Acta NaturaeActa NaturaeActa Naturae2075-8251Acta Naturae Ltd1094310.32607/actanaturae.10943Research ArticlesЭкспериментальные статьиResearch ArticleSubtypes of neurohypophyseal nonapeptide receptors and their functions in rat kidneysПодтипы рецепторов нонапептидов нейрогипофиза и их функции в почках крысыKutinaAnna V.КутинаАнна Вячеславовна
Russian Federation
kutina_anna@mail.ruMakashovA. A.МакашовА. А.
Russian Federation
kutina_anna@mail.ruBalbotkinaE. V.БалботкинаЕ. В.
Russian Federation
kutina_anna@mail.ruKaravashkinaT. A.КаравашкинаТ. А.
Russian Federation
kutina_anna@mail.ruNatochinYu. V.НаточинЮ. В.
Russian Federation
kutina_anna@mail.ruSechenov Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry of the Russian Academy of SciencesИнститут эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН1604202012173833003202006042020Copyright ©; 2020, Kutina A.V., Makashov A.A., Balbotkina E.V., Karavashkina T.A., Natochin Y.V.Copyright ©; 2020, Кутина А.В., Макашов А.А., Балботкина Е.В., Каравашкина Т.А., Наточин Ю.В.2020Kutina A.V., Makashov A.A., Balbotkina E.V., Karavashkina T.A., Natochin Y.V.Кутина А.В., Макашов А.А., Балботкина Е.В., Каравашкина Т.А., Наточин Ю.В.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://actanaturae.ru/2075-8251/article/view/10943

The nonapeptides of neurohypophysis, vasotocin and mesotocin, detected in most vertebrates, are replaced by vasopressin and oxytocin in mammals. Using bioinformatics methods, we determined the spectrum of receptor subtypes for these hormones in mammals and their physiological effects in the kidneys of rats. A search for sequences similar to the vertebrate vasotocin receptor by proteomes and transcriptomas of nine mammalian species and the rat genome revealed three subtypes of vasopressin receptors (V1a, V1b, and V2) and one type of oxytocin receptors. In the kidneys of non-anesthetized rats, which received a water load of 2 ml per 100 g of body weight, three effects of vasopressin were revealed: 1) increased reabsorption of water and sodium, 2) increased excretion of potassium ions, and 3) increased excretion of sodium ions. It has been suggested that each of the effects on the kidney is associated with selective stimulation of the vasopressin receptor subtypes V2, V1b, and V1a depending on the concentration of nonapeptide. In experiments on non-anaesthetized rats with a water load, the injection of oxytocin reduces the reabsorption of solute-free water in the kidneys and increases the excretion of sodium ions. The possible physiological mechanisms behind the realization of both effects with the participation of a single type of oxytocin receptors are being analyzed. Thus, the spectrum of activated receptor subtypes varies depending on the current concentration of neurohypophyseal hormones, as a result of which the predominant effect on renal function changes, which ensures precise regulation of water-salt homeostasis.

Нонапептиды нейрогипофиза вазотоцин и мезотоцин, выявляемые у большинства позвоночных, у млекопитающих заменены вазопрессином и окситоцином. С использованием биоинформатических методов нами определен спектр подтипов рецепторов этих гормонов у млекопитающих и их физиологические эффекты в почке крыс. Поиск последовательностей, сходных с последовательностями рецептора вазотоцина позвоночных, в протеомах и транскриптомах 9 видов млекопитающих и в геноме крысы выявил три подтипа рецепторов вазопрессина (V1a, V1b, V2) и один тип рецептора окситоцина. В почке ненаркотизированных крыс, получивших водную нагрузку в объеме 2 мл на 100 г массы тела, выявлены три эффекта вазопрессина: 1) увеличение реабсорбции воды и натрия, 2) возрастание экскреции ионов калия, 3) рост экскреции ионов натрия. Обосновано предположение, что каждый из этих эффектов связан с селективной стимуляцией подтипов рецепторов вазопрессина – V2, V1b и V1a – в зависимости от концентрации нонапептида. В экспериментах на ненаркотизированных крысах с водной нагрузкой показано, что инъекция окситоцина снижает реабсорбцию осмотически свободной воды в почке и увеличивает экскрецию ионов натрия. Проанализированы физиологические механизмы реализации обоих эффектов при участии рецептора окситоцина одного типа. Таким образом, спектр активируемых подтипов рецепторов изменяется в зависимости от действующей концентрации гормонов нейрогипофиза, вследствие этого изменяется и преобладающий эффект на функции почек, что обеспечивает точную регуляцию водно-солевого гомеостаза.

