Mesangialceller spelar en kritisk roll i utvecklingen av glomeruli, som verkar i samförstånd med podocyter och endotelceller för att bilda en funktionell filtreringsenhet. I denna utgåva av JASN identifierar två papper1,2 transkriptionsfaktorer som är nödvändiga för mesangialcellfunktion och följaktligen glomerulär tuftutveckling.
Glomerulogenes börjar vid början av nefrogenes. Nephron progenitorceller rekryteras gradvis för att skapa en epitelstruktur som kallas njurvesikeln. Nya data tyder på att tidpunkten och positionen för cellrekrytering är kritisk: stamfäder som rekryteras sist och proximalt till njurvesikeln är ödesbestämda att bli podocyt-och parietala epitelprekursorer.3 När denna struktur mognar till en s-formad tubule blir podocyt-och parietala epitelprekursorer dess proximala svans (Figur 1). Endotel” spetscell ” stamfäder migrerar in i den proximala klyftan i svansen från den omgivande kapillärplexus (en process som kallas spirande angiogenes) för att bilda det första glomerulära kapillärröret. FoxD1 + mesangiala prekursorer migrerar också in i klyftan. Det är allmänt accepterat att VEGFA utsöndras av podocytprekursorer rekryterar endotelprekursorer, som utsöndrar PDGFB för att rekrytera mesangiala prekursorer (granskad i ref. 4). När den proximala s-formade tubulen vidgas, gör kapillärröret också och i slutändan blir en invecklad kapillärtuft.
Mesangialceller har varit notoriskt svåra att studera av flera skäl. De histologiska parametrar som används för att bedöma mesangiala defekter är inte lätt kvantifieras, och funktionella analyser saknas. Isolerade mesangiala celler skiljer sig snabbt i odling, och tillgängliga odödliga mesangiala cellinjer är också odifferentierade. Dessutom och kanske viktigast är det brist på in vivo–verktyg, såsom mesangialcellspecifika Cre–linjer i möss, som tillåter celltypsspecifik modifiering/observation in vivo. Även om encelliga RNAseq-experiment har utförts i den utvecklande och mogna njuren, har gener som uttrycks unikt i mesangialceller som kan vara lämpliga för en Cre-eller fluorescerande reporter-linje inte beskrivits ännu. Försök att studera genfunktion i mesangialceller använder ofta foxd1-cre-muslinjen. FoxD1 + – celler utgör en population av stamceller som ger upphov till njurstroma, pericyter, vaskulära glatta muskelceller och mesangialceller. Vanligtvis är generna som villkorligt raderas närvarande i alla eller några av foxd1 + progenitorcellerna och deras derivat, vilket utgör ett problem när man försöker tilldela celltypspecifika Roller. I synnerhet är kortikala stromala celler avgörande för att främja nefrondifferentiering,7 och pericyter krävs för mikrovaskulär integritet.8,9 således kan radering av en gen från foxd1+ – celler potentiellt orsaka minskat nephron-antal, nephron tubulära abnormiteter, vaskulär blödning och/eller peritubulär kapillär sällsynthet som sekundärt kan orsaka defekter i glomeruli och mesangium. Till exempel kommer en signifikant minskning av nefronantal och njurmassa att orsaka hyperfiltrering av återstående glomeruli, vilket i slutändan kan leda till glomeruloskleros. Dessutom uttrycks FoxD1 i vissa podocyter så tidigt som sena stadier av glomerulogenes, vilket ytterligare komplicerar datatolkning.10,11 trots dessa brister, när noggrant utförda, studier av genfunktion med användning av FoxD1-cre (eller annan stromal Cre linje) kan avslöja intressanta aspekter av mesangial cellfunktion.
