Мезангиальные клетки — это специализированные клетки в почке , которые составляют мезангий клубочка . Вместе с мезангиальным матриксом они образуют сосудистый полюс почечного тельца . [ 1] Популяция мезангиальных клеток составляет приблизительно 30–40 % от общего числа клеток в клубочке. [2] Мезангиальные клетки можно разделить на экстрагломерулярные мезангиальные клетки или интрагломерулярные мезангиальные клетки в зависимости от их относительного расположения по отношению к клубочку. Экстрагломерулярные мезангиальные клетки находятся между афферентными и эфферентными артериолами по направлению к сосудистому полюсу клубочка. [3] Экстрагломерулярные мезангиальные клетки примыкают к интрагломерулярным мезангиальным клеткам, которые расположены внутри клубочка и между капиллярами . [4] Основная функция мезангиальных клеток заключается в удалении захваченных остатков и агрегированного белка из базальной мембраны, таким образом, сохраняя фильтр свободным от мусора. Было показано, что сократительные свойства мезангиальных клеток незначительны в изменении фильтрационного давления клубочка. [ необходима цитата ]
Мезангиальные клетки имеют неправильную форму с уплощенными цилиндрическими клеточными телами и отростками на обоих концах, содержащими актин , миозин и актинин , что придает мезангиальным клеткам сократительные свойства. [5] Якорные нити от мезангиальных клеток к базальной мембране клубочка могут изменять капиллярный поток, изменяя площадь поверхности ультрафильтрации клубочка. [1] Экстрагломерулярные мезангиальные клетки находятся в тесной связи с афферентными и эфферентными артериолярными клетками с помощью щелевых контактов , что обеспечивает межклеточную коммуникацию. [3] Мезангиальные клетки разделены межклеточными пространствами, содержащими внеклеточный матрикс, называемый мезангиальным матриксом, который вырабатывается мезангиальными клетками. [1] Мезангиальный матрикс обеспечивает структурную поддержку мезангиума. [1] Мезангиальный матрикс состоит из белков клубочкового матрикса, таких как коллаген IV (цепи α1 и α2), коллаген V, коллаген VI, ламинин A, B1, B2, фибронектин и протеогликаны . [6]
Неясно, происходят ли мезангиальные клетки из мезенхимальных или стромальных клеток . Однако есть данные, указывающие на то, что они возникают в другом месте за пределами клубочка, а затем мигрируют в клубочек в процессе развития. [7] Почки плода и младенца человека, окрашенные на альфа-актин гладких мышц (α-SMA), маркер мезангиальных клеток, показали, что α-SMA-положительные мезенхимальные клетки мигрируют в направлении клубочка, и на более поздней стадии их можно обнаружить в мезангии. [5] Возможно, что они имеют то же происхождение, что и поддерживающие клетки, такие как перициты и сосудистые гладкомышечные клетки, или даже являются типом специализированных сосудистых гладкомышечных клеток. [8]
Во время развития мезангиальные клетки играют важную роль в формировании извитых капилляров, обеспечивая эффективную диффузию. Эндотелиальные клетки-предшественники секретируют тромбоцитарный фактор роста (PDGF)-B, а мезангиальные клетки имеют рецепторы для PDGF. Это побуждает мезангиальные клетки прикрепляться к эндотелиальным клеткам, заставляя развивающиеся кровеносные сосуды образовывать петли, что приводит к образованию извитых капилляров. [8] У мышей, у которых отсутствует фактор роста PDGF-B или PDGFRβ, мезангиальные клетки не развиваются. [8] При отсутствии мезангиальных клеток кровеносный сосуд становится одним расширенным сосудом с уменьшенной в 100 раз площадью поверхности. [8] Фактор транскрипции для PDGFRβ, Tbx18, имеет решающее значение для развития мезангиальных клеток. Без Tbx18 развитие мезангиальных клеток нарушается и приводит к образованию расширенных петель. [8] Предшественники мезангиальных клеток также являются мишенью PDGF-B и могут быть выбраны по сигналу для последующего развития в мезангиальные клетки. [9]
