komórki Mezangialne odgrywają kluczową rolę w rozwoju kłębuszków, działając w porozumieniu z podocytami i komórkami śródbłonka, tworząc funkcjonalną jednostkę filtracyjną. W tym wydaniu JASN dwa papiery1, 2 identyfikują czynniki transkrypcyjne, które są niezbędne do funkcjonowania komórek mezangialnych, a co za tym idzie, rozwoju kłębuszków.
Glomerulogeneza rozpoczyna się wraz z początkiem nefrogenezy. Komórki progenitorowe nefronów są stopniowo rekrutowane do tworzenia struktury nabłonkowej zwanej pęcherzykiem nerkowym. Najnowsze dane sugerują, że czas i miejsce rekrutacji komórek są krytyczne: progenitorowie, którzy są rekrutowani jako ostatni i bliższy pęcherzykowi nerkowemu, stają się prekursorami podocytów i nabłonka ciemieniowego.3 Gdy ta struktura dojrzewa do kanalika w kształcie litery s, prekursory podocytu i nabłonka ciemieniowego stają się jego proksymalnym ogonem (ryc. 1). Śródbłonkowe komórki progenitorowe migrują do proksymalnego rozszczepu ogona z otaczającego splotu kapilarnego (proces zwany angiogenezą kiełkowania), tworząc pierwszą kłębuszkową rurkę kapilarną. Prekursory mezangialne FoxD1+ również migrują do rozszczepu. Powszechnie przyjmuje się, że VEGFA wydzielana przez prekursory podocytów rekrutuje prekursory śródbłonka, które wydzielają PDGFB w celu rekrutacji prekursorów mezangialnych (recenzja w ref. 4). Gdy bliższy kanalik w kształcie litery S rozszerza się, rurka kapilarna również się rozszerza i ostatecznie staje się skomplikowaną kępką kapilarną.
komórki Mezangialne były notorycznie trudne do zbadania z kilku powodów. Parametry histologiczne stosowane do oceny defektów mezangialnych nie są łatwo kwantyfikowane, a brakuje testów funkcjonalnych. Wyizolowane komórki mezangialne szybko ulegają dedyferencjacji w hodowli, a dostępne nieśmiertelne linie komórkowe również są niezróżnicowane. Ponadto i być może co najważniejsze, brakuje narzędzi in vivo, takich jak mezangialne linie Cre specyficzne dla komórek u myszy, które umożliwiają modyfikację/obserwację specyficzną dla typu komórki in vivo. Chociaż jednokomórkowe eksperymenty RNAseq zostały przeprowadzone w rozwijającej się i dojrzałej nerce, geny ekspresji unikalnie w komórkach mezangialnych, które mogą być odpowiednie dla CRE lub fluorescencyjnej linii reporterowej nie zostały jeszcze opisane. Próby badania funkcji genów w komórkach mezangialnych często wykorzystują linię mysią FoxD1-cre. Komórki FoxD1+ stanowią populację komórek progenitorowych, które powodują stromę nerek, perycyty, komórki mięśni gładkich naczyń i komórki mezangialne. Zazwyczaj geny warunkowo usuwane są obecne we wszystkich lub niektórych komórkach progenitorowych FoxD1+ i ich pochodnych, co stanowi problem przy próbie przypisania ról specyficznych dla typu komórki. W szczególności komórki zrębu korowego odgrywają kluczową rolę w promowaniu różnicowania nefronów, 7 i perycyty są wymagane do integralności mikronaczyniowej.8,9 tak więc, delecja genu z komórek FoxD1+ może potencjalnie spowodować zmniejszenie liczby nefronów, nieprawidłowości kanalików nerkowych, krwotok naczyniowy i/lub rozrzedzenie naczyń włosowatych, które może wtórnie spowodować wady kłębuszków nerkowych i mezangium. Na przykład, znaczne zmniejszenie liczby nefronów i masy nerek spowoduje hiperfiltrację pozostałych kłębuszków, co ostatecznie może prowadzić do stwardnienia kłębuszków. Ponadto FoxD1 ulega ekspresji w niektórych podocytach już w późnych stadiach glomerulogenezy, co dodatkowo komplikuje interpretację danych.10,11 pomimo tych niedociągnięć, po starannym wykonaniu, badania funkcji genów przy użyciu FoxD1-cre (lub innej linii zrębowej Cre) mogą ujawnić interesujące aspekty funkcji komórek mezangialnych.
