Pôvod kmeňových/progenitorových buniek v obličkách dospelých
Mar 21, 2022
Kontakt:joanna.jia@wecistanche.com/ WhatsApp: 008618081934791
ČASŤ Ⅱ: Kmeňová/progenitorová bunka v obličkách: charakteristiky, navádzanie, koordinácia a údržba
Jiewu Huang, Yaozhong Kong, Chao Xie a Lili Zhou
KLIKNITE SEM PRE PARTNERSTVO Ⅰ
Kmeňové/progenitorové bunky derivované z obličiek
Mnohé štúdie preukázaliobličky-odvodenékmeňové/progenitorové bunkyu dospeléhoobličky, z ktorých väčšina exprimuje MSC markery, ako je CD44, aobličkymarkery embryonálnych kmeňových buniek (ESC), ako sú CD24 a Pax-2, ale nie markery špecifické pre líniu [5,9,22,24,57, 58], by sa mohli samoobnoviť a diferencovať na mezodermálne línie vrátane adipogénnych osteogénne a chondrogénne línie. Existujú rozdiely vkmeňové/progenitorové bunkyv rôznych oblastiachobličky(obr. 1).
Renálne kmeňové/progenitorové bunky v glomeruloch
Rezidentkmeň/progenitorbunky s mezenchymálnymi fenotypmi boli nájdené v glomeruloch dospelých myší a ľudí [59, 60]. Tieto bunky sa môžu za určitých kultúrnych podmienok diferencovať na mezodermálne línie, endotelové bunky, podocyty a mezangiálne bunky. Odlišné od ostatnýchobličky-odvodené kmeňové/progenitorové bunky, neexprimujú CD133. Tieto bunky nielenže vykazujú fenotyp MSC, ale tiež exprimujú ESC markery CD24 a Pax-2 [5, 9,57], ktoré sú negatívne v BMSC. Zistilo sa, že bunky podobné CD24tCD133 plus -MSC v Bowmanovej kapsule patria medzi obličkové bunkykmeňové/progenitorové bunky[21, 22], ale bunky CD133 plus v glomeruloch neexprimujú markery CD24 a MSC a nemôžu sa samoobnoviť [59]. Na identifikáciu pôvodu týchto buniek podobných CD24tCD133-MSC ich Bruno a spol. izolovali v glomerulách explantovanej obličky od mužského darcu transplantovaného príjemkyni a zistili, že v chromozóme nie je dvojitý chromozóm X 48-vybrali bunky podobné MSC. Preto verili, že tieto bunky súobličky-rezidentné MSC skôr ako BMSC smerujúce doobličky. Ďalší článok ukazuje, že hoci rezidentobličkyMSC z glomerulov sa môžu diferencovať na mezodermálne línie, sú odlišné od BMSC. V porovnaní s BMSC, rezidentobličkyMSC vykazujú skôr mineralizované uzliny než mineralizáciu celej monovrstvy po diferenciácii na osteogénne línie. Okrem toho adipogénna diferenciácia vobličky-rezidentné MSC sa zdajú byť menej účinné [60] a tiež sa nepriamo zistilo, že tieto kmeňové bunky nepochádzajú z kostnej drene.
Renálne kmeňové/progenitorové bunky v Bowmanovej kapsule
Mnohé štúdie potvrdili existenciu buniek CD24tCD133t v Bowmanovej kapsule, najmä v močovom póle Bowmanovej kapsuly. V porovnaní so všetkými ostatnými parenchymálnymi bunkamiobličkyvykazujú vyššiu odolnosť voči škodlivým činiteľom [20, 21, 61-63]. Ich zdroj môžeme rozlíšiť podľa obličkovýchkmeňové/progenitorové bunkyv Bowmanovej kapsule expresne CD106, alekmeňové/progenitorové bunkyv tubuloch nie. Okrem toho bunky CD133tCD24tCD106t vykazujú vyššiu rýchlosť proliferácie ako bunky s negatívnou expresiou CD106. Tieto bunky s expresiou CD133*CD24tCD106t preferujú diferenciáciu smerom k fenotypom podocytovej línie. tubulárne li a tento kontrast, By .] CD133*CD24tCD106-bunky preferujú hlavne diferenciáciu tubulárnej línie [21]. Bunky CD133*CD24'CD106* sa primárne nachádzajú v močovom póle Bowmanovej kapsuly, zatiaľ čo bunky CD133*CD24'CD106- sú väčšinou exprimované v proximálnych tubuloch, takže sú blízko seba. Schopnosti sebaobnovy a diferenciácie buniek CD133tCD24tCD106- sú menšie ako u buniek CD106*. Obidve však exprimujú vimentín, cytokeratín 7 a cytokeratín 19, čo zdôrazňuje podobnosť medzi týmito dvoma bunkami [64]. Bunky CD133'CD24 plus CD106- môžu pochádzať z buniek CD133tCD24'CD106*, čo predstavuje odhodlanejší krok smerom k úplnej diferenciácii na tubulárnu líniu [21].
