Molekularne mechanizmy regulacji progenitorów nerkowych: ile elementów w układance?

edmund.chen@wecistanche.com

Abstrakcyjny:  Nerkimyszy, szczurów i ludzi posiadają progenitory, które utrzymują codzienną homeostazę i biorą udział w endogennych procesach regeneracyjnych po urazach, dzięki ich zdolności do proliferacji i różnicowania. W przedziałach kłębuszkowych i kanalikowych nefronu spójne badania wykazały, że dobrze scharakteryzowane, odrębne populacje komórek progenitorowych, zlokalizowane w nabłonku ciemieniowym torebki Bowmana i rozproszone w kanalikach proksymalnych i dystalnych, mogą generować komórki specyficzne dla segmentu w warunkach fizjologicznych i po uszkodzeniu tkanki. Jednak wadliwe lub nieprawidłowe odpowiedzi regeneracyjne tych przodków mogą przyczyniać się do stanów patologicznych. Charakterystyka molekularnanerkowyprekursory zostały szeroko zbadane, ujawniając, że wiele klasycznych i ewolucyjnie konserwowanych szlaków, takich jak Notch lub Wnt/-katenina, odgrywa główną rolę w regulacji komórek. Inne, takie jak kwas retinowy, układ renina-angiotensyna-aldosteron, TLR2 (receptor Toll-podobny 2) i leptyna są również ważne w tym procesie. W tym przeglądzie podsumowujemy bogactwo mechanizmów molekularnych kierującychnerkowyodpowiedzi progenitorowe podczas homeostazy i po niejuszkodzenie nerek.Na koniec zbadamy, w jaki sposób sekwencjonowanie jednokomórkowego RNA może przynieść charakterystykęnerkowyprzodków na wyższy poziom, a znajomość ich sygnatury molekularnej zyskuje na znaczeniu w klinice.

Słowa kluczowe:przodkowie nerek; mechanizmy molekularne; uszkodzenie nerek; sekwencjonowanie jednokomórkowego RNA; podpis molekularny

CISTANCHE POPRAWI CHOROBY NEREK/NEREK

Wstęp Zaproponowano mechanizmy endogennej regeneracji i naprawy kilku narządów ssaków [1]. Klasyczne narządy regeneracyjne, takie jak przewód pokarmowy i skóra, były przez lata szeroko badane i ujawniły główną rolę endogennych progenitorów [2]. W jelicie jelitowe komórki macierzyste utrzymują codzienną homeostazę, podczas gdy odrębne komórki macierzyste/progenitorowe odpowiadają za szybkie procesy naprawy po urazie [2]. Podobnie komórki macierzyste naskórka tworzą niejednorodną pulę komórek macierzystych biorących udział w homeostazie naskórka, a także w naprawie tkanek po zranieniu [3]. Dorosłynerkajest narządem o niskim obrocie komórkowym i obdarzonym progenitorami zdolnymi do proliferacji i różnicowania [4,5]. Ta cenna właściwość pozwala naukowcom i klinicystom rozważać nowe drogi terapeutyczne w celu przywróceniafunkcja nerkipo kontuzji. W tym miejscu proponujemy przegląd mechanizmów molekularnych zachodzących w kłębuszkach i kanalikachnerkowyprogenitorów w warunkach fizjologicznych i patologicznych (ryc. 1) oraz tego, jak rozregulowanie tych szlaków może być przyczynąchoroba nerek. Zbadamy również, w jaki sposóbnerkowyprekursory można dalej scharakteryzować za pomocą technologii sekwencjonowania jednokomórkowego RNA (scRNAseq) oraz klinicznego znaczenia sygnatury molekularnej tych komórek.

progenitorów nerek

Nowotwory nerkowe zostały odkryte przez Sagrinati et al. w człowiekunerki, w oparciu o ekspresję markerów komórek macierzystych CD133 i CD24, przy braku lub niskiej ekspresji markerów różnicowania [6,7]. Komórki CD133 plus CD24 plus są zlokalizowane na biegunie moczowym torebki Bowmana, a także rozproszone wzdłuż komory kanalikowej nefronu wśród zróżnicowanych komórek kanalikowych [6]. Niektórenerkowyprogenitory, w tym te zlokalizowane w torebce Bowmana i podzbiór rozproszonych wzdłuż kanalika, również eksprymują CD106 (zwaną także cząsteczką adhezyjną komórek naczyń 1, VCAM1), podczas gdy większość progenitorów zlokalizowanych wzdłuż kanalika nie [6, 8]. Te fenotypowe różnice odzwierciedlają zróżnicowaną zdolność funkcjonalną; rzeczywiście, komórki CD133 plus CD24 plus CD106- rozproszone wzdłuż kanalików wykazują funkcjonalne cechy prekursorów kanalików, podczas gdy CD133 plus CD24 plus CD106 plus nabłonek ciemieniowy (PEC) są multipotencjalne [6]. Ponadto podzbiór CD1 33 plus CD24 plus CD1 06 plus progenitorów zlokalizowanych blisko dystalnego bieguna torebki Bowmana i eksprymujących podokaliksynę jest w stanie generować tylko podocyty [6]. Podsumowując, obserwacje te tworzą hierarchiczny rodowódnerkowyprzodkowie wnerkaprzypomina to układ krwiotwórczy [9]. PEC o podobnych cechach progenitorowych i lokalizacji anatomicznej zidentyfikowano również u myszy i szczuranerki[4,10,11]. Genetyczne znakowanie PEC w transgenicznej indukowalnej linii myszy wykazało, że PEC migrują do pęczka kłębuszkowego i różnicują się w podocyty u dorosłych myszy [11]. Ostatnio Pax2 został zidentyfikowany jako znacznik dla myszynerkowyprekursorów, a stworzenie indukowalnego mysiego modelu do śledzenia linii populacji komórek Pax2 plus pozwoliło zademonstrować różnicowanienerkowyprogenitory zlokalizowane wśród PEC do podocytów podczas poporodowego wzrostu kłębuszków [4]. Dalsze badania wykazały, że kłębuszki okołordzeniowe i kortykolowe mają różną liczbę komórek progenitorowych Pax2 plus, przy czym te korowe mają dwukrotnie większą liczbę podocytów Pax2 plus progenitorów w zdrowych warunkach [12]. U dorosłego szczuranerkiWśród komórek nabłonkowych wyściełających torebkę Bowmana szczura opisano niedojrzałe komórki wyrażające cząsteczkę adhezji komórek nerwowych (NCAM) i marker komórek progenitorowych CD24 [10].

