תמיסת מעכבי פרוטאוליזה
( mM renin inhibitor acetyl-His-Pro-Phe-Val-Sta-Leu-Phe-NH₂, 146 μM ‏1 ‏pepstatin, 50 mM 1,10-phenanthroline, 125 mM ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), 2 g/liter neomycin sulfate, 2% dimethyl sulfoxide, and 2% ethanol in water). כל התהליך מתבצע ב-4°C. לאחר סירכוז, 1-2 מ"ל של הפלזמה המתקבלת עוברת מיצוי מיידי עם Sep-Pak C₁₈ cartridges (Waters Chromatography Division, Milford, MA, USA). החומר המתקבל עובר אצטילציה ומטופל ב-piperidine לפני הפרדה ב-HPLC, ומדידה ב-RIA ‏(Hui וחב' ב-J Med Chem משנת 1988).

ראו גם

• חזרה לדף מדריך בדיקות מעבדה
• בדיקות מעבדה - בעיות לחץ-דם
• בדיקות מעבדה - סמני דלקת

המידע שבדף זה נכתב על ידי פרופ' בן-עמי סלע, המכון לכימיה פתולוגית, מרכז רפואי שיבא, תל-שומר;
החוג לגנטיקה מולקולארית וביוכימיה, פקולטה לרפואה, אוניברסיטת תל-אביב (יוצר הערך)