AVP
Kennungen
AliaseAVP , ADH, ARVP, AVP-NPII, AVRP, VP, AVP-Gen, AVP (Gen), Präpro-AVP-NP II, Arginin-Vasopressin-Gen, Vasopressin-Gen, Präpro-Arginin-Vasopressin-Neurophysin-II-Gen, Vasopressin-Neurophysin II-Copeptin, Vasopressin-Neurophysin 2-Copeptin, Präpro-AVP2
Externe IDsOMIM : 192340 ; MGI : 88121 ; HomoloGene : 417 ; GeneCards : AVP ; OMA : AVP – Orthologe
Orthologe
SpeziesMenschlichMaus
Entrez

551

11998

Ensemble

ENSG00000101200

ENSMUSG00000037727

UniProt

P01185

P35455

RefSeq (mRNA)

NM_000490

NM_009732

RefSeq (Protein)

NP_000481

NP_033862

Standort (UCSC)Chr 20: 3,08 – 3,08 MBChr 2: 130,42 – 130,42 MB
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Vasopressin , auch antidiuretisches Hormon ( ADH ) [ 5 ] , Arginin-Vasopressin ( AVP ) oder Argipressin [ 6 ] genannt , ist ein Hormon, das in Neuronen des Hypothalamus als Peptid- Prohormon aus dem AVP -Gen synthetisiert wird [ 7 ] und dort in AVP umgewandelt wird. Anschließend wandert es entlang des Axons bis zur Neurohypophyse und wird dort als Reaktion auf eine erhöhte Tonizität (Hyperosmolalität) der extrazellulären Flüssigkeit aus Vesikeln in den Blutkreislauf freigesetzt . AVP hat zwei Hauptfunktionen : Erstens erhöht es die Menge an gelöstem Wasser, das aus dem Filtrat in den Nierentubuli der Nephrone in den Blutkreislauf zurückresorbiert wird . Zweitens verengt AVP die Arteriolen , wodurch der periphere Gefäßwiderstand steigt und der arterielle Blutdruck zunimmt . [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]

Eine dritte Funktion ist möglich. Ein Teil des AVP wird möglicherweise direkt vom Hypothalamus ins Gehirn freigesetzt und könnte eine wichtige Rolle beim Sozialverhalten , der sexuellen Motivation und der Paarbindung sowie bei mütterlichen Stressreaktionen spielen. [ 11 ]

Vasopressin induziert die Differenzierung von Stammzellen zu Kardiomyozyten und fördert die Homöostase des Herzmuskels. [ 12 ]

Es hat eine sehr kurze Halbwertszeit von 16 bis 24 Minuten. [ 10 ]

Physiologie

Funktion

Vasopressin reguliert die Osmolarität der Körperflüssigkeiten. Es wird bei erhöhter Osmolarität aus dem Hypophysenhinterlappen freigesetzt und bewirkt, dass die Nieren freies Wasser aus den Nierentubuli des Nephrons zurück in den Blutkreislauf aufnehmen. Dadurch normalisiert sich die Osmolarität der Körperflüssigkeiten. Eine Nebenwirkung dieser renalen Wasserresorption ist konzentrierter Urin bei gleichzeitig reduziertem Urinvolumen. In hohen Konzentrationen freigesetztes AVP kann zudem den Blutdruck durch eine moderate Vasokonstriktion erhöhen . [ 13 ]

AVP kann auch vielfältige neurologische Auswirkungen auf das Gehirn haben. Es könnte die Paarbindung bei Wühlmäusen beeinflussen . Die hohe Dichte des Vasopressin-Rezeptors AVPr1a in den ventralen Vorderhirnregionen der Präriewühlmaus erleichtert und koordiniert nachweislich Belohnungsschaltkreise während der Partnerpräferenzbildung, die für die Paarbindung entscheidend ist. [ 14 ]

Eine sehr ähnliche Substanz, Lysinvasopressin ( LVP ) oder Lypressin , hat bei Schweinen die gleiche Funktion, und ihre synthetische Version wurde bei menschlichem AVP-Mangel eingesetzt, obwohl sie weitgehend durch Desmopressin ersetzt wurde . [ 15 ]

Niere

Vasopressin hat drei Hauptwirkungen, nämlich:

  1. Vasopressin erhöht die Wasserdurchlässigkeit der kortikalen Sammelrohre (CCT) sowie der äußeren und inneren medullären Sammelrohre (OMCD & IMCD) der Niere. Dadurch wird die Wasserresorption und die Ausscheidung von konzentrierterem Urin, der sogenannten Antidiurese , ermöglicht . Dies geschieht durch eine verstärkte Transkription und den Einbau von Wasserkanälen ( Aquaporin-2 ) in die apikale Membran der Epithelzellen der Sammelrohre und Sammelrohre. [ 16 ] [ 17 ] Aquaporine ermöglichen den Wassertransport entlang ihres osmotischen Gradienten aus dem Nephron heraus, wodurch die Menge des aus dem Filtrat (und damit dem Urin) rückresorbierten Wassers in den Blutkreislauf erhöht wird. Dieser Effekt wird durch V2-Rezeptoren vermittelt . Vasopressin erhöht zudem die Kalziumkonzentration in den Sammelrohrzellen durch episodische Freisetzung aus intrazellulären Speichern. Vasopressin erhöht über cAMP auch die Transkription des Aquaporin-2-Gens und damit die Gesamtzahl der Aquaporin-2-Moleküle in den Sammelrohrzellen. [ 18 ]
  2. Die Erhöhung der Durchlässigkeit des inneren Markabschnitts des Sammelrohrs für Harnstoff erfolgt durch Regulierung der Expression von Harnstofftransportern auf der Zelloberfläche [ 19 ] , was die Rückresorption in das Markinterstitium erleichtert , während der Harnstoff dem Konzentrationsgradienten folgt, der durch die Wasserentnahme aus dem Verbindungstubulus , dem kortikalen Sammelrohr und dem äußeren Marksammelrohr entsteht .
  3. Akuter Anstieg der Natriumresorption in der aufsteigenden Henle-Schleife . Dies trägt zur Gegenstromvervielfachung bei, die später im distalen Tubulus und im Sammelrohr die ordnungsgemäße Wasserresorption unterstützt . [ 20 ]

Das Hormon Vasopressin stimuliert auch die Aktivität von NKCC2 . Vasopressin fördert die Natriumchlorid-Rückresorption im dicken aufsteigenden Ast des Nephrons durch Aktivierung von Signalwegen. Es erhöht den Transport von NKCC2 zur Membran und phosphoryliert Serin- und Threoninreste am cytoplasmatischen N-Terminus des in der Membran befindlichen NKCC2, wodurch dessen Aktivität gesteigert wird. Die erhöhte NKCC2-Aktivität unterstützt die Wasserrückresorption im Sammelrohr über Aquaporin-2 -Kanäle durch die Bildung eines hypo-osmotischen Filtrats. [ 21 ] [ 22 ]

Zentralnervensystem

Das im Gehirn freigesetzte Vasopressin kann verschiedene Wirkungen haben:

  • Vasopressin wird im zirkadianen Rhythmus von Neuronen des Nucleus suprachiasmaticus ins Gehirn freigesetzt . [ 23 ]
  • Das aus dem Hypophysenhinterlappen freigesetzte Vasopressin wird mit Übelkeit in Verbindung gebracht. [ 24 ]
  • Jüngste Erkenntnisse deuten darauf hin, dass Vasopressin schmerzlindernde Wirkungen haben könnte. Es wurde festgestellt, dass die schmerzlindernde Wirkung von Vasopressin sowohl vom Stress als auch vom Geschlecht abhängt. [ 25 ]

Verordnung

Genregulation

Vasopressin wird durch die AVP -Genexpression reguliert , die von wichtigen, die innere Uhr steuernden Genen kontrolliert wird. In diesem zirkadianen Regelkreis, der als Transkriptions-Translations-Feedbackschleife (TTFL) bekannt ist, reichert sich das Per2 -Protein an und wird durch CK1E phosphoryliert . Per2 hemmt anschließend die Transkriptionsfaktoren Clock und BMAL1 , um den Per2-Proteinspiegel in der Zelle zu senken. [ 26 ] Gleichzeitig hemmt Per2 auch die Transkriptionsfaktoren für das AVP -Gen, um dessen Expression, die Expression von Vasopressin und anderer AVP -Genprodukte zu regulieren. [ 27 ]