i arbetet av Grigorieva et al., 1 författarna undersöker rollen som GATA3, en transkriptionsfaktor uttryckt av ureterisk knopp och FoxD1+-stromalcellsförfäder under utveckling och deras derivat i vuxen ålder. Homozygot GATA3-förlust är känd för att orsaka renal agenes hos möss.12 denna defekt, som har tillskrivits sin roll i ureterisk knopp, utesluter studier av GATA3 vid senare utvecklingssteg och i ytterligare celltyper. I denna studie finner författarna att haploinsufficiens av GATA3 hos möss leder till små glomeruli, en defekt som de finner beror på minskad ingrepp och proliferation av mesangialceller i utvecklande glomeruli. Glomeruli har följaktligen minskat antal kapillärslingor. Intressant är att antalet mesangialceller förblir minskat i vuxna glomeruli. En tidigare studie har visat att mesangialcellskada och förlust hos vuxna kan korrigeras genom repopulation av celler rekryterade från den juxtaglomerulära apparaten,13 som uppenbarligen inte förekommer i dessa mutanter. Således måste GATA3S funktion i mesangial ingrepp och/eller proliferation kvarstå i vuxen ålder och / eller i de juxtaglomerulära apparathärledda progenitorcellerna. Alternativt kan det finnas en kritisk tidsperiod för mesangial ingrepp och deras förmåga att främja normal kapillär looping.
ett annat viktigt resultat från Grigorieva et al.1 är att GATA3 är en robust markör för friska och sjuka mesangialkärnor i både mus och humana glomeruli. Denna nukleära lokalisering möjliggör enkel kvantifiering av mesangialcellnummer, vilket undviker problem med cellsegmentering som beleaguer ansträngningar med användning av cytoplasmatiska och membranmarkörer. Noggrann mesangialcellskvantifiering har stor potential i kliniska tillämpningar, eftersom den kan användas för att bättre bedöma utvecklingsfel såväl som förvärvade njursjukdomar med ökade mesangialceller eller mesangial expansion. Ett sista spännande fynd är att GATA3-uttryck ökas i majoriteten av prolifererande mesangialceller i experimentell mesangial proliferativ GN och patientbiopsier av IgA-nefropati. Framtida experiment för att avslöja GATA3S roll i spridning eller svar på skada kommer att vara av stort intresse.
i arbetet med Nelson et al., 2 författarna studerade transkriptionsfaktorn EBF1 i glomerulär utveckling. Deras tidigare studier hade visat att ebf1 knockout-möss har små njurar med glomeruloskleros och minskad kapillärkomplexitet.14 Eftersom EBF1 produceras i FoxD1 + progenitorceller, mesangialceller och podocyter, genererade de möss med villkorlig radering av EBF1 med FoxD1-cre och Podocin-cre. Endast radering med FoxD1-cre leder till möss med små njurar och minskad filtrering. Dessa mutanter har ett expanderat interstitium och små sklerotiska glomeruli med färre kapillärslingor, den senare överensstämmer med en roll för EBF1 i mesangialceller. Utforskning av den underliggande mekanismen med hjälp av mesangialceller isolerade från mutanta möss avslöjade att prostenoider och COX2-uttryck reduceras via en indirekt mekanism. Vidare fann de att inducerbart uttryck av COX2 delvis räddade fenotypen av ebf1-mutanterna, vilket ökar storleken på glomeruli. Ytterligare mekanistiska och funktionella studier kommer att behövas för att förstå detta intressanta fynd och dissekera rollerna för prostenoider och COX2 i glomerulär utveckling.
i båda studierna leder defekten i mesangialceller till nedsatt utveckling av kapillärtuften. Hur mesangialceller verkligen inducerar kapillär plexusbildning och looping är fortfarande en enastående fråga i fältet. Dessutom är de kemotaktiska och vidhäftande interaktioner som kan driva dessa processer oklara. Förmodligen kan mesangiala cellutsprång förankras till det glomerulära källarmembranet. I själva verket har möss med mutationer i laminin-subenheten 25 minskat glomerulär kapillär looping bland andra defekter, vilket tyder på att laminin medierar mesangial celladhesion.15 dessutom, efter de initiala plexusformerna, finns det sannolikt efterföljande steg för att skapa den omfattande loopade kapillärtuften som kan innebära omfattande ombyggnad av mesangial-GBM och mesangial-endotel interaktioner. Framtida studier som karakteriserar den tredimensionella strukturen av glomerulär slingutveckling och mesangial arborisering och de molekylära signalerna som driver dessa processer kommer sannolikt att avslöja nya aspekter av glomerulära utvecklingsstörningar.