kidneyvasopressinreceptorsbioinformaticsion excretionwater reabsorptionпочкавазопрессинрецепторыбиоинформатикаэкскреция ионовреабсорбция водыРоссийский Научный ФондRussian Science Foundation18-15-00358Stein D.J. // CNS Spectr. 2009. V. 14. P. 602–606.Bankir L., Bichet D.G., Morgenthaler N.G. // J. Intern. Med. 2017. V. 282. P. 284–297.Wallis M. // Gen. Comp. Endocrinol. 2012. V. 179. P. 313–318.Acher R., Chauvet J. // Front. Neuroendocrinol. 1995. V. 16. P. 237–289.Kortenoeven M.L., Pedersen N.B., Rosenbaek L.L., Fenton R.A. // Am. J. Physiol. Renal Physiol. 2015. V. 309. № 4. P. F280–F299.Arrowsmith S., Wray S. // J. Neuroendocrinol. 2014. V. 26. № 6. P. 356–369.Crowley W.R. // Compr. Physiol. 2015. V. 5. P. 255–291.Verbalis J.G., Mangione M.P., Stricker E.M. // Endocrinology. 1991. V. 128. P. 1317–1322.Musabayane C.T., Forsling M.L., Balment R.J. // Ren. Fail. 1997. V. 19. P. 23–32.Kutina A.V., Golosova D.V., Marina A.S., Shakhmatova E.I., Natochin Y.V. // J. Neuroendocrinol. 2016. V. 28. № 4. P. 1–8.Natochin Yu.V., Golosova D.V., Shakhmatova E.I. // Dokl. Biol. Sci. 2018. V. 479. P. 60–63.Kutina A.V., Marina A.S., Shakhmatova E.I., Natochin Yu.V. // Regul. Pept. 2013. V. 185. P. 57–64.Karavashkina T.A., Kutina A.V., Shakhmatova E.I., Natochin Yu.V. // Gen. Comp. Endocrinol. 2011. V. 170. P. 460–467.Pare P., Paixao-Cortes V.R., Tovo-Rodrigues L., Vargas-Pinilla P., Viscardi L.H., Salzano F.M., Henkes L.E., Bortolini M.C. // Genet. Mol. Biol. 2016. V. 39. P. 646–657.Usui M., Aoshima H., Yamamoto Y., Luziga C., Mamba K. // J. Vet. Med. Sci. 2006. V. 68. P. 655–661.Wheeler T.J., Eddy S.R. // Bioinformatics. 2013. V. 29. P. 2487–2489.Pearson W.R. // Curr. Protoc. Bioinformatics. 2013. V. 43. P. 3.5.1–3.5.9.Nakamura T., Yamada K.D., Tomii K., Katoh K. // Bioinformatics. 2018. V. 34. P. 2490–2492.Katoh K., Standley D.M. // Mol. Biol. Evol. 2013. V. 30. P. 772–780.Ronquist F., Huelsenbeck J.P. // Bioinformatics. 2003. V. 19. P. 1572–1574.Warne J.M., Harding K.E., Balment R.J. // Comp. Biochem. Physiol. B. Biochem. Mol. Biol. 2002. V. 132. P. 231–237.Yamaguchi Y., Kaiya H., Konno N., Iwata E., Miyazato M., Uchiyama M., Bell J.D., Toop T., Donald J.A., Brenner S., et al. // Gen. Comp. Endocrinol. 2012. V. 178. P. 519–528.Bachmann S., Mutig K. // Pflugers Arch. 2017. V. 469. № 7–8. P. 889–897.Kutina A.V., Marina A.S., Natochin Yu.V. // Dokl. Biol. Sci. 2014. V. 459. P. 338–340.Perucca J., Bichet D.G., Bardoux P., Bouby N., Bankir L. // J. Am. Soc. Nephrol. 2008. V. 19. P. 1721–1731.Yu Y., Fuscoe J.C., Zhao C., Guo C., Jia M., Qing T., Bannon D.I., Lancashire L., Bao W., Du T., et al. // Nat. Commun. 2014. V. 5. P. 3230.Lee J.W., Chou C.L., Knepper M.A. // J. Am. Soc. Nephrol. 2015. V. 26. P. 2669–2677.Bankir L. // Cardiovasc. Res. 2001. V. 51. P. 372–390.Ostrowski N.L., Lolait S.J. // Adv. Exp. Med. Biol. 1995. V. 395. P. 329–340.Rosin J., Katz M.A., Rector F.C. Jr., Seldin D.W. // Am. J. Physiol. 1970. V. 219. P. 1731–1738.