cistanche herbamôže liečiťobličkychorobazlepšiťfunkcie obličiek
Renálnakmeň/progenitor bunkyv Bowmanovej kapsule sú špeciálnym typom parietálnych epitelových buniek, ktoré vykazujú vysoký potenciál samoobnovy a mnoholíniovej diferenciácie a exprimujúobličkyESC ako aj MSC marker CD44, ale nie markery špecifické pre líniu [20, 22, 65]. Tieto bunky tiež exprimujú transkripčné faktory špecifické pre kmeňové bunky Oct-4 a Bmi-1[22]. Oct-4 sa normálne exprimuje v ESC, aby sa zachoval ich nezrelý stav a je potrebný na pluripotencia zárodočných buniek [66]. Bmi{11}} je kritickým faktorom pri udržiavaní schopnosti sebaobnovy dospelýchkmeňové/progenitorové bunky. Knockout Bmi-1 v obličkáchkmeňové/progenitorové bunkyby viedlo k ich apoptóze a zníženiu ich schopnosti sebaobnovy [67]. Najmä schopnosti sebaobnovy a diferenciácie sú odlišné vzhľadom na lokalitu. Bunky bližšie k močovému pólu Bowmanovho puzdra majú väčšiu schopnosť diferenciácie a proliferácie ako tie, ktoré sú bližšie k vaskulárnemu pólu [20]. Pretože obličkovékmeňové/progenitorové bunkyv Bowmanovom kapsulovom expreseobličkyESC markery, preto sa tiež považujú za zvyškovéobličkykmeňové/progenitorové bunkyskôr ako BMSC.
Obr.1 Viacpočetné kmeňové/progenitorové bunky v obličke, ktoré sa nachádzajú v obličke in situ alebo pochádzajú z obehu, najmä kostnej drene.Okrem toho sú v nich rozdielyobličky-odvodenékmeňové/progenitorové bunkyvzhľadom na ich polohu.Kmeňové/progenitorové bunkyv glomeruloch sú bunky podobné CD24 plus CD133-MSC. CD133 plus CD24*CD106 plus -kmeňové/progenitorové bunkysa primárne nachádzajú v močovom póle v Bowmanovej kapsule. Tie bunky bližšie k močovému pólu majú viac aktivít ako tie, ktoré sú bližšie k cievnemu pólu. Bunky CD133CD24 plus CD1067 sú v tubuloch, najmä v proximálnych tubuloch, s menším počtom mitochondrií a menšou cytoplazmou a bez kefového lemu ako iné tubulárne epitelové bunky. Okrem toho sa v tubuloch nachádzajú aj bunky CD90 plus Pax-2tCD133--MSC, Pax-2 plus bunky podobné tubulom a bunky Pax-8 plus. Je pozoruhodné, že bunky Sox9Lgr4CD133 plus Pax{13}}, primárne umiestnené v proximálnych tubuloch s epitelovou polaritou a kefkovým lemom, sa mohli diferencovať na proximálny tubul, Henleovu slučku a segmenty distálneho tubulu, ale nie na zberný kanálik. V segmente S3 nefrónu je skupina Pax-2*kmeňové/progenitorové bunky, ktoré majú dokonalé opravné schopnosti, hoci majú nezrelý fenotyp podobný tubulárnemu epitelu. Renálna papila je tiež výklenok pre navádzanie obličkových kmeňových/progenitorových buniek. Tieto bunky CD24CD133 plus vretenovitého tvaru sú primárne umiestnené vo veľmi vonkajšej časti papily, ktorá je v tesnej blízkosti tubulov. Okrem toho existujú aj pericyty a CD133 plus -obličky- rezidentné MSC blízko cievy v interstíciu
Renálne kmeňové/progenitorové bunky v tubuloch a interstíciu v kortexe