Genetyczne znakowanie Pax2 plus progenitorów torebki Bowmana myszy pozwoliło wykazać, że te progenitory różnicują się w podocyty w modelach ogniskowego segmentalnego stwardnienia kłębuszków nerkowych (FSGS), a ich reakcja na uraz determinuje wynik zaburzeń kłębuszków, co dodatkowo uzasadnia ich rolę jako podocytów przodkowie [4,12]. Ostatnio, stosując transgeniczny model myszy, w którym podocyty znakowano GFP (białkiem zielonej fluorescencji), a PEC jednocześnie znakowano tdTomato, Kaverina i współpracownicy dostarczyli również mocnych dowodów na to, że PEC służą jako źródło nowych podocytów u dorosłych myszy po uszkodzeniu. Komórki te koekspresjonowały dwa znaczniki fluorescencyjne, nabyły markery podocytów i wykazywały pierwotne, wtórne i trzeciorzędowe procesy stopy [13]. Nieprawidłowa odpowiedź progenitorowa na uraz może również przyczyniać się do zaburzeń kłębuszków [4,10,14,15]. Rzeczywiście, w pewnych warunkach, u ludzi, myszy i szczurów, wykazano, że chaotyczna migracja i proliferacja komórek progenitorowych torebki Bowmana przyczynia się do tworzenia sierpów i bliznowacenia kłębuszków [4,10,14]. Badania nad człowiekiemnerkowybiopsje są zgodne z koncepcją, że proliferujące komórki progenitorowe powodują zmiany hiperplastyczne w glomerulopatii półksiężycowej i zapadającej się [14], a podobne wyniki uzyskano u szczurów [10]. U myszy śledzenie linii PEC wykazało, że ich proliferacja prowadzi do znacznego wzrostu liczby komórek w półksiężycach mysiego nefrotoksycznego zapalenia nerek i zapadania się glomerulopatii [16] oraz do powstawania zmian miażdżycowych i odkładania się macierzy zewnątrzkomórkowej w FSGS [15]. Niedawno specyficzne śledzenie genetyczne komórek progenitorowych wśród PEC wykazało ich udział w generowaniu hiperplastycznych zmian kłębuszkowych, które można uznać za niepowodzenie regeneracji podocytów po uszkodzeniu [4]. Ze wszystkich tych badań jasno wynika, żenerkowyprogenitory zlokalizowane wśród PEC reagują na uszkodzenie podocytów, uruchamiając program regeneracyjny, ale nieefektywna lub nadmierna odpowiedź może doprowadzić do tego, że tkanka funkcjonalna stanie się tkanką podobną do blizny złożoną z komórek i zdezorganizowanej macierzy zewnątrzkomórkowej. Dlatego znajomość mechanizmów, które kierują prawidłową odpowiedzią proliferacyjną i różnicującąnerkowyprogenitory podczas homeostazy i po urazie mają kluczowe znaczenie i mogą pozwolić na identyfikację domniemanych modulatorów w celu zwiększenia potencjału regeneracyjnegonerkowyprzodkowie.

Regulatory fizjologii prekursorów kłębuszków: kiedy orkiestra dostraja melodię 

Które szlaki sygnałowe regulują spoczynek kłębuszków progenitorowych, proliferację i różnicowanie w kierunku podocytów u zdrowychnerki? Badania nad nefrogenezą wykazały, że aktywacja sygnalizacji -katenina/Wnt stanowi kluczowy etap napędzający różnicowanie PEC w podocyty podczas rozwoju [17,18]. Rzeczywiście, usunięcie Ctnnb1 (-katenina 1) w PEC u myszy z warunkowym nokautem w późnym stadium ciała w kształcie litery S wywołało anomalie kłębuszkowe i zastąpienie PEC w kapsułkach Bowmana dobrze zróżnicowanymi podocytami. Śledzenie nefrogenezy u embrionalnych myszy z nokautem warunkowym kateniną ujawniło, że te „podocyty ciemieniowe” pochodzą z komórek prekursorowych w warstwie ciemieniowej ciała w kształcie litery S przez bezpośrednią zmianę linii. Wyniki te pokazują, że sygnalizacja -katenina/Wnt jest wymagana do prawidłowego różnicowania i dojrzewania PEC w podocyty [17]. WT1, główny regulator tego procesu [19], jest również silnym inhibitorem szlaku sygnałowego -katenina/Wnt [18]. Badania przeprowadzone w PEC w stanie spoczynku wykazały, że ekspresja WT1 jest tłumiona przez wysoki poziom Pax2 oraz przez ekspresję wysokiego poziomu mikroRNA-193a (miR-193a) [20]. Kiedy PEC obniżają ekspresję miR-193a, umożliwia to podwyższenie WT1, które tłumią sygnalizację -katenina/Wnt i indukują różnicowanie PEC do podocytów. Ostatnie wyniki badań in vitro wykazały, że apolipoproteina L1 (APOL1) reguluje również fenotyp molekularny PEC poprzez modulację ekspresji miR193a oraz że APOL1 i miR193a mają wzajemne sprzężenie zwrotne [21]. Rzeczywiście, w systemie hodowli różnicowaniu PEC do podocytów towarzyszyło zmniejszenie ekspresji miR-193a. Podobnie, supresja miR-193a wzmocniła ekspresję APOL1 [21]. Przyszłe prace powinny dotyczyć kwestii, czy ta oś APOL1–miR-193a działa w podobny sposób in vivo, jak in vitro w odpowiednich modelach myszy transgenicznych i u ludzinerki. Co ciekawe, APOL1 jest genem podatności, z wariantami genetycznymi, które zwiększają prawdopodobieństwo rozwoju podocytopatii [22].

Kontrola decyzji o losie komórki i proliferacji komórek w wielu różnych systemach odbywa się poprzez zintegrowaną sygnalizację szlaków sygnalizacyjnych Wnt i Notch [23]. Lasagni i in. poinformował, że wnerkowyprekursorów zlokalizowanych w torebce Bowmana, aktywacja Notch sprzyja wejściu w fazę S cyklu komórkowego, a następnie mitozę, dopóki nie znajdą się w stanie niezróżnicowanym [24]. Jednak upośledzona regulacja w dół szlaku Notch podczasnerkowyróżnicowanie progenitorów indukowało powstawanie podocytów z nieprawidłową zawartością DNA, a następnie ich śmierć w wyniku katastrofy mitotycznej [24, 25]. Ostatnie wyniki sugerują, że CXCL12 pochodząca z podocytów (CXC motyw chemokiny ligand 12) hamuje sygnalizację Notch, utrzymując w ten sposób stan spoczynku prekursorów podocytów [12]. Regulacja w dół Notch wiąże się z regulacją w górę inhibitorów cyklu komórkowego p21, p27 i p57 oraz regulacją w dół cykliny D1 [24], nadając podocytom cechy komórki postmitotycznej, nieproliferacyjnej. Mechanizm sprzężenia zwrotnego między podocytami a progenitorem nerkowym, w którym pośredniczy CXCL12-, ogranicza również regenerację podocytów po uszkodzeniu kłębuszków nerkowych [12]. Rzeczywiście, używając śledzenia linii Pax2 plusnerkowyprekursorów u myszy z nefropatią indukowaną adriamycyną, naukowcy wykazali, że blokada CXCL12 promuje tworzenie podocytów de novo i osłabia stwardnienie kłębuszków nerkowych [12].

