Las células mesangiales desempeñan un papel crítico en el desarrollo de los glomérulos, actuando en conjunto con los podocitos y las células endoteliales para formar una unidad de filtración funcional. En este número de JASN, dos papers1, 2 identifican factores de transcripción que son necesarios para la función de las células mesangiales y, en consecuencia, para el desarrollo del penacho glomerular.
La glomerulogénesis comienza al inicio de la nefrogénesis. Las células progenitoras de nefrona se reclutan progresivamente para crear una estructura epitelial llamada vesícula renal. Datos recientes sugieren que el momento y la posición del reclutamiento celular son críticos: los progenitores que se reclutan en la última y proximal vesícula renal están destinados a convertirse en precursores del epitelio parietal y de los podocitos.3 A medida que esta estructura madura en un túbulo en forma de s, los precursores del podocito y del epitelio parietal se convierten en su cola proximal (Figura 1). Los progenitores de «células de punta» endoteliales migran a la hendidura proximal de la cola desde el plexo capilar circundante (un proceso llamado angiogénesis germinativa) para formar el primer tubo capilar glomerular. Los precursores mesangiales de FoxD1 + también migran a la hendidura. Es ampliamente aceptado que el VEGFA secretado por precursores de podocitos recluta precursores endoteliales, que secretan PDGFB para reclutar precursores mesangiales (revisado en ref. 4). A medida que el túbulo proximal en forma de S se ensancha, el tubo capilar también lo hace y, en última instancia, se convierte en un penacho capilar intrincado.
Las células mesangiales han sido notoriamente difíciles de estudiar por varias razones. Los parámetros histológicos utilizados para evaluar los defectos mesangiales no se cuantifican fácilmente, y faltan ensayos funcionales. Las células mesangiales aisladas se desdiferencian rápidamente en cultivo, y las líneas celulares mesangiales inmortalizadas disponibles también son indiferenciadas. Además, y quizás lo más importante, hay una falta de herramientas in vivo, como líneas Cre específicas de células mesangiales en ratones, que permitan la modificación/observación in vivo de tipos celulares específicos. Aunque los experimentos RNAseq de una sola célula se han realizado en el riñón en desarrollo y maduro, aún no se han descrito genes expresados de forma única en células mesangiales que podrían ser adecuados para una línea Cre o una línea reportera fluorescente. Los intentos de estudiar la función génica en las células mesangiales a menudo utilizan la línea de ratón FoxD1-cre. Las células FoxD1 + constituyen una población de células progenitoras que dan lugar a estroma renal, pericitos, células musculares lisas vasculares y células mesangiales. Por lo general, los genes que se eliminan condicionalmente están presentes en todas o algunas de las células progenitoras FoxD1+ y sus derivados, lo que plantea un problema al tratar de asignar roles específicos de tipo celular. En particular, las células del estroma cortical son fundamentales para promover la diferenciación de nefrónes7, y los pericitos son necesarios para la integridad microvascular.8,9 Por lo tanto, la deleción de un gen de las células FoxD1+ puede causar una reducción del número de nefronas, anomalías tubulares nefrónicas, hemorragia vascular y/o rarefacción capilar peritubular que podría causar defectos secundarios en los glomérulos y el mesangio. Por ejemplo, una reducción significativa en el número de nefronas y la masa renal causará hiperfiltración de los glomérulos restantes, que en última instancia, puede conducir a la glomeruloesclerosis. Además, FoxD1 se expresa en algunos podocitos ya en las últimas etapas de la glomerulogénesis, lo que complica aún más la interpretación de los datos.10,11 A pesar de estas deficiencias, cuando se ejecutan cuidadosamente, los estudios de la función génica utilizando la Foxd1-cre (u otra línea de Cre estromal) pueden revelar facetas interesantes de la función de las células mesangiales.