Existujúkmeňové/progenitorové bunkyv tubuloch, najmä proximálnych tubuloch [5, 11, 21, 24,64,68]. Väčšina z nich je schopná diferencovať sa na tubulárne epitelové bunky a dokonca by sa mohla diferencovať na mezodermálne línie, ako sú adipogénne, osteogénne a chondrogénne línie. Ale stále má rozdiely. Štúdia ukazuje, že tieto bunky exprimujú renálne ESC markery, ako je Pax-2, a majú vretenovú morfológiu. Tieto bunky majú pozitívnu expresiu CD90 a CD44, ale sú CD{10}}negatívne [5]. Iné štúdie to ukazujúkmeňové/progenitorové bunkyv tubuloch sú Pax{0}}, ako aj niektoré markery MSC pozitívne, hoci medzi nimi a inými tubulárnymi bunkami nie je žiadny morfologický rozdiel [11]. Štúdia tiež ukazuje, že exprimujú MSC markery CD44 a obličkykmeňová/progenitorová bunkaznačka Pax-8. Majú silnú schopnosť samoobnovy a diferenciácie na tubulárne epitelové bunky. Je zaujímavé, že mohli byť tiež indukované k diferenciácii na mezodermálne línie in vitro [24].
Väčšina štúdií ukázala, že existujú CD24'CD133*-kmeňové/progenitorové bunkyv tubuloch, ktoré môžu regenerovať tubulárne bunky a zlepšiť funkciu obličiek poobličkyzranenie [21,63,64,69]. Majú schopnosť samoobnovy a diferenciácie na tubulárne bunky [21]. Hoci sú Pax-2 a CD44 negatívne, môžu exprimovať vimentín, cytokeratín 7 a cytokeratín 19, z ktorých žiadny nie je exprimovaný v diferencovaných proximálnych epiteliálnych bunkách [63, 64]. Ba čo viac, v porovnaní s tubulárnymi epitelovými bunkami majú menej mitochondrií a menej cytoplazmy a nemajú kefový lem. Niektorí vedci si myslia, že existuje aj možnosť, že tento fenotyp je výsledkom straty kefového lemu v dôsledku dediferenciácie týchto buniek smerom k mezenchymálnemu fenotypu. V dôsledku toho by sa tieto bunky mohli bežne mylne považovať za obličkovékmeňové/progenitorové bunkyv tubuloch [63,69].
Zistilo sa, že bunky Sox9* sú u dospelýchobličky, ktoré vlastnia vysokú kapacitu proliferácie a diferenciácie mezodermálnej línie [70]. Títokmeňové/progenitorové bunkysú primárne lokalizované v proximálnych tubuloch a majú epitelovú polaritu a kefkové lemovanie [68]. Tieto bunky exprimujú CD133 a Lgr4, markery progenitorových buniek, ale majú negatívnu expresiu Pax-2 alebo bežné MSC markery. Mohli by sa rozlíšiť na proximálne tubuly, Henleovu slučku a segmenty distálnych tubulov, ale nie na zberné kanáliky. Sox9t bunky sa nachádzajú v ranom štádiuobličkyvývoj a po narodení rýchlo miznú. Majú vysokú schopnosť proliferácie a sú hlavným prispievateľom k oprave v tubuloch poobličkyzranenie. Pretože väčšina epitelových buniek okrem buniek v zberných kanálikoch a glomerulách je potomkami buniek Sox9t vobličkyŠtúdie majú rôzne argumenty o náraste buniek Sox9 plus poobličkyzranenie. Myslia si, že hoci väčšina potomkov buniek Sox9t už normálne neexprimuje gén Sox9obličky, aktivuje sa poobličkyzranenie. Vedci si myslia, že de novo aktivácia Sox9 skôr ako rozšírenie populácie Sox9t viac prispieva k obnoveobličky[68, 70, 71].