CISTANCHE POPRAWI FUNKCJĘ NEREK/NEREK

Jako wzmocnienienerkowyRóżnicowanie komórek progenitorowych w podocyty może stanowić atrakcyjną strategię terapeutyczną promującą remisję zaburzeń kłębuszkowych. Przeprowadzono kilka badań w celu zidentyfikowania związków różnicujących. Kwasy retinowe (RA) są pochodnymi witaminy A o ustalonych korzyściach w leczeniu różnych nowotworów [26]. Wykazano również, że RZS chroni przeduszkodzenie nerekw wielu eksperymentalnych modelachchoroba nerek,w tym choroba minimalnych zmian, nefropatia błoniasta, FSGS, nefropatia związana z ludzkim wirusem niedoboru odporności (HIV) (HIVAN) i toczniowe zapalenie nerek [27]. Liczne badania podkreślały rolę RZS w różnicowaniu podocytów in vitro [28,29] i wykorzystaliśmy RZS w podłożach do hodowli komórkowych, aby promowaćnerkowyróżnicowanie progenitorowe w kierunku linii podocytów [7]. Co ciekawe, ekspozycja na albuminę, która wiąże RZS z wysokim powinowactwem, podczas kultur in vitro może hamowaćnerkowyróżnicowanie komórek progenitorowych w kierunku podocytów przez sekwestrację RA. In vivo pisaliśmy, że RZS uwalniane w przestrzeni Bowmana po uszkodzeniu kłębuszków i zatrzymanie endogennej syntezy RA w modelu ogniskowego segmentowego stwardnienia kłębuszków nerkowych pogorszyło albuminurię, uszkodzenie kłębuszków i śmiertelność [30]. Egzogenne podawanie RZS, neutralizując sekwestrującą aktywność albuminy, umożliwiło odpowiedź regeneracyjnąnerkowyprogenitorów, ustalając wzrost liczby podocytów i poprawęczynność nerek[30]. Najnowsze wyniki Lasagni et al. [4] potwierdzili hipotezę, że podejścia farmakologiczne, które zwiększają reaktywność podocytów na sygnalizację RA, łagodzą postęp eksperymentalnychuszkodzenie nerek. Rzeczywiście, leczenie in vitronerkowyprogenitory z RZS w obecności 6-bromo-indirubiny-30 -oksymu (BIO), inhibitora kinaz syntazy glikogenowej 3 (GSK3), indukowały silne różnicowanienerkowyprogenitorów wobec podocytów poprzez aktywację aktywności transkrypcyjnej elementów reagujących na RA (RARE), tj. zwiększenie wrażliwości komórek progenitorowych nerek na różnicujące efekty endogennego RZS. Wzmocnienie różnicowania komórek progenitorowych nerek w podocyty przez zastosowanie BIO w mysim modelu FSGS spowodowało istotny wpływ na chorobę, zwiększając remisję choroby u leczonych myszy. W progresywnym mysim modelu cukrzycy typu 2 związanej z otyłością, BIO jako dodatek do hamowania podwójnego układu renina-angiotensyna (RAS)/transportera glukozy sodowej (SGLT)-2 za pomocą metforminy, ramiprylu i empagliflflozyny osłabiał spadek współczynnika przesączania kłębuszkowego (GFR) poprzez dalsze zmniejszenie stwardnienia kłębuszków nerkowych, zwiększenie liczby podocytów poprzez utrzymanie specjalizacji, a także indukowanie różnicowania de novo od prekursorów podocytów i poprawę gęstości szczeliny filtracyjnej [31].

Endlich i in. wykazali rolę Dach1 (homolog jamnika 1) w określaniu losu komórek PEC w podocytach i prawidłowej funkcji podocytów. Podocyty wyrażają wysokie poziomy Dach1 in vivo i in vitro, podczas gdy PEC wyrażają bardzo niskie poziomy Dach1. Autorzy stwierdzili, że indukcja ekspresji Dach1 w PEC znacząco zwiększa aktywność białek specyficznych dla podocytów, synaptopodyny i WT1. Co ciekawe, Dach1 jest częścią sieci regulacyjnej Eya-Six-Hox-Pax, a regulacji ekspresji synaptopodyny towarzyszyło jednoczesne obniżenie ekspresji Pax2 [32].

Guhr i in. analizowane według jakich mechanizmównerkowyprogenitory zachowują zdolność do ekspresji białek podocytowych w warunkach patofizjologicznych i wykazały, że zawierają aktywowany układ ubikwityna-proteasom (UPS), który prowadzi do szybkiej degradacji nowo zsyntetyzowanych białek specyficznych dla podocytów [33]. Z drugiej strony UPS utrzymuje tożsamość podocytów poprzez regulację poziomów białek specyficznych dla podocytów, takich jak białka wiążące aktynę -aktynina 4 (ACTN4) i synaptopodyna (SYNPO), czynnik transkrypcyjny guza Wilmsa 1 (WT1), podocyna z rodziny stomatyn, nefryna z przesłoną szczelinową, białko adaptacyjne NCK1 i aktywowana kinaza białkowa Cλ (PKCλ) [33]. Aktywność UPS jest zatem ważnym wyznacznikiem fenotypów komórek kłębuszkowych i stanu zróżnicowania.Wiadomo, że wnerka,środowisko mechaniczne podlega modyfikacjom w ustalonych modelach chorób kłębuszków i może wpływać na zróżnicowany stan wielu typów komórek, w tym podocytów [34]. Niedawno przeanalizowaliśmy wpływ sztywności podłoża nanerkowyzachowanie przodków, wykazując, przynajmniej in vitro, fenotyp człowiekanerkowyprogenitorów jest wysoce zależna od modułu Younga substratu, który jest miarą sztywności materiału zdefiniowanego jako stosunek naprężenia do odkształcenia, przy czym sztywniejsze substraty sprzyjają proliferacji i migracji komórek progenitorowych nerek. Sztywność podłoża moduluje również pojemnośćnerkowyprogenitorów do różnicowania w podocyty, przy czym moduł Younga 12 kPa jest optymalny wśród analizowanych. Używając chemicznych i genetycznych inhibitorów, wykazaliśmy, że aktywność kinazy Rho (ROCK) jest wymagana do pośredniczenia w skutkach sztywności nanerkowyproliferacja, migracja i różnicowanie progenitorów [35]. Zmniejszona sztywność kłębuszków jest powszechną cechą wielu form uszkodzenia kłębuszków, w tym FSGS [34, 36], co sugeruje ważną rolę ROCK również wchoroba nerek.