w pracy Grigorieva et al., 1 autorzy badają rolę GATA3, czynnika transkrypcyjnego wyrażanego przez pączek moczowodu i progenitor komórek progenitorowych FoxD1+-zrębu podczas rozwoju oraz ich pochodnych w wieku dorosłym. Homozygotyczna utrata GATA3 powoduje agenezę nerek u myszy.Wada ta, przypisywana jej roli w zarodku moczowodu, uniemożliwia badanie GATA3 na późniejszych etapach rozwoju oraz w dodatkowych typach komórek. W tym badaniu autorzy stwierdzają, że haploinsufficiency GATA3 u myszy prowadzi do małych kłębuszków, defekt, który stwierdzają, jest spowodowany zmniejszonym wnikaniem i proliferacją komórek mezangialnych do rozwijających się kłębuszków. Kłębuszki mają więc zmniejszoną liczbę pętli kapilarnych. Co ciekawe, liczba komórek mezangialnych pozostaje zmniejszona u dorosłych kłębuszków nerkowych. Wcześniejsze badania wykazały, że uszkodzenie i utrata komórek mezangialnych u dorosłych można skorygować poprzez ponowną populację przez komórki rekrutowane z aparatu przykłębuszkowego,13, co najwyraźniej nie występuje u tych mutantów. Tak więc, funkcja GATA3 w przenikaniu mezangialnym i/lub proliferacji musi utrzymywać się w wieku dorosłym i/lub w komórkach progenitorowych pochodzących z aparatu przykłębuszkowego. Alternatywnie, może istnieć krytyczny okres czasu dla mezangialnego wnikania i ich zdolności do promowania normalnego pętli kapilarnej.
kolejne znaczące odkrycie Grigorieva et al.1 oznacza, że GATA3 jest silnym markerem zdrowych i chorych jąder mezangialnych zarówno u myszy, jak i u ludzi. Ta lokalizacja jądrowa pozwala na łatwą kwantyfikację liczby komórek mezangialnych, unikając problemów segmentacji komórek, które beleaguer wysiłki przy użyciu markerów cytoplazmatycznych i membranowych. Dokładne oznaczanie komórek mezangialnych ma duży potencjał w zastosowaniach klinicznych, ponieważ może być wykorzystane do lepszej oceny wad rozwojowych, a także nabytych chorób nerek ze zwiększoną komórką mezangialną lub ekspansją mezangialną. Ostatnim intrygującym odkryciem jest to, że ekspresja GATA3 jest zwiększona w większości proliferujących komórek mezangialnych w eksperymentalnych mezangialnych proliferacyjnych GN i biopsjach pacjentów z nefropatią IgA. Przyszłe eksperymenty mające na celu odkrycie roli GATA3 w proliferacji lub reakcji na obrażenia będą bardzo interesujące.
w dziele Nelsona i wsp., 2 autorzy badali czynnik transkrypcyjny EBF1 w rozwoju kłębuszków. Ich wcześniejsze badania wykazały, że myszy z nokautem EBF1 mają małe nerki z miażdżycą kłębuszków nerkowych i zmniejszoną złożonością naczyń włosowatych.Ponieważ EBF1 jest wytwarzany w komórkach progenitorowych FoxD1+, komórkach mezangialnych i podocytach, wytwarzano myszy z warunkową delecją EBF1 przy użyciu FoxD1-cre i Podocin-Cre. Tylko delecja przy użyciu FoxD1-cre prowadzi do myszy z małymi nerkami i zmniejszoną filtracją. Mutanty te mają rozszerzone śródstopie i małe sklerotyczne kłębuszki z mniejszą liczbą pętli kapilarnych, te ostatnie odpowiadają roli EBF1 w komórkach mezangialnych. Badanie mechanizmu bazowego przy użyciu komórek mezangialnych wyizolowanych ze zmutowanych myszy wykazało, że ekspresja prostenoidów i COX2 jest zmniejszona poprzez mechanizm pośredni. Ponadto odkryli, że indukcyjna ekspresja COX2 częściowo uratowała fenotyp mutantów EBF1, zwiększając tym samym Rozmiar kłębuszków nerkowych. Potrzebne będą dodatkowe badania mechanistyczne i funkcjonalne, aby zrozumieć to interesujące odkrycie i przeanalizować rolę prostenoidów i COX2 w rozwoju kłębuszków.
w obu badaniach defekt komórek mezangialnych prowadzi do upośledzenia rozwoju kępki kapilarnej. W jaki sposób komórki mezangialne naprawdę indukują tworzenie i zapętlanie splotu kapilarnego pozostaje wybitnym pytaniem w tej dziedzinie. Ponadto nie są jasne interakcje chemotaktyczne i adhezyjne, które mogą napędzać te procesy. Przypuszczalnie, mezangialne występy komórkowe mogą zakotwiczyć się w kłębuszkowej błonie podstawnej. Rzeczywiście, myszy z mutacjami w podjednostce lamininy α5 zmniejszyły zapętlanie kłębuszkowe naczyń włosowatych wśród innych defektów, co sugeruje, że laminina pośredniczy w adhezji komórek mezangialnych.15 dodatkowo, po początkowych formach splotu, są prawdopodobne kolejne kroki w celu utworzenia szeroko zapętlonej kępki kapilarnej, która może obejmować rozległą przebudowę interakcji mezangial-GBM i mezangial-endothelial. Przyszłe badania, które charakteryzują trójwymiarową strukturę rozwoju pętli kłębuszkowej i arboryzacji mezangialnej oraz molekularne sygnały, które napędzają te procesy, prawdopodobnie ujawnią nowe aspekty zaburzeń rozwoju kłębuszków.
