stringtranslate.com

Подоцит

Подоциты — это клетки в капсуле Боумена в почках , которые обертывают капилляры клубочков . Подоциты составляют эпителиальную выстилку капсулы Боумена, третий слой, через который происходит фильтрация крови. [1] Капсула Боумена фильтрует кровь , задерживая крупные молекулы , такие как белки, в то время как более мелкие молекулы, такие как вода , соли и сахара , фильтруются на первом этапе образования мочи . Хотя различные внутренние органы имеют эпителиальные слои, название висцеральные эпителиальные клетки обычно относится именно к подоцитам, которые являются специализированными эпителиальными клетками, находящимися в висцеральном слое капсулы.

Подоциты имеют длинные первичные отростки, называемые трабекулами , которые образуют вторичные отростки, известные как ножки или ножковые отростки (по которым клетки называются подоцитами ). [2] Ножки обертываются вокруг капилляров и оставляют щели между ними. Кровь фильтруется через эти щели, каждая из которых известна как фильтрационная щель , щелевая диафрагма или щелевая пора . [3] Для того, чтобы ножки обертывали капилляры и функционировали, требуется несколько белков. Когда младенцы рождаются с определенными дефектами этих белков, такими как нефрин и CD2AP , их почки не могут функционировать. У людей есть вариации этих белков, и некоторые вариации могут предрасполагать их к почечной недостаточности в более позднем возрасте. Нефрин — это белок, похожий на молнию , который образует щелевую диафрагму, с промежутками между зубцами молнии, достаточно большими, чтобы пропускать сахар и воду, но слишком маленькими, чтобы пропускать белки. Дефекты нефрина ответственны за врожденную почечную недостаточность. CD2AP регулирует цитоскелет подоцитов и стабилизирует щелевую диафрагму. [4] [5]

Структура

Иллюстрация капсулы Боумена и капилляров клубочков, обернутых подоцитами

Подоцит имеет сложную структуру. Его клеточное тело имеет расширяющиеся основные или первичные отростки, которые образуют вторичные отростки в виде подоцитарных ножек или стебельков. [6] Первичные отростки удерживаются микротрубочками и промежуточными филаментами . Ножковые отростки имеют цитоскелет на основе актина. [6] Подоциты выстилают капсулы Боумена в нефронах почек. Ножки или ножковые отростки обертываются вокруг капилляров клубочков , образуя фильтрационные щели. [7] Ножки увеличивают площадь поверхности клеток, обеспечивая эффективную ультрафильтрацию . [8]

Ножки подоцитов переплетаются, образуя многочисленные фильтрационные щели вокруг капилляров клубочков на электронном микроскопе с увеличением 5000x

Подоциты секретируют и поддерживают базальную мембрану . [3]

Вдоль базолатеральной области подоцитов имеются многочисленные покрытые пузырьки и покрытые ямки, что указывает на высокую скорость везикулярного движения .

Подоциты обладают хорошо развитым эндоплазматическим ретикулумом и крупным аппаратом Гольджи , что свидетельствует о высокой способности к синтезу белка и посттрансляционным модификациям .

Появляется все больше данных о наличии в этих клетках большого количества мультивезикулярных телец и других лизосомальных компонентов, что указывает на высокую эндоцитарную активность.

Потребности в энергии

Подоцитам требуется значительное количество энергии для сохранения структурной целостности их ножковых отростков, учитывая значительную механическую нагрузку, которую они испытывают в процессе клубочковой фильтрации. [9]

Динамические изменения давления в капиллярах клубочков оказывают как растягивающие, так и растягивающие силы на отростки ножек подоцитов и могут привести к механическому напряжению их цитоскелета . Одновременно с этим, сдвиговое напряжение потока жидкости генерируется движением ультрафильтрата клубочков, оказывая тангенциальную силу на поверхность этих отростков ножек. [10]

Для сохранения сложной архитектуры ножковых отростков подоцитам требуется значительный расход АТФ для поддержания их структуры и организации цитоскелета, противодействия повышенному давлению в капиллярах клубочков и стабилизации стенки капилляров. [10]

Функция

Схема фильтрационного барьера (кровь-моча) в почке.
A. Эндотелиальные клетки клубочка; 1. пора (фенестра).
B. Базальная мембрана клубочка: 1. внутренняя пластинка 2. плотная пластинка 3. наружная пластинка
3. подоциты: 1. ферментативный и структурный белок 2. фильтрационная щель 3. диафрагма

