Подоциты — это клетки капсулы Боумена в почках , которые окружают капилляры клубочка . 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 конкретно к подоцитам, которые представляют собой специализированные эпителиальные клетки, находящиеся в висцеральном слое капсулы.
Подоциты имеют длинные ножки , называемые ножками , в честь которых клетки и названы ( подо -+ -циты ). Цветоножки охватывают капилляры и оставляют между ними прорези. Кровь фильтруется через эти щели, каждая из которых известна как фильтрационная щель , щелевая диафрагма или щелевая пора . [2] Для того, чтобы ножки обволакивали капилляры и функционировали, требуется несколько белков. Когда дети рождаются с определенными дефектами этих белков, таких как нефрин и CD2AP , их почки не могут функционировать. У людей есть вариации в этих белках, и некоторые вариации могут предрасполагать их к почечной недостаточности в более позднем возрасте. Нефрин — это белок, похожий на молнию , который образует щелевидную диафрагму с промежутками между зубцами молнии, достаточно большими, чтобы пропускать сахар и воду, но слишком маленькими, чтобы пропускать белки. Дефекты нефрина являются причиной врожденной почечной недостаточности. CD2AP регулирует цитоскелет подоцитов и стабилизирует щелевую диафрагму. [3] [4]
Состав
Схема, показывающая основные физиологические механизмы работы почек.
Подоциты выстилают капсулы Боумена в нефронах почек. Отростки ножки, известные как ножки , которые отходят от подоцитов, обертываются вокруг капилляров клубочка , образуя фильтрационные щели. Ножки увеличивают площадь поверхности клеток, обеспечивая эффективную ультрафильтрацию . [5]
Ножки подоцитов переплетаются, образуя многочисленные фильтрационные щели вокруг клубочковых капилляров на электронной микрофотографии с увеличением 5000x.
Также появляется все больше свидетельств наличия в этих клетках большого количества мультивезикулярных телец и других лизосомальных компонентов, что указывает на высокую эндоцитарную активность.
Функция
Схема фильтрационного барьера (кровь-моча) в почках. А. Эндотелиальные клетки клубочка; 1. пора (fenestra). B. Базальная мембрана клубочка: 1. внутренняя пластинка редкая 2. плотная пластинка 3. наружная пластинка рара C. Подоциты: 1. ферментативный и структурный белок 2. фильтрационная щель 3. диафрагма
Подоциты имеют первичные отростки, называемые трабекулами, которые обертывают капилляры клубочков . [6] Трабекулы, в свою очередь, имеют вторичные отростки, называемые ножками. [6] Цветоножки переплетаются между собой, образуя тонкие промежутки, называемые фильтрационными щелями. [2] Щели закрыты 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. [7] Белки, необходимые для правильного функционирования щелевой диафрагмы, включают нефрин , [8] NEPH1 , NEPH2 , [9] подоцин , CD2AP . [10] и FAT1 . [11]
Белковый состав подоцитов и щелевой диафрагмы.
Малые молекулы, такие как вода , глюкоза и ионные соли, способны проходить через фильтрационные щели и образовывать ультрафильтрат в канальцевой жидкости , который далее перерабатывается нефроном с образованием 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 особенности повреждения подоцитов. [12]
Утрата отростков подоцитов стопы (т.е. стирание подоцитов) является признаком болезни минимальных изменений , которую поэтому иногда называют болезнью отростков стопы. [13]
Нарушение фильтрационной щели 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 гена нефрина .
В 2002 году профессор Мойн Салим из Бристольского университета создал первую условно иммортализованную клеточную линию подоцитов человека. [14] [ нужны дальнейшие объяснения ] Это означало, что подоциты можно было выращивать и изучать в лаборатории. С тех пор было сделано много открытий. Нефротический синдром возникает при нарушении клубочкового фильтрационного барьера. Подоциты образуют один слой фильтрационного барьера. Генетические мутации могут вызывать дисфункцию подоцитов, приводящую к неспособности фильтрационного барьера ограничивать потерю белка с мочой. В настоящее время известно 53 гена, играющих роль в генетическом нефротическом синдроме. [15] При идиопатическом нефротическом синдроме не существует известных генетических мутаций. Считается, что это вызвано неизвестным до сих пор фактором циркулирующей проницаемости. [16] Недавние данные свидетельствуют о том, что фактор может высвобождаться Т-клетками или В-клетками, [17] [18] клеточные линии подоцитов можно обрабатывать плазмой пациентов с нефротическим синдромом, чтобы понять специфические реакции подоцитов на циркуляционный фактор. Появляется все больше доказательств того, что фактор циркуляции может передавать сигналы подоцитам через рецептор PAR-1. [19] [ нужны дополнительные пояснения ]
Наличие подоцитов в моче было предложено в качестве раннего диагностического маркера преэклампсии . [20]
^ abc Lote CJ (2012). «Клубочковая фильтрация». Принципы физиологии почек (5-е изд.). Нью-Йорк: Springer Science + Business Media. п. 34. дои : 10.1007/978-1-4614-3785-7_3. ISBN 978-1-4614-3784-0.
