Исследование: Клетки почек не фильтруют кровь, они ее перекачивают

Прочитано: 107 раз(а)
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (1 голосов, среднее: 5,00 из 5)
Loading ... Loading ...


Человеческие почки представляют собой сложную сеть трубок, которые ежедневно перерабатывают примерно 190 литров крови. Эти трубки выстилают эпителиальные клетки, которые транспортируют кровь через почки и возвращают ее обратно в организм. Как эти неподвижные клетки генерируют механическую силу, необходимую для выполнения своей работы, до конца не изучено. Чтобы раскрыть секреты этого процесса транспортировки жидкости, инженер-механик Университета Джона Хопкинса создал устройство, которое измеряет механические силы, создаваемые как здоровыми, так и больными клетками почек.

«Фундаментальные физические законы говорят, что для перемещения вещей нужны силы. В этом случае клетки не движутся, а перемещают жидкость. Тогда возникает вопрос, как они это делают?» сказал Шон Сан, профессор факультета машиностроения Школы инженерии Уайтинга и один из основных членов Института нанобиотехнологий.

Сан и его команда, в которую входят квасцы машиностроения Икбал Чоудхури и студент-магистр химии и биомолекулярной медицины Морган Бенсон, воссоздали микроокружение почек с помощью своего микрожидкостного почечного насоса, или MFKP. Устройство имеет два микроканала, разделенных клетками почечного эпителия . Когда клетки пропускают жидкость между каналами, он записывает давление жидкости, создаваемое клетками, в режиме реального времени.

Исследователи заметили, что эпителиальные клетки почек ведут себя как механические насосы для жидкости и активно создают градиент давления жидкости. Поведение перекачиваемой жидкости характеризуется кривой производительности насоса, которая очень похожа на водяной насос в доме. Большинство людей считают, что почки ведут себя как обычный фильтр, которому для перемещения жидкости требуется внешнее давление. Тем не менее, Сан и его команда показали, что клетки могут сами генерировать необходимое давление — открытие, имеющее важное значение для понимания физиологической функции почек.

«Все слышали, что почки фильтруют кровь, но концептуально это неверно. Мы показали, что почечные клетки — это насосы, а не фильтры, и они генерируют силы», — сказал Сан.

Их выводы были недавно опубликованы в Nature Communications.

В сотрудничестве с Балтиморским исследовательским и клиническим центром PKD в Университете Мэриленда команда Сан также использовала устройство для изучения механического поведения эпителиальных клеток почек у пациентов с аутосомно-доминантной поликистозной болезнью почек или ADPKD. АДПБП является распространенным наследственным и агрессивным заболеванием, при котором в почках образуются кисты, заполненные жидкостью, что приводит к увеличению почки. Устройство команды показало, что клетки ADPKD перекачивают жидкость в направлении, противоположном направлению здоровых эпителиальных клеток. Это измененное насосное поведение изменяет профиль давления в почечной трубке, что приводит к изменению их формы и морфологии.

Они также протестировали препарат Tolvaptan на клетках ADPKD, используя свой микрожидкостный почечный насос. Толваптан — это одобренный FDA препарат, который помогает отсрочить прогрессирование болезни ADPKD. Команда показала, что клетки ADPKD реагировали на препарат, снижая поток перекачиваемой жидкости и градиенты давления, что означает, что киста должна развиваться медленнее. Это открытие демонстрирует, что устройство команды может быть использовано в качестве инструмента для скрининга новых методов лечения АДПБП и других заболеваний почек.

Следующие шаги команды включают в себя модификацию устройства для увеличения их измерений и использования в других эпителиальных транспортных процессах, таких как те, которые происходят в других органах. Они хотят продемонстрировать, что механические силы важны в биологических системах и органах, что в конечном итоге может улучшить наш подход к скринингу лекарств и моделированию заболеваний.

Исследование: Клетки почек не фильтруют кровь, они ее перекачивают



Новости партнеров