Подоциты имеют первичные отростки, называемые трабекулами, которые обертывают капилляры клубочков . [2] Трабекулы, в свою очередь, имеют вторичные отростки , называемые ножками или ножковыми отростками. [2] Ножки переплетаются, тем самым образуя тонкие щели, называемые фильтрационными щелями. [3] Щели покрыты щелевыми диафрагмами, которые состоят из ряда белков клеточной поверхности, включая нефрин , подокаликсин и P-кадгерин , которые ограничивают прохождение крупных макромолекул, таких как сывороточный альбумин и гамма-глобулин , и обеспечивают их сохранение в кровотоке. [11] Белки, необходимые для правильной работы щелевой диафрагмы, включают нефрин , [12] NEPH1 , NEPH2 , [13] подоцин , CD2AP . [14] и FAT1 . [15]

Белковый состав подоцитов и щелевой диафрагмы.

Небольшие молекулы, такие как вода , глюкоза и ионные соли, способны проходить через фильтрационные щели и образовывать ультрафильтрат в канальцевой жидкости , который далее перерабатывается нефронами для производства мочи .

Подоциты также участвуют в регуляции скорости клубочковой фильтрации (СКФ). Когда подоциты сокращаются, они вызывают закрытие фильтрационных щелей. Это снижает СКФ за счет уменьшения площади поверхности, доступной для фильтрации.

Клиническое значение

Морфологические закономерности повреждения подоцитов. [16]

Потеря отростков подоцитов (т. е. стирание подоцитов) является отличительным признаком болезни минимальных изменений , которую поэтому иногда называют болезнью отростков подоцитов. [17]

Нарушение фильтрационных щелей или разрушение подоцитов может привести к массивной протеинурии , при которой из крови теряется большое количество белка.

Примером этого является врожденное заболевание нефроз финского типа , которое характеризуется неонатальной протеинурией, приводящей к терминальной стадии почечной недостаточности . Было обнаружено, что это заболевание вызвано мутацией в гене нефрина .

В 2002 году профессор Мойн Салим из Университета Бристоля создал первую условно бессмертную линию клеток подоцитов человека. [18] [ необходимо дальнейшее объяснение ] Это означало, что подоциты можно было выращивать и изучать в лаборатории. С тех пор было сделано много открытий. Нефротический синдром возникает при разрушении барьера клубочковой фильтрации. Подоциты образуют один слой барьера фильтрации. Генетические мутации могут вызывать дисфункцию подоцитов, что приводит к неспособности барьера фильтрации ограничивать потерю белка с мочой. В настоящее время известно 53 гена, которые играют роль в генетическом нефротическом синдроме. [19] При идиопатическом нефротическом синдроме не известно ни одной генетической мутации. Считается, что он вызван неизвестным до сих пор циркулирующим фактором проницаемости. [20] Последние данные свидетельствуют о том, что фактор может высвобождаться Т-клетками или В-клетками, [21] [22] линии клеток подоцитов можно обрабатывать плазмой пациентов с нефротическим синдромом, чтобы понять специфические реакции подоцита на циркулирующий фактор. Растет количество доказательств того, что циркулирующий фактор может передавать сигналы подоциту через рецептор PAR-1 . [23] [ необходимо дополнительное объяснение ]