Viele Faktoren beeinflussen die Vasopressinsekretion:

  • Ethanol (Alkohol) reduziert die calciumabhängige AVP-Sekretion durch Blockierung spannungsgesteuerter Calciumkanäle in den Nervenendigungen der Neurohypophyse bei Ratten. [ 28 ]
  • Angiotensin II stimuliert die AVP-Sekretion, was mit seinen allgemein blutdrucksteigernden und volumensteigernden Wirkungen auf den Körper übereinstimmt. [ 29 ]
  • Das atriale natriuretische Peptid hemmt die AVP-Sekretion, unter anderem durch Hemmung der Angiotensin-II-induzierten Stimulation der AVP-Sekretion. [ 29 ]
  • Cortisol hemmt die Sekretion des antidiuretischen Hormons. [ 30 ]

Produktion und Sekretion

Der physiologische Reiz für die Vasopressinsekretion ist eine erhöhte Plasmaosmolalität, die vom Hypothalamus überwacht wird. Ein vermindertes arterielles Blutvolumen (wie es beispielsweise bei Leberzirrhose , Nephrose und Herzinsuffizienz auftreten kann ) stimuliert die Sekretion selbst bei verminderter Plasmaosmolalität: Es überlagert die Osmolalität, jedoch mit einer geringeren Wirkung. Anders ausgedrückt: Die Entlastung der arteriellen Barorezeptoren bei niedrigem arteriellen Blutvolumen stimuliert die Vasopressinsekretion trotz bestehender Hypoosmolalität (Hyponatriämie). [ 31 ]

Das im peripheren Blut messbare AVP stammt fast ausschließlich aus der Sekretion des Hypophysenhinterlappens (außer bei AVP-sezernierenden Tumoren). Vasopressin wird von magnocellulären neurosekretorischen Neuronen im paraventrikulären Kern (PVN) und im supraoptischen Kern (SON) des Hypothalamus produziert. Es wandert dann entlang des Axons durch den Hypophysenstiel in neurosekretorischen Granula, die sich in den Herring-Körperchen, lokalen Verdickungen der Axone und Nervenendigungen, befinden. Diese transportieren das Peptid direkt zum Hypophysenhinterlappen, wo es bis zur Freisetzung ins Blut gespeichert wird.

Neben den magnocellulären Neuronen des Hypothalamus gibt es weitere AVP-Quellen. Beispielsweise wird AVP auch von parvozellulären neurosekretorischen Neuronen des PVN synthetisiert, zur Eminentia mediana transportiert und dort freigesetzt . Von dort gelangt es über das hypophysäre Portalsystem zur Adenohypophyse, wo es synergistisch mit CRH kortikotrope Zellen zur ACTH-Produktion anregt (allein wirkt es als schwaches Sekretagogum). [ 32 ]

Vasopressin während der Operation und der Anästhesie

Die Vasopressinkonzentration wird zur Messung des chirurgischen Stresses und zur Beurteilung chirurgischer Techniken herangezogen . Die Plasma-Vasopressinkonzentration steigt durch nozizeptive Reize [33, 34], vorwiegend während abdominalchirurgischer Eingriffe [35, 36, 37 ] , insbesondere bei Manipulationen am Darm , Zug an den Eingeweiden [ 38 , 39 , 40 ] sowie bei der Insufflation des Abdomens mit Kohlendioxid während laparoskopischer Operationen [ 41 , 42 ] .

Rezeptoren

Arten von AVP-Rezeptoren und ihre Wirkungsweise:

TypZweiter-Messenger-SystemStandorteAktionen Agonisten Antagonisten
AVPR1APhosphatidylinositol / CalciumLeber , Niere , periphere Blutgefäße, GehirnVasokonstriktion , Glykogenabbau , [ 43 ] Thrombozytenaggregation und Freisetzung von Faktor VIII und von-Willebrand-Faktor ; soziale Erkennung, [ 44 ] zirkadianes Tau [ 45 ]Felypressin
AVPR1B oder AVPR3Phosphatidylinositol / CalciumHypophyse , GehirnAdrenocorticotropes Hormon als Reaktion auf Stress; [ 46 ] soziale Interpretation olfaktorischer Reize [ 47 ]
AVPR2Adenylatcyclase / cAMPBasolaterale Membran der Zellen, die die Sammelrohre der Nieren auskleiden (insbesondere die kortikalen und äußeren medullären Sammelrohre)Einbau von Aquaporin-2 (AQP2)-Kanälen (Wasserkanälen). Dies ermöglicht die Rückresorption von Wasser entlang eines osmotischen Gradienten, wodurch der Urin konzentrierter wird. Freisetzung des von-Willebrand-Faktors und Oberflächenexpression von P-Selectin durch Exozytose von Weibel-Palade-Körpern aus Endothelzellen [ 48 ] [ 49 ].AVP, Desmopressin"-vaptan"-Diuretika, z . B. Tolvaptan

Struktur und Beziehung zu Oxytocin

Chemische Struktur des Arginin-Vasopressins (Argipressin) mit einem Arginin an der 8. Aminosäureposition . Lysin-Vasopressin unterscheidet sich lediglich durch ein Lysin an dieser Position.
Chemische Struktur von Oxytocin . Unterscheidet sich von AVP nur an der 3. und 8. Position.

Die Vasopressine sind Peptide, die aus neun Aminosäuren bestehen (Nonapeptide). Die Aminosäuresequenz von Arginin-Vasopressin (Argipressin) lautet Cys - Tyr - Phe - Gln - Asn - Cys - Pro - Arg - Gly - NH₂ , wobei die Cysteinreste eine Disulfidbrücke bilden und das C -terminale Ende der Sequenz in ein primäres Amid umgewandelt ist . [ 50 ] Lysin-Vasopressin (Lypressin) besitzt als achte Aminosäure Lysin anstelle von Arginin und kommt in Schweinen und einigen verwandten Tieren vor, während Arginin-Vasopressin im Menschen vorkommt. [ 51 ]

Die Struktur von Oxytocin ähnelt stark der der Vasopressine: Es handelt sich ebenfalls um ein Nonapeptid mit einer Disulfidbrücke, dessen Aminosäuresequenz sich nur an zwei Positionen unterscheidet. Die beiden Gene liegen auf demselben Chromosom und sind in den meisten Spezies durch einen relativ geringen Abstand von weniger als 15.000 Basenpaaren getrennt. Die magnocellulären Neuronen , die Vasopressin sezernieren, liegen neben den magnocellulären Neuronen, die Oxytocin sezernieren, und weisen viele Ähnlichkeiten auf. Die Ähnlichkeit der beiden Peptide kann zu Kreuzreaktionen führen: Oxytocin besitzt eine schwache antidiuretische Wirkung, und hohe AVP-Konzentrationen können Uteruskontraktionen auslösen. [ 52 ] [ 53 ]

Vergleich der Neuropeptidfamilien Vasopressin und Oxytocin:

Vasopressin-Familie der Wirbeltiere
Cys-Tyr- Phe -Gln-Asn-Cys-Pro- Arg -Gly-NH 2Argipressin (AVP, ADH)Die meisten Säugetiere
Cys-Tyr-Phe-Gln-Asn-Cys-Pro-Lys-Gly-NH 2Lypressin (LVP)Schweine , Flusspferde , Warzenschweine , einige Beuteltiere
Cys-Phe-Phe-Gln-Asn-Cys-Pro-Arg-Gly-NH 2PhenypressinEinige Beuteltiere
Cys-Tyr- Ile -Gln-Asn-Cys-Pro- Arg -Gly-NH 2Vasotocin †Nicht-Säugetiere
Oxytocin-Familie der Wirbeltiere
Cys-Tyr- Ile -Gln-Asn-Cys-Pro- Leu -Gly-NH 2Oxytocin (OXT)Die meisten Säugetiere, Seeratten
Cys-Tyr-Ile-Gln-Asn-Cys-Pro-Pro-Gly-NH 2Prol- OxytocinEinige Neuweltaffen , nördliche Spitzhörnchen
Cys-Tyr-Ile-Gln-Asn-Cys-Pro-Ile-Gly-NH 2MesotocinDie meisten Beuteltiere, alle Vögel , Reptilien , Amphibien , Lungenfische , Quastenflosser
Cys-Tyr-Ile-Gln-Ser-Cys-Pro-Ile-Gly-NH 2SeritocinFrösche
Cys-Tyr-Ile-Ser-Asn-Cys-Pro-Ile-Gly-NH 2IsotocinKnochenfische
Cys-Tyr-Ile-Ser-Asn-Cys-Pro-Gln-Gly-NH 2GlumitocinSchlittschuhe
Cys-Tyr-Ile-Asn/Gln-Asn-Cys-Pro-Leu/Val-Gly-NH 2Verschiedene TocinsHaie
Wirbellosen- VP/OT-Überfamilie
Cys-Leu-Ile-Thr-Asn-Cys-Pro-Arg-Gly-NH 2InotocinHeuschrecke
Cys-Phe-Val-Arg-Asn-Cys-Pro-Thr-Gly-NH 2AnnetocinRegenwurm
Cys-Phe-Ile-Arg-Asn-Cys-Pro-Lys-Gly-NH 2Lys-ConnopressinGeographie & Kaiserkegelschnecke , Teichschnecke , Seehase , Blutegel
Cys-Ile-Ile-Arg-Asn-Cys-Pro-Arg-Gly-NH 2Arg-ConnopressinGestreifte Kegelschnecke
Cys-Tyr-Phe-Arg-Asn-Cys-Pro-Ile-Gly-NH 2CephalotocinOktopus
Cys-Phe-Trp-Thr-Ser-Cys-Pro-Ile-Gly-NH 2OctopressinOktopus
†Vasotocin ist der evolutionäre Vorfahre aller Neurohypophysenhormone der Wirbeltiere. [ 54 ]

Medizinische Anwendung

Vasopressin wird zur Behandlung eines Mangels an antidiuretischem Hormon (ADH) eingesetzt. Es wird zur Behandlung von Diabetes insipidus angewendet , der durch einen niedrigen ADH-Spiegel bedingt ist. Es ist unter dem Handelsnamen Pressyn erhältlich. [ 55 ]

Vasopressin hat Off-Label-Anwendungen und wird zur Behandlung von vasodilatatorischem Schock, gastrointestinalen Blutungen, ventrikulärer Tachykardie und Kammerflimmern eingesetzt.

Vasopressin-Agonisten werden therapeutisch bei verschiedenen Erkrankungen eingesetzt. Das langwirksame synthetische Analogon Desmopressin findet Anwendung bei Erkrankungen mit verminderter Vasopressinsekretion sowie zur Blutstillung (bei bestimmten Formen des von-Willebrand-Syndroms und bei leichter Hämophilie A ) und in extremen Fällen von Bettnässen bei Kindern. Terlipressin und verwandte Analoga werden in bestimmten Fällen als Vasokonstriktoren verwendet . Die Anwendung von Vasopressin-Analoga bei Ösophagusvarizen begann 1970. [ 56 ]

Vasopressin-Infusionen werden auch als Zweitlinientherapie bei Patienten mit septischem Schock eingesetzt , die nicht auf Flüssigkeitsgabe oder Katecholamin- Infusionen (z. B. Dopamin oder Noradrenalin ) ansprechen, um den Blutdruck zu erhöhen und gleichzeitig den Einsatz von Katecholaminen zu reduzieren. Diese Argipressine weisen eine deutlich kürzere Eliminationshalbwertszeit (ca. 20 Minuten) auf als synthetische Nicht-Arginin-Vasopressine mit einer viel längeren Eliminationshalbwertszeit von mehreren Stunden. Argipressine wirken zudem auf die V1a-, V1b- und V2-Rezeptoren, was zu einer höheren eGFR und einem niedrigeren Gefäßwiderstand in der Lunge führt. Verschiedene injizierbare Arginin-Vasopressine werden derzeit in den USA und Europa klinisch eingesetzt.

Pharmakokinetik

Vasopressin wird intravenös , intramuskulär oder subkutan verabreicht . Die Wirkungsdauer ist abhängig von der Verabreichungsart und beträgt 30 Minuten bis 2 Stunden. Die Halbwertszeit liegt bei 10 bis 20 Minuten. Es verteilt sich weitgehend im Körper und verbleibt in der extrazellulären Flüssigkeit . Es wird in der Leber abgebaut und über die Nieren ausgeschieden . [ 55 ] Arginin-Vasopressine zur Behandlung des septischen Schocks sind ausschließlich zur intravenösen Anwendung bestimmt.