Inhibitory układu renina-angiotensyna-aldosteron (RAAS-I) są lekami skutecznymi w opóźnianiu progresjichoroba nerekpoprzez różnorodne działania. Mechanizmy odpowiedzialne za terapeutyczne działanie tych leków, a także ichnerkowycele komórkowe zostały w dużej mierze zbadane na kilku modelach zwierzęcych człowiekachoroba nerek. Najnowsze dane wykazały, że mogą one również wywierać korzystne działanie poprzez promowanie:nerkowyróżnicowanie komórek progenitorowych w podocyty. Rzeczywiście, w szczurzym modelu uszkodzenia kłębuszków leczenie ACE-I indukowało zmniejszenie proliferacji komórek progenitorowych, zmniejszenie tworzenia się półksiężyców i uniknięcie progresji w kierunku stwardnienia kłębuszków nerkowych [10]. W ten sposób moderowanie aktywacji komórek progenitorowych przez leki przywróciło prawidłową architekturę kłębuszków [10]. Co ciekawe, ekspresja receptora angiotensyny (Ang) II, AT1, była ograniczona do rzadkiego CD24 plus PEC u normalnego człowiekanerkiale był podwyższony w zmianach hiperplastycznych [37], co sugeruje udział szlaku receptora Ang II/AT1 w promowaniu nieprawidłowegonerkowymigracja i proliferacja progenitorów w chorobach proliferacyjnych [37]. Zgodnie z tym, u pacjenta dotkniętego CGN (półksiężycowe kłębuszkowe zapalenie nerek) terapia ACE-I powiązana z regresją zmian hiperplastycznych i normalizacją ekspresji receptora AT1 nanerkowyprzodkowie. Wyniki te dostarczają innego wyjaśnienia korzystnych efektów obserwowanych po leczeniu blokerem receptora angiotensyny II (ARB). Podobnie leczenie ARB poprawiło wyniki w szczurzym modelu mezangialnego proliferacyjnego kłębuszkowego zapalenia nerek, indukując wzrost liczby PEC z ekspresją markerów komórek macierzystych [38].

Urazy podocytów są uważane za ważny czynnik przyczyniający się do rozwoju cukrzycychoroba nerekprogresja do etapu końcowegochoroba nerek[39–41]. Suganami i in. zgłosił zapobieganie i cofanieuszkodzenie nerekprzez podawanie leptyny w zwierzęcych modelach nefropatii cukrzycowej [39]. Niedawno Pichaiwong i in. wykazali, że zastąpienie leptyny może odwrócić strukturalne i funkcjonalne parametry zaawansowanej nefropatii cukrzycowej u myszy BTBR ob/ob z niedoborem leptyny [41]. W szczególności leczenie leptyną, ale nie RAAS-I, spowodowało znaczny wzrost gęstości i liczby podocytów oraz wzrost WT1-dodatnich proliferujących PEC. Mechanizmy leżące u podstaw tego procesu zostały dalej nakreślone w dalszej pracy, w której wykazano, że podwójne leczenie myszy ob/ob z niedoborem leptyny selektywnym antagonistą receptora endoteliny -1 typu A (ETAR) w połączeniu z inhibicją RAAS doprowadziło do poprawy fenotypu [40], charakteryzującego się aktywacją PEC i zwiększoną liczbą podocytów. Wyniki te dostarczają pośredniego dowodu, że PEC mogą być potencjalnym rezerwuarem do przywrócenia utraconych podocytów i że zdolność różnicowania PEC może być kluczowym elementem regresji nefropatii cukrzycowej, która może być modulowana farmakologicznie.

Regulatory komórek progenitorowych kłębuszków w patologii: kiedy orkiestra jest rozstrojonaPodczas gdynerkowyprogenitory mogą napędzać regenerację podocytów po uszkodzeniu [4], mogą również tworzyć pozawłośniczkowe zmiany proliferacyjne lub półksiężyce, które są cechą charakterystyczną zarówno zapalnych, jak i niezapalnych chorób kłębuszków nerkowych [42]. Rzeczywiście, dowody w modelach eksperymentalnych [15] i biopsjach ludzkich wskazują, że półksiężyce składają się znerkowyprzodkowie [14], którzy nienormalnie zmieniają swoje reakcje z naprawczych na szkodliwe. Nie do końca wiadomo, jakie czynniki odpowiadają za przechył równowagi. CGN jest najlepiej scharakteryzowaną chorobą, w którejnerkowyprzodkowie są głównymi winowajcami. Półksiężyc komórkowy jest typową zmianą morfologiczną obserwowaną w CGN. Definiuje się ją jako wielowarstwowe nagromadzenianerkowyprzodkowie i inne typy komórek w przestrzeni Bowmana. W konsekwencji blokuje ujście moczu i odpływ moczu pierwotnego, a później zaburzony jest nefron. Pęknięcie naczyń włosowatych kłębuszków w chorobie półksiężycowej prowadzi do odsłonięciarenal prekursorów do wysokiego stężenia osocza, które dramatycznie zwiększa proliferację człowiekanerkowyprzodkowie w kulturze [43]. Kilka składników osocza może odpowiadać za tworzenie się półksiężyców, ale obecnie dostępne są spójne dane tylko na temat aktywacji fifibrynogenu, elementu aktywowanej kaskady krzepnięcia podczas urazów naczyniowych. Brak fibrynogenu lub fibrynoliza zapobiega tworzeniu się półksiężyców w kilku modelach gryzoni [43,44].

Zapadająca się nefropatia i pseudo-półksiężyce również pochodzą znerkowyprzodkowie [14]. W przeciwieństwie do półksiężyców, zaproponowano, że pseudo-półksiężyce pochodzą znerkowyprogenitorów jako rozregulowana odpowiedź na masywne i szybkie odwarstwienie podocytów występujące w pewnych stanach bezpośredniego uszkodzenia podocytów (takich jak ekspozycja na niektóre leki, zaburzenia o podłożu immunologicznym lub infekcje, które bezpośrednio dotyczą podocytów) występujące przy braku składników zapalnych i prowadzące do zapaść kapilarna [22,45]. Zmiany te są również często obserwowane w glomerulopatiach wirusowych, takich jak nefropatia HIV i parwowirusa [22]. W tych wirusowych kłębuszkach nerkowych interferon (IFN-)- i IFN- nie tylko wywołują miejscowy stan zapalny w kłębuszkach nerkowych, ale także działają na PEC i podocyty, przy czym IFN- hamuje migrację PEC i oba te czynniki hamująnerkowyróżnicowanie progenitorów do podocytów in vitro [46]. In vivo, w modelu nefropatii adriamycyny, iniekcja białkamoczu i stwardnienia kłębuszków nerkowych nasila białkomocz lub IFN-y [46]. Ostatnio opisano zapaść FSGS u pacjentów o niedawnym pochodzeniu afrykańskim z genotypem APOL1 wysokiego ryzyka i zakażonych koronawirusem zespołu ostrej niewydolności oddechowej 2 (SARS-CoV-2) ​​[47,48]. Zaproponowano, że SARS-CoV-2 może bezpośrednio zakażać podocyt [49] i/lub wywołać kaskadę zapalną, która obejmuje aktywację szlaku interferon–chemokina, który z kolei oddziałuje z wariantem genu APOL1 [ 50]. Jak wskazano powyżej,nerkowyróżnicowanie komórek progenitorowych do podocytów wiąże się z ekspresją APOL1 i dlatego może być zaangażowane w nefropatię związaną z koronawirusem 2019 (COVID-19).