Наличие подоцитов в моче было предложено в качестве раннего диагностического маркера преэклампсии . [24]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ "Подоцит" в Медицинском словаре Дорланда
  2. ^ abc Ovalle WK, Nahirney PC (28 февраля 2013 г.). Электронная книга Netter's Essential Histology. Elsevier Health Sciences. ISBN 978-1-4557-0307-4. Получено 2 июня 2020 г. .
  3. ^ abc Lote CJ (2012). «Клубочковая фильтрация». Принципы почечной физиологии (5-е изд.). Нью-Йорк: Springer Science+Business Media. стр. 34. doi :10.1007/978-1-4614-3785-7_3. ISBN 978-1-4614-3784-0.
  4. ^ Wickelgren I (октябрь 1999). «Найдены первые компоненты для нового почечного фильтра». Science . 286 (5438): 225–226. doi :10.1126/science.286.5438.225. PMID  10577188. S2CID  43237744.
  5. ^ Löwik MM, Groenen PJ, Levtchenko EN, Monnens LA, van den Heuvel LP (ноябрь 2009 г.). «Молекулярно-генетический анализ генов подоцитов при фокальном сегментарном гломерулосклерозе — обзор». European Journal of Pediatrics . 168 (11): 1291–1304. doi :10.1007/s00431-009-1017-x. PMC 2745545 . PMID  19562370. 
  6. ^ ab Reiser J, Altintas MM (2016). "Подоциты". F1000Res . 5 : 114. doi : 10.12688 /f1000research.7255.1 . PMC 4755401. PMID  26918173. 
  7. ^ Histology image:22401lba от Vaughan, Deborah (2002). Система обучения гистологии: CD-ROM и руководство . Oxford University Press . ISBN 978-0195151732.
  8. ^ Nosek TM. "Эпителий; Типы клеток". Основы физиологии человека . Архивировано из оригинала 24 марта 2016 г.
  9. ^ Baek, J; Lee, YH; Jeong, HY; Lee, SY (сентябрь 2023 г.). «Контроль качества митохондрий и его новая роль в патогенезе диабетической болезни почек». Исследования почек и клиническая практика . 42 (5): 546–560. doi :10.23876/j.krcp.22.233. PMC 10565453. PMID  37448292. 
  10. ^ ab Blaine, J; Dylewski, J (16 июля 2020 г.). "Регуляция актинового цитоскелета в подоцитах". Клетки . 9 (7). doi : 10.3390/cells9071700 . PMC 7408282. PMID  32708597 . 
  11. ^ Jarad G, Miner JH (май 2009). «Обновление о барьере клубочковой фильтрации». Current Opinion in Nephrology and Hypertension . 18 (3): 226–232. doi :10.1097/mnh.0b013e3283296044. PMC 2895306. PMID  19374010 . 
  12. ^ Wartiovaara J, Ofverstedt LG, Khoshnoodi J, Zhang J, Mäkelä E, Sandin S, et al. (Ноябрь 2004 г.). «Нефриновые нити способствуют образованию пористого щелевого каркаса диафрагмы, как показала электронная томография». Журнал клинических исследований . 114 (10): 1475–1483. doi :10.1172/JCI22562. PMC 525744. PMID  15545998 . 
  13. ^ Neumann-Haefelin E, Kramer-Zucker A, Slanchev K, Hartleben B, Noutsou F, Martin K и др. (июнь 2010 г.). «Подход модельного организма: определение роли белков Neph как регуляторов морфогенеза нейронов и почек». Human Molecular Genetics . 19 (12): 2347–2359. doi :10.1093/hmg/ddq108. PMID  20233749.
  14. ^ Fukasawa H, Bornheimer S, Kudlicka K, Farquhar MG (июль 2009 г.). «Щелевые диафрагмы содержат белки плотных контактов». Журнал Американского общества нефрологии . 20 (7): 1491–1503. doi :10.1681/ASN.2008101117. PMC 2709684. PMID  19478094 . 
  15. ^ Ciani L, Patel A, Allen ND, ffrench-Constant C (май 2003 г.). «У мышей, лишенных гигантского протокадгерина mFAT1, наблюдаются аномалии почечных щелевых соединений и частично пенетрантный фенотип циклопии и анофтальмии». Molecular and Cellular Biology . 23 (10): 3575–3582. doi :10.1128/mcb.23.10.3575-3582.2003. PMC 164754 . PMID  12724416. 