Мезангиальные клетки образуют гломерулярную функциональную единицу с гломерулярными эндотелиальными клетками и подоцитами посредством взаимодействия молекулярных сигнальных путей, которые необходимы для формирования клубочкового пучка. [1] Мезангиальные клетки способствуют фильтрации, составляя часть структуры клубочкового капиллярного пучка, который фильтрует жидкости для выработки мочи. [10] Связь между мезангиальными клетками и сосудистыми гладкомышечными клетками через щелевые контакты помогает регулировать процесс тубулогломерулярной обратной связи и образования мочи. [11] Повреждение мезангиальных клеток с использованием антитела Thy 1-1, специфичного для мезангиальных клеток, приводит к потере вазоконстрикции артериол, опосредованной тубулогломерулярной обратной связью. [11]
Мезангиальные клетки могут сокращаться и расслабляться, чтобы регулировать капиллярный поток. [1] Это регулируется вазоактивными веществами . [12] Сокращение мезангиальных клеток зависит от проницаемости клеточной мембраны для ионов кальция, а расслабление опосредуется паракринными факторами, гормонами и цАМФ . [12] В ответ на растяжение капилляров мезангиальные клетки могут реагировать, вырабатывая несколько факторов роста: TGF -1, VEGF и фактор роста соединительной ткани . [1]
Мезангий подвергается воздействию макромолекул из просвета капилляра, поскольку они разделены только фенестрированным эндотелием без базальной мембраны. [2] Мезангиальные клетки играют роль в ограничении накопления макромолекул в мезангиальном пространстве с помощью рецептор-независимых процессов поглощения фагоцитоза , микро- и макропиноцитоза или рецептор-зависимых процессов, а затем транспортируются вдоль мезангиального стебля. [1] Размер, заряд, концентрация и сродство к рецепторам мезангиальных клеток макромолекулы влияют на то, как удаляется макромолекула. [13] Триглицериды могут подвергаться пиноцитозу, а комплексы антител IgG могут приводить к активации молекул адгезии и хемокинов мезангиальными клетками. [1] Они также регулируют клубочковую фильтрацию
Расширение мезангиального матрикса является одной из характеристик диабетической нефропатии , хотя оно также вовлекает во взаимодействие другие клетки, включая подоциты и эндотелиальные клетки. [14] Расширение мезангиального матрикса происходит из-за повышенного отложения внеклеточных матричных белков, например фибронектина, в мезангиуме. [6] Затем происходит накопление внеклеточных матричных белков из-за недостаточной деградации матриксными металлопротеиназами . [6]
Повышенный уровень глюкозы приводит к активации метаболических путей , что приводит к увеличению окислительного стресса . [2] Это, в свою очередь, приводит к перепроизводству и накоплению конечных продуктов гликозилирования, ответственных за повышение риска развития гломерулярных заболеваний. [15] Мезангиальные клетки, выращенные на матричных белках, модифицированных конечными продуктами гликозилирования, демонстрируют повышенную выработку фибронектина и снижение пролиферации. [15] Эти факторы в конечном итоге приводят к утолщению базальной мембраны клубочков, расширению мезангиального матрикса, а затем к гломерулосклерозу и фиброзу . [16]
Мезангиальные патологии могут также развиваться на ранней стадии диабета. Гломерулярная гипертензия заставляет мезангиальные клетки растягиваться, что вызывает индуцированную экспрессию GLUT1, что приводит к повышению клеточной глюкозы. [16] Повторение цикла растяжения и расслабления мезангиальных клеток из-за гипертензии увеличивает пролиферацию мезангиальных клеток и выработку внеклеточного матрикса, который затем может накапливаться и приводить к гломерулярной болезни. [16]