Kilka ostatnich badań podkreśliło kluczową rolę w ekspresji de novo CD9, a następnie CD44 jako patogennego przełącznika PEC z fenotypu spoczynkowego do aktywowanego w CGN i FSGS [16,51,52], potwierdzając patogenną rolę PECs w tych chorobach i oferując nowe cele molekularne w terapii chorób kłębuszków nerkowych. Na poparcie tego pomysłu Kaverina i in. wykazali, że PEC tracą ekspresję CD44 podczas różnicowania do podocytów w uszkodzonych kłębuszkach nerkowych starych myszy, co sugeruje, że wzrost CD44 w PEC nie stanowi przejścia regeneracyjnego, ale patologicznego [53]. W FSGS wykazano, że CD44 odgrywa ważną rolę w migracji komórek w kierunku uszkodzonej bariery fifiltracyjnej, gdzie uszkodzone podocyty regulują w górę czynnik hamujący migrację (MIF) i czynnik 1 pochodzenia zrębowego (SDF1), które stymulują ekspresję CD44 i CD{{12} }migracja zapośredniczona [54]. Ponadto PEC wytwarzały izoformy białek macierzy zewnątrzkomórkowej zarówno pochodzące z PEC, jak i specyficzne dla podocytów w sposób zależny od CD44- [55]. Wreszcie, badanie śledzenia linii genealogicznych PEC sugerowało, że CD44 nie brał udziału w:nerkaregeneracja poprzez różnicowanie do podocytów i uczestniczyła jedynie w szlaku proffibrycznym [56].

Przodkowie rurkowali

Nerkowyprogenitory z warstwy nabłonka ciemieniowego torebki Bowmana mogą potencjalnie regenerować komórki nabłonka kanalików proksymalnych w połączeniu kłębuszkowo- kanalikowym [57]. Jednak progenitory zajęte kanalikami, rozproszone w proksymalnych i dystalnych kanalikach, występują również u ludzi [6,58–60] i u myszy [5,61–63] i zwiększają się po uszkodzeniu kanalików u pacjentów z ostrym lub przewlekłym uszkodzeniem kanalików [6]. ]. Kumar i in. przeprowadził śledzenie linii rzadkich komórek z ekspresją Sox9-w kanaliku proksymalnym i zidentyfikował je jako przypuszczalną populację komórek progenitorowych kanalików zaangażowanych w postostrąuszkodzenie nerek(AKI) odzyskiwanie [64]. Sox9 to czynnik transkrypcyjny, który wnerkarozwoju, kontroluje rozgałęzienia nabłonka i ulega ekspresji w prekursorach nefronu [64,65]. Co ciekawe, gdy Sox9 został usunięty z segmentów S1 i S2, wolniejszy powrót fizjologicznejfunkcje nerek, wzmocnione uszkodzenie kanalików, a także zwiększonenerkowywystąpiło zwłóknienie [64]. Po częściowej nefrektomii komórki Sox9 plus proliferują i wytwarzają komórki nabłonkowe kanalika proksymalnego, pętli Henlego, kanalika dystalnego, przewodu zbiorczego i warstwy ściennej kłębuszków [66]. Ostatnio Lazzeri i in. dostarczyli dowodów, że progenitory kanalikowe ulegają mitozie i zastępują około połowy nieodwracalnie utraconych komórek kanalikowych podczas AKI [5]. Przeprowadzając śledzenie linii komórek Pax2 plus w mysim modelu uszkodzenia kanalików, zidentyfikowali prekursorów kanalików jako odrębną subpopulację komórek kanalików, która była odporna na śmierć i wykazała wysoką aktywność klonogenną, prowadzącą do wytworzenia długich segmentów kanalików [5].

Regulatory fizjologii tubularnych przodków: chór polifoniczny

Człowieknerkowykomórki progenitorowe ekspresjonują region 1 insercji chłoniaka B Mo-MLV (wirus mysiej białaczki Moloneya) (Bmi-1) [57]. Bmi-1 należy do rodziny represorów transkrypcji polycomb. Bierze udział w regulacji cyklu komórkowego i starzeniu się komórek macierzystych endogennych dla różnych narządów, takich jak prostata, jelito cienkie i płuca [67–70]. wnerki, poziomy BMI-1 gwałtownie wzrosły po urazie w mysim modelu AKI [71]. Te ustalenia wskazują na zaangażowanie Bmi-1 wyrażonego w komórkach progenitorowych wnerkowyregeneracja. Rzeczywiście, Lv i in. wykazali, że ostra martwica kanalików nerkowych prowadziła do wzrostu Bmi-1 i późniejszej mobilizacji komórek progenitorowych u myszy typu dzikiego, podczas gdy komórki progenitorowe kanalików nie były mobilizowane u myszy pozbawionych Bmi-1 [72]. Myszy z nokautem Bmi-1 wykazały silnąnerkowyfenotyp, w tym zwłóknienie śródmiąższowe, atrofia kanalików i ciężkanerkowydysfunkcji, ze zmniejszoną proliferacją komórek, zwiększoną apoptozą i starzeniem się komórek oraz naciekiem zapalnym komórek [72,73]. W niedawnym badaniu Zhou i in. dalej wyjaśniono rolę Bmi-1 wnerkowyprzodkowie, pokazując, że Bmi-1 zachował samoodnowę i trwałośćnerkowyprekursorów poprzez utrzymywanie równowagi redoks i zapobieganie zatrzymaniu cyklu komórkowego poprzez hamowanie reaktywnych form tlenu (ROS), p16 i p53 [74].

Inną ważną cząsteczką zaangażowaną w regulację komórek progenitorowych jest receptor Toll-podobny 2 (TLR2) lub CD282, konserwowane ewolucyjnie białko błonowe, które odgrywa ważną rolę w rozpoznawaniu patogenów i aktywacji odporności wrodzonej. TLR2 działa jako czujnik uszkodzenia tkanki poprzez wykrywanie cząsteczek wzorca molekularnego związanego z uszkodzeniem (DAMP) uwalnianych przez uszkodzone tkanki. Aktywacja TLR2 prowadzi do aktywacji dalszych czynników transkrypcyjnych, które regulują ekspresję genów przeżycia lub prozapalnych cytokin i chemokin [75–77]. Sallustio i in. wykazali, że komórki prekursorowe kanalików eksprymują TLR2, którego stymulacja przez agonistów naśladujących mediatory zapalne lub DAMP indukuje masowe wydzielanie białka chemoatraktującego monocyty -1 (MCP-1), interleukiny 6 (IL-6), interleukiny 8 (IL-8) i składnika dopełniacza C3 poprzez aktywację NF-κB (czynnik jądrowy kappa-wzmacniacz łańcucha lekkiego aktywowanych komórek B) [59]. Ponadto stymulacja TLR2 modulowała tempo proliferacji i zdolność różnicowania komórek progenitorowych kanalików, co sugeruje ważną rolę wnerkowynaprawa [59]. Dalsze badania przeprowadzone przez tę samą grupę zidentyfikowały różne zestawy miRNA specyficznie eksprymowanych w komórkach progenitorowych [78]. Wśród nich miR-1915 i miR-1225-5p regulowały ekspresję CD133 i PAX2, a także TLR2. Sallustio i in. następnie przeanalizował mechanizmy odzyskiwania po AKI i znalazł zasadniczą rolę dla TLR2 wnerkowyregeneracja [79]. Ustalili, że po urazie wykrywanie uszkodzeń TLR2 prowadzi do wydzielania inhibiny-A i dekoryny przez komórki progenitorowe, co z kolei sprzyja regeneracji kanalików poprzez proliferację komórek [79]. Te dwie cytokiny należą do szlaku sygnałowego TGF- (transforming growth factor-) i biorą udział w regulacji cyklu komórkowego, zwiększeniu proliferacji komórek i hamowaniu apoptozy [80–84].