  16. ^ Кутрим ÉMM, Невес PDMM, Кампос MAG, Вандерли, округ Колумбия, Тейшейра-Жуниор AAL, Мунис MPR; и др. (2022). «Коллапсирующая гломерулопатия: обзор распадающегося бразильского консорциума». Фронт Мед (Лозанна) . 9 : 846173. doi : 10.3389/fmed.2022.846173 . ПМЦ 8927620 . ПМИД  35308512. {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
    - Лицензия CC-BY 4.0
  17. ^ Виварелли М., Масселла Л., Руджеро Б., Эмма Ф. (февраль 2017 г.). «Болезнь минимальных изменений». Клинический журнал Американского общества нефрологов . 12 (2): 332–345. дои : 10.2215/CJN.05000516. ПМЦ 5293332 . ПМИД  27940460. 
  18. ^ Салим, Мойн А.; О'Хара, Майкл Дж.; Райзер, Йохен; Ковард, Ричард Дж.; Инвард, Кэрол Д.; Фаррен, Тимоти; Син, Чан Ин; Ни, Лан; Матиесон, Питер У.; Мандель, Питер (март 2002 г.). «Условно иммортализованная линия клеток подоцитов человека, демонстрирующая экспрессию нефрина и подоцина». Журнал Американского общества нефрологии . 13 (3): 630–638. doi : 10.1681/ASN.V133630 . ISSN  1046-6673. PMID  11856766.
  19. ^ Bierzynska, Agnieszka; McCarthy, Hugh J.; Soderquest, Katrina; Sen, Ethan S.; Colby, Elizabeth; Ding, Wen Y.; Nabhan, Marwa M.; Kerecuk, Larissa; Hegde, Shivram; Hughes, David; Marks, Stephen; Feather, Sally; Jones, Caroline; Webb, Nicholas JA; Ognjanovic, Milos (апрель 2017 г.). «Геномное и клиническое профилирование национальной когорты нефротического синдрома выступает за подход точной медицины к лечению заболеваний». Kidney International . 91 (4): 937–947. doi :10.1016/j.kint.2016.10.013. hdl : 1983/c730c0d6-5527-435a-8c27-a99fd990a0e8 . ISSN  1523-1755. PMID  28117080. S2CID  4768411.
  20. ^ Maas, Rutger J.; Deegens, Jeroen K.; Wetzels, Jack F. (2014). «Факторы проницаемости при идиопатическом нефротическом синдроме: исторические перспективы и уроки на будущее». Нефрология Диализ Трансплантация . 29 (12). academic.oup.com: 2207–2216. doi : 10.1093/ndt/gfu355 . PMID  25416821 . Получено 26 апреля 2023 г. .
  21. ^ Хакл, Агнес; Зед, Сейф Эль Дин Або; Дифенхардт, Пол; Бинц-Лоттер, Джулия; Эрен, Расмус; Вебер, Лутц Торстен (18 ноября 2021 г.). «Роль иммунной системы при идиопатическом нефротическом синдроме». Молекулярная и клеточная педиатрия . 8 (1): 18. дои : 10.1186/s40348-021-00128-6 . ISSN  2194-7791. ПМК 8600105 . ПМИД  34792685. 
  22. ^ May, Carl J.; Welsh, Gavin I.; Chesor, Musleeha; Lait, Phillipa J.; Schewitz-Bowers, Lauren P.; Lee, Richard WJ; Saleem, Moin A. (1 октября 2019 г.). «Человеческие клетки Th17 производят растворимый медиатор, который увеличивает подвижность подоцитов через сигнальные пути, имитирующие активацию PAR-1». American Journal of Physiology. Renal Physiology . 317 (4): F913–F921. doi :10.1152/ajprenal.00093.2019. ISSN  1522-1466. PMC 6843047 . PMID  31339775. 
  23. ^ May, Carl J.; Chesor, Musleeha; Hunter, Sarah E.; Hayes, Bryony; Barr, Rachel; Roberts, Tim; Barrington, Fern A.; Farmer, Louise; Ni, Lan; Jackson, Maisie; Snethen, Heidi; Tavakolidakhrabadi, Nadia; Goldstone, Max; Gilbert, Rodney; Beesley, Matt (март 2023 г.). «Стимуляция рецептора 1, активированного подоцитарной протеазой, у мышей вызывает очаговый сегментарный гломерулосклероз, отражающий сигнальные события при заболеваниях человека». Kidney International . 104 (2): 265–278. doi : 10.1016/j.kint.2023.02.031 . ISSN  0085-2538. PMC 7616342 . PMID  36940798. S2CID  257639270. 
  24. ^ Конечны А, Рыба М, Вартач Дж, Чижевска-Бучиньска А, Груби З, Виткевич В (2013). «Подоциты в моче — новый биомаркер преэклампсии?» (PDF) . Достижения клинической и экспериментальной медицины . 22 (2): 145–149. ПМИД  23709369.

Внешние ссылки