研究阐明了糖在常见肾脏疾病中的作用
![An illustration shows fluid absorption and cyst expansion in kidney organoids infected with polycystic kidney disease (PKD). The outward-facing proximal tubular epithelial cells (green) absorb fluid, generating pressure that causes expansion and stretching of the epithelium, creating cysts. It is unclear why normal epithelial cells resist cyst formation. Credit: Benjamin Freedman Lab / University of Washington School of Medicine 研究阐明了糖在常见肾脏疾病中的作用](https://scx1.b-cdn.net/csz/news/800a/2023/study-illuminates-suga.jpg)
在一个新的实验室环境中对肾脏类器官的研究可能对多囊肾病(PKD)的治疗有下游影响,这是一种无法治愈的疾病全世界超过1200万人.
这项研究的一个关键发现是:糖似乎在PKD的标志——充满液体的囊肿的形成中起着作用。在人类中,这些囊肿长大到足以损害肾脏功能最终导致器官衰竭,需要透析治疗或移植。
研究结果发表在自然通讯.该研究的共同主要作者是Sienna Li和Ramila Gulieva,他们是美国科学院实验室的研究科学家本杰明·弗里德曼他是华盛顿大学医学院的肾脏学研究员。
“糖的吸收是肾脏一直在做的事情,”共同资深作者弗里德曼说。“我们发现,增加培养皿中糖的含量会导致囊肿膨胀。当我们使用已知的药物来阻止肾脏中糖的吸收时,它阻止了这种肿胀。但我认为这与血糖水平关系不大,而与如何联系更密切肾细胞摄入糖——在这个过程中,糖似乎失控了,产生了囊肿。”
多年来弗里德曼一直在研究类器官的PKD多能干细胞.类器官类似于微型肾脏:它们包含过滤功能细胞与管道相连,可以对感染和治疗做出反应,就像人类肾脏的反应一样。
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虽然他的团队可以培养出引起PKD囊肿的类器官,但这些囊肿的形成机制尚不清楚。在这项研究中,研究人员重点研究了肾脏内液体的流动是如何导致PKD的。
为了做到这一点,他们发明了一种新的工具,将一个肾脏瀑样用微流控芯片这使得水,糖,氨基酸和其他营养物质流经经过基因编辑模拟PKD的类器官。
Freedman解释说:“我们预计类器官中的PKD囊肿在流量下会变得更糟,因为这种疾病与我们正在探索的生理流量有关。”“令人惊讶的是,囊肿肿胀的过程涉及吸收:通过囊肿外的细胞向内吸收液体。这与通常认为的相反,通常认为囊肿是通过将液体向外通过细胞形成的。这是思考囊肿形成的一种全新方式。”
在芯片中,研究人员观察到PKD囊肿壁的细胞在伸展和膨胀时面向外,这样细胞的顶部就在囊肿的外面。这种倒置的排列方式——这些细胞在活体肾脏中是朝内的——表明囊肿的生长是通过吸收富含糖的液体,而不是通过分泌这种液体。
这一观察为研究人员提供了有关类器官囊肿如何形成的更多信息,这一发现还需要在体内进一步测试。同样,糖水平驱动囊肿发展的事实指出了新的潜在治疗方案。
“实验结果意义重大,因为有一整类分子可以阻断糖在肾脏中的吸收,是许多疾病的有吸引力的治疗方法,”弗里德曼说。“它们还没有经过测试,但我们认为这是一个概念证明,这些药物可能有助于PKD患者。”