Ekspresję cząsteczek ze szlaku Wnt opisano u dorosłychnerkowyprzodkowie u myszy [85] i ludzi [86]. Używając mysiego modelu śledzenia linii, Rinkevich et al. wykazali, że zarówno w okresie homeostazy, jak i po urazie dorosłe ssakinerkiulegają ekspansji klonalnej specyficznej dla segmentu z komórek pochodzących z prekursorów odpowiadających na WNT [63]. Zasugerowali, że zdolność do odpowiedzi na sygnały WNT wybiera komórki, które ostatecznie doprowadzą do silnej ekspansji klonalnej. Badania w SIX2 plus pochodzące z moczunerkowyprzodkowie wskazali, że aktywacja szlaku WNT przez hamowanie GSK3 indukuje różnicowanienerkowyprzodkowie w nerkowynabłonkowe komórki kanalików proksymalnych [87]. Ponadto Wnt3 wywierał działanie proregeneracyjne i był podwyższony w CD133 plusnerkowyprekursorów w modelu in vitro uszkodzenia cisplatyną [88]. W tym badaniu autorzy ujawnili funkcjonalną rolę samego CD133 w naprawie kanalików nerkowych poprzez utrzymanie odpowiedzi proliferacyjnej i kontrolę starzenia poprzez działanie jako czynnik permisywny dla sygnalizacji p-kateniny, zapobiegając jej degradacji w cytoplazmie [88]. U danio pręgowanegonerki,uszkodzone kanaliki zostały zastąpione nowymi nefronami znerkowyprekursory wyrażające receptor Wnt frizzled9b i czynnik transkrypcyjny lef1. Po uszkodzeniu ekspresja ligandów Wnt Wnt9a i Wnt9b była indukowana w uszkodzonymnerkiw miejscach, w których komórki progenitorowe tworzą nowe nefrony [89]. Wyniki te sugerują, że zasadnicza rola szlaku sygnałowego Wnt/frizzled wnerkaodnowienie jest wysoce zachowane wśród gatunków.

CISTANCHE POPRAWI CHOROBY NEREK/NEREK

Jak wspomniano wcześniej, sygnalizacja Notch jest ewolucyjnie zachowaną ścieżką, która odgrywa kluczową rolę wuszkodzenie nereki naprawy [24,90–93], szczególnie podczas AKI [94,95]. Kang i in. pokazał, że Sox9 plusnerkowyprzodkowie ekspresjonowali wysokie poziomy Notch, a nadekspresja domeny wewnątrzkomórkowej Notch1 (NICD1) w populacji Sox9 plus poprawiłanerkowyhistologia w modelu AKI wywołanym kwasem foliowym [62]. Ma i in. poinformował, że aktywacja Sox9 plus progenitorów nerkowych, których rola jest kluczowa w:nerkaw naprawie pośredniczył szlak Notch, potwierdzając poprzedni raport, że poziomy ekspresji Notch1-3, Jagged1/2, Dll4 i Sox9 wzrastają po uszkodzeniu niedokrwienno-reperfuzyjnym (IRI) [66]. Rzeczywiście, w innych narządach, takich jak trzustka, aktywacja Sox9 moduluje szlak Notch poprzez regulację Hes1 w celu utrzymania puli komórek progenitorowych [96]

Wykazano poprawę kilku lekównerkaregeneracja, a wśród nich inhibitory deacetylazy histonowej (HDAC) (HDAC) mogą być obiecującą opcją terapeutyczną w leczeniu AKI [97–102]. HDAC tworzą grupę enzymów biorących udział w wielu procesach komórkowych poprzez usunięcie grupy acetylowej z białek histonowych lub niehistonowych [103]. Marumo i in. odnotowali zmniejszenie aktywności HDAC5, zwiększoną acetylację histonów i reaktywację białka morfogenetycznego kości 7 (BMP-7) w komórkach kanalików proksymalnych podczas fazy regeneracji ponerkowyIRI [104]. Obserwacje te sugerują, że HDAC mogą wywierać korzystny wpływ na:nerkowyodzyskiwanie poprzez zwiększoną ekspresję BMP-7, białka, które utrzymuje pulę komórek progenitorowych nerek w niezróżnicowanym stanie podczasnerkarozwój [105]. Co ciekawe, leczenie HDACs rozszerzyło zakresnerkowypopulacja komórek progenitorowych u danio pręgowanego [106]. W nefrotoksycznym modelu surowiczego zapalenia nerekkłębuszkowe zapalenie nerek u myszy, aktywowane leczenie trichostatyną A (TSA)nerkakomórki populacji bocznej (SD) [107]. Komórki SD tworzą podzbiór komórek o wieloliniowym potencjale i znanych właściwościach renoprotekcyjnych, które łagodzą przewlekłechoroba nerek(CKD) poprzez wzrost ekspresji BMP-7 [107]. Korzystając z opisanego powyżej podejścia do śledzenia linii, Lazzeri et al. wykazali, że leczenie dwoma powszechnie stosowanymi HDAC, TSA i 4-fenylomaślanem (4-PBA), doprowadziło do proliferacji Pax2 plus progenitor, co w konsekwencji pozwoliło uniknąć rozwoju zwłóknienia tkanek i PChN [5]. Rozwój selektywnych HDAC o zwiększonej skuteczności i mniejszej toksyczności poprawiłby sięnerkapowrót do zdrowia poprzez proliferację komórek progenitorowych. Warto zauważyć, że HDAC wykazały korzystne efekty terapeutyczne w wielu eksperymentalnych modelachchoroby nerekoprócz AKI, m.in.choroba nerekoraznerkowyrak komórkowy (RCC), jak opisano w [108]. Kilka HDAC jest obecnie w fazie 1 lub 2 badań klinicznych dotyczących leczenia RCC i niewydolności nerek (clinicaltrial.org).

Regulatory komórek progenitorowych w patologii: chór kakofoniczny

Cechy biologiczne i molekularnenerkarak sugeruje, żenerkowyprzodkowie mogli być źródłem rozwoju różnychnerkatypy guzów. W niedawnym badaniu Peired i in. pokazał, że człowieknerkowyprogenitory z nadekspresją NICD1 miały zwiększoną zdolność proliferacyjną i tworzyły nieprawidłową mitozę w hodowlach 2D i mogły generować guzopodobną masę w hodowlach 3D [8]. Podobnie Pax2 plusnerkowyprogenitory z nadekspresją NICD1 po indukcji transgenu u dorosłych myszy lub po IRI były źródłem gruczolaków brodawkowatych i RCC [8]. Potwierdzając to stwierdzenie, leczenie blokujące endogenną aktywację NOTCH1 wywołaną przez AKI doprowadziło do rozwoju mniejszej liczby guzów [8]. Ostatnio dwa badania sugerowały, że naczyniakomięśniakotłuszczaki wywodzą się od multipotentnychnerkakomórki nabłonkowe zlokalizowane w kanaliku i podlegające ekspansji klonalnej w odpowiedzi na delecję genu kompleksu stwardnienia guzowatego (TSC) [109, 110]. Oba badania sugerowały, że te komórki mogą być:nerkowyprzodkowie o zdolności do wieloliniowego różnicowania [109,110]. Co ciekawe, Cho i in. ujawnili, że aktywacja wcześniej niezgłoszonej pętli regulacyjnej Rheb-Notch-Rheb, w której cykliczne wiązanie Notch1 z elementami reagującymi na Notch (NRE) na promotorze Rheb jest kluczowym wydarzeniem, była głównym mechanizmem generowania wiele linii obecnych w naczyniakomięśniakotłuszczaku [109]. Podsumowując, wyniki te wskazują, że deregulacja szlaku Notch wnerkowyprzodkowie mogą prowadzić donerkowypatologie.