En el trabajo de Grigorieva et al.,1 los autores examinan el papel de GATA3, un factor de transcripción expresado por los progenitores de células ureterianas y FoxD1+-estromales durante el desarrollo y sus derivados en la edad adulta. Se sabe que la pérdida homocigótica de GATA3 causa agenesia renal en ratones.12 Este defecto, que se ha atribuido a su papel en la yema ureteral, impide el estudio de GATA3 en etapas posteriores del desarrollo y en tipos celulares adicionales. En este estudio, los autores encuentran que la haploinsuficiencia de GATA3 en ratones conduce a glomérulos pequeños, un defecto que encuentran se debe a la menor entrada y proliferación de células mesangiales en glomérulos en desarrollo. En consecuencia, los glomérulos tienen un número reducido de bucles capilares. Curiosamente, el número de células mesangiales permanece reducido en los glomérulos adultos. Un estudio previo ha demostrado que la lesión y pérdida de células mesangiales en adultos pueden corregirse mediante la repoblación por células reclutadas del aparato yuxtaglomerular13, lo que aparentemente no ocurre en estos mutantes. Por lo tanto, la función de GATA3 en la entrada y/o proliferación mesangial debe persistir hasta la edad adulta y/o en las células progenitoras derivadas del aparato yuxtaglomerular. Alternativamente, puede haber un período de tiempo crítico para la entrada mesangial y su capacidad para promover el bucle capilar normal.
Otro hallazgo significativo de Grigorieva et al.1 es que GATA3 es un marcador robusto de núcleos mesangiales sanos y enfermos en glomérulos humanos y de ratones. Esta localización nuclear permite una fácil cuantificación del número de células mesangiales, evitando problemas de segmentación celular que obstaculizan los esfuerzos utilizando marcadores citoplásmicos y de membrana. La cuantificación precisa de células mesangiales tiene un gran potencial en aplicaciones clínicas, ya que podría usarse para evaluar mejor los defectos del desarrollo, así como las enfermedades renales adquiridas con aumento de células mesangiales o expansión mesangial. Un hallazgo intrigante final es que la expresión de GATA3 aumenta en la mayoría de las células mesangiales en proliferación en GN proliferativa mesangial experimental y biopsias de pacientes de nefropatía por IgA. Los experimentos futuros para descubrir el papel de GATA3 en la proliferación o la respuesta a las lesiones serán de gran interés.
En el trabajo de Nelson et al., 2 los autores estudiaron el factor de transcripción EBF1 en el desarrollo glomerular. Sus estudios previos habían demostrado que los ratones knockout EBF1 tienen riñones pequeños con glomeruloesclerosis y complejidad capilar reducida.14 Debido a que EBF1 se produce en células progenitoras de FoxD1+, células mesangiales y podocitos, generaron ratones con deleción condicional de EBF1 utilizando FoxD1-cre y Podocina-cre. Solo la deleción con el FoxD1-cre conduce a ratones con riñones pequeños y filtración reducida. Estos mutantes tienen un intersticio expandido y pequeños glomérulos escleróticos con menos bucles capilares, este último consistente con un papel de EBF1 en las células mesangiales. La exploración del mecanismo subyacente utilizando células mesangiales aisladas de ratones mutantes reveló que los prostenoides y la expresión de COX2 se reducen a través de un mecanismo indirecto. Además, encontraron que la expresión inducible de COX2 rescató parcialmente el fenotipo de los mutantes EBF1, aumentando así el tamaño de los glomérulos. Se necesitarán estudios mecanicistas y funcionales adicionales para comprender este interesante hallazgo y diseccionar el papel de los prostenoides y el COX2 en el desarrollo glomerular.
En ambos estudios, el defecto en las células mesangiales conduce a un deterioro del desarrollo del penacho capilar. Cómo las células mesangiales realmente inducen la formación de plexo capilar y el bucle sigue siendo una pregunta pendiente en el campo. Además, las interacciones quimiotácticas y adhesivas que podrían impulsar estos procesos no están claras. Presumiblemente, las protuberancias de células mesangiales podrían anclarse a la membrana basal glomerular. De hecho, los ratones con mutaciones en la subunidad α5 de la laminina han reducido el bucle capilar glomerular entre otros defectos, lo que sugiere que la laminina media la adhesión de las células mesangiales.15 Además, después de las formas iniciales del plexo, es probable que haya pasos posteriores para crear el penacho capilar extensivamente en bucle que puede implicar una remodelación extensa de las interacciones mesangial-MBG y mesangial-endotelial. Estudios futuros que caractericen la estructura tridimensional del desarrollo del asa glomerular y la arborización mesangial y las señales moleculares que impulsan estos procesos probablemente revelarán aspectos novedosos de los trastornos del desarrollo glomerular.