^ Викельгрен I (октябрь 1999 г.). «Найдены первые компоненты для нового почечного фильтра». Наука . 286 (5438): 225–226. дои : 10.1126/science.286.5438.225. PMID 10577188. S2CID 43237744.
^ Лёвик М.М., Гроенен П.Дж., Левченко Е.Н., Монненс Л.А., ван ден Хеувел LP (ноябрь 2009 г.). «Молекулярно-генетический анализ генов подоцитов при фокально-сегментарном гломерулосклерозе - обзор». Европейский журнал педиатрии . 168 (11): 1291–1304. дои : 10.1007/s00431-009-1017-x. ПМЦ 2745545 . ПМИД 19562370.
^ Носек ТМ. «Эпителий; Типы клеток». Основы физиологии человека . Архивировано из оригинала 24 марта 2016 года.
^ ab Ovalle WK, Nahirney PC (28 февраля 2013 г.). Электронная книга Неттера «Основная гистология». Elsevier Науки о здоровье. ISBN978-1-4557-0307-4. Проверено 2 июня 2020 г.
^ Джарад Дж., Майнер Дж. Х. (май 2009 г.). «Обновленная информация о барьере клубочковой фильтрации». Современное мнение по нефрологии и гипертонии . 18 (3): 226–232. дои : 10.1097/mnh.0b013e3283296044. ПМЦ 2895306 . ПМИД 19374010.
^ Вартиоваара Дж., Офверстедт Л.Г., Хошнуди Дж., Чжан Дж., Мякеля Э., Сандин С. и др. (ноябрь 2004 г.). «Нити нефрина способствуют образованию пористого каркаса щелевой диафрагмы, как показала электронная томография». Журнал клинических исследований . 114 (10): 1475–1483. дои : 10.1172/JCI22562. ПМК 525744 . ПМИД 15545998.
^ Нойманн-Хефелин Э, Крамер-Цукер А, Сланчев К, Хартлебен Б, Ноутсу Ф, Мартин К и др. (июнь 2010 г.). «Подход к модельному организму: определение роли белков Neph как регуляторов морфогенеза нейронов и почек». Молекулярная генетика человека . 19 (12): 2347–2359. дои : 10.1093/hmg/ddq108. ПМИД 20233749.
^ Фукасава Х., Борнхеймер С., Кудличка К., Фаркухар М.Г. (июль 2009 г.). «Щелевые диафрагмы содержат белки плотных контактов». Журнал Американского общества нефрологов . 20 (7): 1491–1503. дои : 10.1681/ASN.2008101117. ПМК 2709684 . ПМИД 19478094.
^ Чиани Л., Патель А., Аллен Н.Д., французский Констант С (май 2003 г.). «Мыши, у которых отсутствует гигантский протокадгерин mFAT1, демонстрируют аномалии соединения почечных щелей и фенотип частично проникающей циклопии и анофтальмии». Молекулярная и клеточная биология . 23 (10): 3575–3582. дои : 10.1128/mcb.23.10.3575-3582.2003. ПМК 164754 . ПМИД 12724416.
^ Кутрим ÉMM, Невес PDMM, Кампос MAG, Вандерли, округ Колумбия, Тейшейра-Жуниор AAL, Мунис MPR; и другие. (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
^ 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.
^ Салим, Мойн А.; О'Хара, Майкл Дж.; Райзер, Йохен; Кауард, Ричард Дж.; Внутри, Кэрол Д.; Фаррен, Тимоти; Син, Чан Ин; Ни, Лан; Мэтисон, Питер В.; Мандел, Питер (март 2002 г.). «Условно иммортализованная клеточная линия подоцитов человека, демонстрирующая экспрессию нефрина и подоцина». Журнал Американского общества нефрологов . 13 (3): 630–638. дои : 10.1681/ASN.V133630 . ISSN 1046-6673. ПМИД 11856766.
^ Маас, Рутгер Дж.; Дигенс, Йерун К.; Ветцелс, Джек Ф. (2014). «Факторы проницаемости при идиопатическом нефротическом синдроме: исторические перспективы и уроки на будущее». Нефрология Диализная трансплантация . Academic.oup.com. 29 (12): 2207–2216. дои : 10.1093/ndt/gfu355 . Проверено 26 апреля 2023 г.
^ 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.
^ Мэй, Карл Дж.; Валлийский, Гэвин И.; Чесор, Муслиха; Лайт, Филиппа Дж.; Шевиц-Бауэрс, Лорен П.; Ли, Ричард У.Дж.; Салим, Мойн А. (1 октября 2019 г.). «Клетки Th17 человека вырабатывают растворимый медиатор, который увеличивает подвижность подоцитов посредством сигнальных путей, имитирующих активацию PAR-1». Американский журнал физиологии. Почечная физиология . 317 (4): Ф913–Ф921. дои : 10.1152/ajprenal.00093.2019. ISSN 1522-1466. ПМК 6843047 . ПМИД 31339775.
^ 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
Анатомическое фото: Мочевая система/млекопитающее/vasc1/vasc1 - Сравнительная органология Калифорнийского университета в Дэвисе - «Млекопитающее, почечная сосудистая сеть (EM, высокий)»
Гистологическое изображение: 22401loa - Система обучения гистологии Бостонского университета - «Ультраструктура клетки: подоциты и клубочковые капилляры»