Wan i in. zaobserwowali, że ekspresja SOX9 była podwyższona u pacjentów z RCC i korelowała z zaawansowanym stopniem patologicznym [111]. Pacjenci z RCC z wysokimi poziomami SOX9 mieli również krótsze przeżycie [111]. Dane te potwierdziły poprzednie badanie, które wiązało ekspresję SOX9 z oceną RCC Fuhrmana i wykazało, że pacjenci z SOX9 ( ) mieli znacznie lepszą odpowiedź terapeutyczną na inhibitory kinazy tyrozynowej niż ci z SOX9 (plus ) [112]. Dlatego możemy postawić hipotezę, że wzrost ekspresji SOX9 w SOX9 plusnerkowyprzodkowie mogą przyczynić się do rozwoju RCC. Podobny mechanizm został opisany w raku piersi typu basal-like, gdzie ekspresja SOX9 w komórkach macierzystych/progenitorowych światła może kontrolować plastyczność linii dla raka poprzez aktywację sygnalizacji NF-κB [113].

Perspektywy dotyczące przyszłości progenitorów nerek

Sekwencjonowanie jednokomórkowego RNA: dostosujmy się do czasówSzybki rozwój scRNAseq otwiera nowe perspektywy analizy procesów molekularnych zaangażowanych wnerkowyregulacja progenitorowa w warunkach fizjologicznych i patologicznych. ScRNAseq polega na uzyskiwaniu profilowania ekspresji genów z rozdzielczością jednokomórkową, ukazując różne stany komórkowe i dynamikę molekularną nawet rzadszych subpopulacji. Ta nowatorska technologia została z powodzeniem zastosowana w kilku narządach – na przykład do badania Prominin 1 plus progenitory wątroby [114], Dach1 – regulowane w dół progenitory limfoidalne [115] i KTR5 plus progenitory płuc u pacjentów z COVID -19 [116]. W ciągu ostatnich kilku lat coraz więcej grup badawczych stosowało tę strategię do definiowania populacji komóreknerkiu myszy i ludzi [117–120]. W niedawno przeprowadzonym badaniu Rudman-Melnick i in. zidentyfikował sygnaturę transkrypcyjną wszystkich populacji komórek w eksperymentalnym modelu AKI, podkreślając obecność wcześniej nieopisanych cząsteczek związanych z uszkodzeniem [119]. Takie podejście mogłoby potencjalnie ujawnić nowe mechanizmy aktywowane wnerkowyprogenitorów podążających za AKI, co prowadzi do identyfikacji potencjalnych celów molekularnych. W swoim przełomowym artykule Young i in. byli w stanie dopasować jasnokomórkowe i brodawkowate komórki RCC do podtypu proksymalnych krętych komórek kanalikowych zdefiniowanych przez ekspresję SLC17A3 i VCAM1 [117]. Jak wspomniano wcześniej, ekspresja VCAM1 lub CD106 charakteryzuje, wraz z CD133, rzadką populacjęnerkowyprogenitory rozproszone głównie w kanaliku proksymalnym [6]. Analiza danych scRNAseq wykazała, że ​​transkryptom progenitorowy ludzkiej nerki wykazuje podobieństwo do PT1, przypuszczalnej komórki pochodzenia ludzkiego brodawkowatego RCC [8]. Obserwacje te potwierdzają naszą hipotezę, że brodawkowaty RCC wywodzi się z transformacji i proliferacji za pośrednictwem Notcha populacji kanalików proksymalnych progenitorów nerkowych [8].

Zastosowania kliniczne: klinika wzywa melodię

Terapie oparte na progenitorach nerkowych stanowią obiecującą nową granicę w leczeniuchoroby nerek, ponieważ kilka badań sugeruje, że poprawiają sięfunkcja nerkipo urazie [121]. Jednak wstrzykiwanienerkowyprzodków bezpośrednio do modeli zwierzęcychuszkodzenie nerekindukowanie regeneracji tkanek przedstawia ważne ograniczenia, które zostały ujawnione gdzie indziej [121]. Te zastrzeżenia można obejść dzięki nowo eksploatowanym właściwościomnerkowyprogenitorów, czyli ich zdolności do wydzielania czynników troficznych, cytokin lub chemokin, które skutecznie pośrednicząnerkanaprawiać w sposób parakrynny lub autokrynny (Rysunek 2). Kenji i in. poinformował, że dootrzewnowe wstrzyknięcie supernatantu hodowli uzyskanego od dorosłego szczuranerkaprzodkowie istotnie tłumili apoptozę komórek kanalikowych resztkowychnerkowyzmniejszał stan zapalny i promował proliferację niedojrzałych komórek w eksperymentalnym modelu IRI poprzez uwalnianie HGF (czynnik wzrostu hepatocytów), EGF (czynnik wzrostu naskórka), TGF- i Epo (erytropoetyna) [122]. Rzeczywiście, doniesiono, że terapeutyczne zastosowanie wielu czynników wzrostu łagodziurazy nerektakich jak HGF, BMP7, EGF, TGF- i VEGF (czynnik wzrostu śródbłonka naczyniowego) [123–127]. Sallustio i in. poinformował, że człowieknerkowyprekursory nie tylko znacząco naprawiają uszkodzone komórki kanalików, ale również wykazują działanie przeciwwłóknieniowe poprzez wydzielanie CXCL6 (CXC motyw chemokiny ligand 6), SAA2 (surowica amyloidu A2), SAA4 (surowica amyloidu A4) i BPIFA2 (BPI (przepuszczalność bakteriobójcza) -rosnący) członek rodziny A zawierający fałdkę 2) poprzez mechanizm parakrynny [128]. Aggarwal i in. poinformował, żenerkowywydzielanie progenitora limitów Eponerkowyzwłóknienie po uszkodzeniu kanalików [129]. Oprócz czynników rozpuszczalnych, progenitory nerkowe wydzielają pęcherzyki pozakomórkowe (EV), nanometrowe, ograniczone dwuwarstwowo cząsteczki lipidowe, przenoszące bioaktywne lipidy, białka i RNA, które umożliwiają komunikację między komórkami poprzez działania parakrynne. Najmniejszym i najlepiej opisanym typem EV są egzosomy, które zostały niedawno zbadane pod kątem ich działania ochronnego przed AKI wywołanym przez IRI [130, 131]. Li i in. wykazali, że egzosomy pochodzące z komórek progenitorowych nerek mogą przywracać struktury i funkcje nerek poprzez ich zdolności immunomodulacyjne, antyapoptotyczne i stymulujące proliferację w modelach AKI. MikroRNA (miRNA) były najliczniejszymi składnikami egzosomów, a wśród nich miR-146a został zidentyfikowany jako kluczowy gracz w pośredniczeniu w efektach cytoochronnych poprzez regulację w dół IRAK1 (kinazy związanej z receptorem interleukiny 1)/NF-kB [130]. W modelu nefropatii cukrzycowej stwierdzono, że egzosomy wydzielające komórki progenitorowe z moczu zmniejszają apoptozę podocytów poprzez hamowanie kaspazy-3 i promowanie regeneracji naczyń, co może być związane z cytokinami VEGF, TGF- 1, angiogeniną i BMP -7 zawarte w egzosomach pochodzenia progenitorowego moczu [132]. Hamowanie apoptozy podocytów było również związane z nadekspresją miR-16-5p w egzosomach wydzielanych z moczem przez komórki progenitorowe przez supresję VEGF-A [133].