Nebenwirkungen

Die häufigsten Nebenwirkungen während der Behandlung mit Vasopressin sind Schwindel , Angina pectoris , Brustschmerzen, Bauchkrämpfe, Sodbrennen , Übelkeit , Erbrechen , Zittern , Fieber , Wasservergiftung , pochende Kopfschmerzen, Durchfall , Schwitzen, Blässe und Blähungen . Die schwerwiegendsten Nebenwirkungen sind Herzinfarkt und Überempfindlichkeit . [ 55 ]

Kontraindikationen

Die Anwendung von Lysin-Vasopressin ist kontraindiziert bei Überempfindlichkeit gegen Rind- oder Schweinefleischproteine, erhöhtem Harnstoff-Stickstoff im Blut (BUN) und chronischer Niereninsuffizienz . Vorsicht wird bei perioperativer Polyurie , Überempfindlichkeit gegen den Wirkstoff, Asthma, Krampfanfällen, Herzinsuffizienz, Koma, Migräne und Herz-Kreislauf-Erkrankungen empfohlen . [ 55 ]

Wechselwirkungen

Mangel

Eine verminderte AVP-Freisetzung (neurogen – z. B. aufgrund von Alkoholvergiftung oder eines Tumors) oder eine verminderte renale Empfindlichkeit gegenüber AVP (nephrogen – z. B. durch Mutation des V2-Rezeptors oder von AQP) führt zu Diabetes insipidus , einer Erkrankung, die durch Hypernatriämie (erhöhte Natriumkonzentration im Blut ), Polyurie (übermäßige Urinproduktion) und Polydipsie (Durst) gekennzeichnet ist.

Überschuss

Das Syndrom der inadäquaten ADH-Sekretion (SIADH) kann durch verschiedene Erkrankungen verursacht werden. Bestimmte Krebsarten , insbesondere kleinzelliges Lungenkarzinom, aber auch einige andere Tumoren, können SIADH auslösen. Verschiedene Erkrankungen des Gehirns oder der Lunge (Infektionen, Blutungen) können ebenfalls zu SIADH führen. Zahlreiche Medikamente wurden mit SIADH in Verbindung gebracht, darunter bestimmte Antidepressiva ( Serotonin-Wiederaufnahmehemmer und trizyklische Antidepressiva ), das Antikonvulsivum Carbamazepin , Oxytocin (zur Einleitung und Stimulation der Wehen) und das Chemotherapeutikum Vincristin . Auch Fluorchinolone (einschließlich Ciprofloxacin und Moxifloxacin ) wurden mit SIADH assoziiert . [ 10 ] Schließlich kann SIADH auch ohne erkennbare Ursache auftreten. [ 57 ] Hyponatriämie kann medikamentös mit Vasopressin-Rezeptorantagonisten behandelt werden . [ 57 ]

Geschichte

Vasopressin wurde erstmals von Vincent du Vigneaud aufgeklärt und synthetisiert .

Tierstudien

Hinweise auf einen Einfluss von AVP auf Monogamie versus Polygamie stammen aus experimentellen Studien an verschiedenen Spezies. Diese Studien zeigen, dass die genaue Verteilung von Vasopressin und Vasopressinrezeptoren im Gehirn mit artspezifischen Mustern des Sozialverhaltens zusammenhängt. Insbesondere bestehen konsistente Unterschiede zwischen monogamen und polygamen Spezies in der Verteilung der AVP-Rezeptoren und mitunter auch in der Verteilung der Vasopressin-haltigen Axone, selbst beim Vergleich eng verwandter Spezies. [ 58 ]

Humanstudien

Vasopressin zeigte nootrope Wirkungen auf die Schmerzwahrnehmung und die kognitive Funktion. [ 59 ] Vasopressin spielt auch eine Rolle bei Autismus , schweren depressiven Störungen , bipolaren Störungen und Schizophrenie . [ 60 ]

Siehe auch

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Weiterführende Literatur