Bunky Pax{0}}t sa našli v segmente S3 nefrónu, ktorý sa vyznačuje nezrelým fenotypom tubulárnych epitelových buniek a expresiou markerov progenitorových a mezenchymálnych buniek. Tieto bunky majú schopnosť samoobnovy, diferenciácie a opravy tkaniva. Môžu rekonštituovať trojrozmerné štruktúry podobné nefrónu, vrátane glomerulov, proximálnych tubulov, Henleho slučky, distálnych tubulov a zberných kanálikov, ale nie vaskulatúry. Mohli by tiež migrovať do poranených oblastí a diferencovať sa na zrelé tubulárne epiteliálne bunky in vivo [3, 72, 73].
CD133* bunky s MSC aobličkyESC markery sa nachádzajú v interstíciu u dospelýchobličkykôra. Tieto bunky sa môžu diferencovať na epitelové alebo endotelové bunky a rásť do tubulárnych štruktúr alebo funkčných ciev, ale majú obmedzenú schopnosť sebaobnovy [10]. Pretože neexprimujú hematopoetické markery CD34 a CD45, môžu byťobličkypôvodu. Bolo však tiež navrhnuté, že tieto bunky môžu pochádzať z populácie získanej z kostnej drene, ktorá je domovomobličkypred dlhým časom. Preto stratili svoje markery hematopoetickej línie.
cistanche tubulosapreobličky
Renálne kmeňové/progenitorové bunky v papile a interstíciu drene
Renálna papila je výklenok pre obličky dospelýchkmeňové/progenitorové bunky[15,18, 74-76]. Tieto bunky CD24*CD133* vretenovitého tvaru spolu exprimujú markery MSC, ako je antigén kmeňových buniek-1 (Sca{8}}) a epitelové proteíny, majú vysokú aktivitu telomerázy a môžu sa diferencovať na mezodermálne línie a endotelové bunky [15,18]. Tieto bunky sa nachádzajú hlavne vo vonkajšej časti papily, v tesnej blízkosti tubulov a niektoré susedia s tubulárnym bazálnym povrchom. Tieto bunky sa v menšej miere nachádzajú aj v kôre a dreni [15]. Po poranení obličiek sa množia a migrujú do poranených oblastí, aby opravili tubuly, hoci ich generačná kapacita je obmedzená.
Lee a spol. tiež zistil, že existujú niektoré bunky vretenovitého tvaru sobličkyESC markery v interstíciu drene. Tieto bunky sa mohli in vitro diferencovať na endotelové, osteoblastické a tubulárne epitelové línie. Okrem toho sú schopné diferencovať sa na endotelové bunky a tubulárne bunky a zachovať funkciu obličiek po ischemickom poškodení obličiek [19].
Zostávajúce embryonálne obličkové kmeňové/progenitorové bunky
Renálne progenitorové bunky v ľudských embryonálnych bunkáchobličkyex-press CD24 a CD133 a majú schopnosti sebaobnovy a multi-líniovej diferenciácie. Ako väčšina obličkovýchkmeňové/progenitorové bunkytieto bunky exprimujú MSC aobličkyESC markery, ale nie hematopoetické markery ako CD45. Konštruujú ľudský primordiálny nefrón v ranom štádiu, ale postupne miznú počas vývoja nefrónu, zatiaľ čo zvyšokobličkyESC, ktoré sa nachádzajú predovšetkým v močovom póle Bowmanovej kapsuly predstavujú<2% of="" whole="" cells="" in="" the="" adult="">obličky[23]. Tieto bunky sa však môžu diferencovať na mnoho druhovobličky-rezidentné bunky a dokonca aj do mezodermálnych línií. Po AKI by podávanie renálnych progenitorových buniek mohlo zvýšiť opravu tkaniva a vyvolať obnovu renálnej funkcie, ako aj štruktúry. Pretože väčšina obličkovýchkmeňové/progenitorové bunkyvykazujú podobný fenotyp ako embryonálnyobličkykmeňové/progenitorové bunkyobličkové CD24tCD133kmeňové/progenitorové bunkyu dospeléhoobličkyvšetky môžu byť odvodené z renálnych ESC [23].