Cząsteczki i egzosomy wydzielane przeznerkowyprzodkowie promują powrót do zdrowia pochoroba nerekdzięki ich zdolności do wywierania szeregu efektów renoprotekcyjnych i regeneracyjnych dzięki ich obniżonej odporności i mniejszemu ryzyku wystąpienia nieprawidłowego różnicowania i nowotworzenia w porównaniu z terapiami komórkowymi. Te niezwykłe cechy sprawiają, że są atrakcyjne do zastosowań klinicznych. Kolejne wyzwanie w podejściu klinicznym do:choroba nerekjest odkrycie nowych narzędzi do diagnozowania i monitorowaniachoroba nerekktóre byłyby łatwo dostępne dzięki nieinwazyjnym zabiegom. W tym kontekście mocz stanowi cenny biopłyn ze względu na jego dostępność, szybkie i łatwe pobieranie próbek oraz dużą różnorodność białek, metabolitów, komórek i zawartości komórek uwalnianych z układu moczowo-płciowego [134]. Obecność w moczu komórek wykazujących właściwości komórek macierzystych została po raz pierwszy opisana przez Zhanga i in. w 2008 r. [135]. W kolejnych latach kilka grup opracowało techniki izolacji i charakteryzowania progenitorów pochodzących z moczu od zdrowych dawców i pacjentów znerkazaburzenia [136]. Nie osiągnięto jeszcze formalnego konsensusu co do tego, które markery mogą być użyte do określenia progenitorów pochodzących z moczu. Większość badań wykazała, że ​​ekspresjonują one markery mezenchymalnych komórek macierzystych (CD44, CD73 i VIM) oraz markery komórek macierzystych (takie jak POU5F1, SSEA4 i TRA-1-81, a także CD117), ale nie wykazują markerów pochodzenia krwiotwórczego lub urotelium. linie komórkowe i niski poziom markerów kanalikowych lub podocytowych [136]. Jeśli chodzi o ich pochodzenie, Bharadwaj i in. wykazał, że pochodzi z moczunerkowyprzodkowie nosili chromosom Y w płci męskiej do żeńskiejprzeszczep nerkiodbiorcy, wskazując, że pochodzą znerki[137]. Komórki te mają zdolność różnicowania się w podocyty [138] i ekspresji markerów białkowych specyficznych dla podocytów i PEC [137,139], co sugeruje, że pochodzą one z PEC. Analiza porównawcza transkryptomu pochodzącego z moczunerkowyprzodkowie inerkapochodzące z biopsjinerkowyproksymalne komórki nabłonkowe potwierdziły tożsamość komórek progenitorowych nerkowych komórek progenitorowych pochodzących z moczu [87], co wskazuje, że mogą one również pochodzić z rozproszonych komórek progenitorowych kanalików. Komórki te można przeprogramować w indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste (iPSC) i wykorzystać w medycynie regeneracyjnej, modelowaniu choroby lub badaniach farmakologicznych [140, 141].

Ostatnio zaproponowano, aby wyrażenienerkowyprogenitorowy marker CD133 w EV moczowych jest dobrym markerem do oceny stanu czynnościowego przedziału kanalików nerkowych oraz obecności komórek o aktywności proliferacyjnej i naprawczej w kanalikach po uszkodzeniu. Rzeczywiście, dwa badania wykazały, że poziomy CD133 plus EV w moczu, podwyższone u zdrowych osób, nie tylko zmniejszają się u pacjentów z ostrym uszkodzeniem kanalików nerkowych [142], ale także w ostrych i przewlekłych stanach kłębuszków nerkowych [143]. Ponadto obecność samych progenitorów nerkowych w moczu może odzwierciedlać stan patofizjologicznynerkowypapierowa chusteczka. W szczególności Manonelles i in. dostarczyli dowodów, że izolacja CD133 plus CD24 plus progenitorów nerkowych z moczu stabilnych biorców przeszczepu allogenicznego po sześciu miesiącach może przewidzieć złe długoterminowe wyniki przeszczepu po dwóch latach [144]. Proliferacja progenitorów nerkowych i migracja z torebki Bowmana do kępki kłębuszkowej przez przestrzeń moczową w celu zastąpienia oderwanych podocytów może wyjaśniać wydalanie progenitorów nerkowych i, jeśli utrzymuje się przez dłuższy czas, może nie zachować funkcji przeszczepu, powodując spadek GFR. albuminuria i rozwój przewlekłej kłębuszkowej zmiany histologicznej [144].

Pochodzące z moczunerkakomórki mogą być również potężnym spersonalizowanym narzędziem do badań funkcjonalnych nad potencjalnymi wariantami dziedzicznychchoroba nerek. Jak opisali Lazzeri i wsp., pochodzące z moczunerkowyprogenitory uzyskane od pacjentów niosących patogenne mutacje w genach kodujących białka podocytowe ulegają ekspansji w hodowli, ale rozwijają anomalie w ekspresji lub lokalizacji białek podocytowych po różnicowaniu podocytów [138]. W zgodzie z tymi dowodami, tę samą technikę zastosowano do wykazania patogeniczności wariantu genu NPHS1 o nieznanym znaczeniu u pacjenta z opornym na leczenie toczniowym zapaleniem nerek [145]. W innym badaniu podkreślono możliwość wykorzystania komórek nabłonka nerki pochodzących z moczu do przeprowadzenia badań RNA i czynnościowychnerka-specyficzne geny, potwierdzające patogenność synonimicznego wariantu w PKHD1 (policysticnerkai choroby wątroby 1) oraz potwierdzenie rozpoznania genetycznego ARPKD (autosomalnej recesywnej policystycznej)Choroba nerek) u pacjenta z PChN związaną z atypowym zespołem policystycznychnerki [146].

Wnioski

Obszerna literatura opisuje liczne mechanizmy regulacjinerkowyprekursorów w przedziałach kłębuszkowych i kanalikowych, co pozwala nam mieć globalną wizję złożoności procesów molekularnych zachodzących w warunkach fizjologicznych i patologicznych. Znajomość sygnatury molekularnejnerkowyprzodkowie otwierają drzwi do identyfikacji nowych celów dla leków do utrzymanianerkaregeneracja lub biomarkery do monitorowanianerkazdrowie.