Renálne kmeňové/progenitorové bunky a MSC rezidentné v obličkách
Rezidentné MSC boli izolované aj od dospelýchobličky. Ich vlastnosti sú podobné charakteristikám ESC. Tieto bunky sú schopné diferencovať sa na širokú škálu línií, vrátane mezodermálnych línií, endotelových buniek a fibroblastov produkujúcich erytropoetín. Poobličkyzranenia, migrujú doobličkya podporujú obnovu funkcie obličiek [77-79]. Niektorí vedci sa domnievajú, že obličky podobné MSCkmeňové/progenitorové bunkyu embryonálnych a dospelýchobličkysú iba rezidentnými MSC vobličkyvrátane glomerulov, tubulov, interstícia a papily [13]. Okrem toho sa navrhlo, že MSC rezidentné v obličkách sú odvodené z perivaskulárnych buniek [60], čo by vysvetľovalo, prečo obličkykmeňové/progenitorové bunkymôžu byť izolované z mnohých častíobličkya ich vzhľad podobný MSC.
Pericyty, čo sú vaskulárne nástenné bunky s funkciou angiogenézy vobličky[80], modulujú fenotyp endotelu a zloženie extracelulárnej matrice na stabilizáciu ciev. Mesangiálne bunky sú opísané ako pericyty špecifické pre glomeruly [81]. Je potrebné poznamenať, že niektoré markery pericytov, ako napríklad CD146 a CD73, sú tiež exprimované v MSC [13]. Preto sa pericyty, ktoré vykazujú potenciál diferenciácie mezodermálnej línie, považujú za obličkovékmeňové/progenitorové bunkya považované za rezidentné MSC okolo stien kapilár [13, 82-84].
Niektoré Gli1 plus bunky okolo vaskulatúry exprimujúce typické MSC markery sa považujú za nezrelé pericyty. Majú schopnosť mezodermálnej diferenciácie vobličkya veľkou mierou k tomu prispieťobličkyfibróza. Bolo zistené, že približne 45 percent myofibroblastov vobličkysú odvodené z týchto buniek podobných Glil* MSC[80]. Ďalšia štúdia tiež ukázala, že pericyty sú hlavným zdrojom myofibroblastov vobličky[85]. Tieto naznačujúkmeňové/progenitorové bunkymôže mať okrem opravy aj zlé vedľajšie účinky.
výhody stonky cistanchepreobličky
Cirkulujúce kmeňové/progenitorové bunky odvodené z kostnej drene smerujúce k dospelej obličke
Pochádza z kostnej drenekmeňové/progenitorové bunky(BMDC) sa môžu uvoľniť z kostnej drene do periférnej krvi a potom sa presunúť do poškodenej oblasti, aby sa zlepšila funkcia obličiek po priťahovaní rôznych rastových faktorov a zápalových cytokínov uvoľnených z poškodenej oblasti [53,{1} }]. Bolo hlásené, že u pacientov mužského pohlavia, ktorí dostali aobličkypo transplantácii od darcu, existuje niekoľko BMDC s chromozómom Y vobličkys expresiou fenotypu tubulárnych epitelových buniek alebo podocytov. To dokazuje, že cirkulujúce BMDC môžu byť domovomobličkya diferencujú sa na tubulárne epitelové bunky a podocyty [91]. Imasawa a kol. tiež zistili, že po injekcii BMDC značených zosilneným zeleným fluorescenčným proteínom (EGFP) do chvostovej žily a následnej dostatočnej perfúzii s PBS na odstránenie cirkulujúcich buniek EGFP plus v glomeruloch, zostávajúce bunky EGFP plus vykazujú niekoľko charakteristík a markerov glomerulárnych mezangiálnych buniek. Ich počet sa zvyšuje v závislosti od času, čo naznačuje, že BMDC vlastnia schopnosť migrovať doobličkya transdiferenciovať na mezangiálne bunky poobličkyzranenie [92].
Uvádza sa, že BMDC môžu fúzovať so somatickými bunkami [93, 94], čo môže tiež viesť k prítomnosti markerov BMDC a markerov somatických buniek v rovnakých bunkách. Tieto štúdie však nemôžu objasniť, či endotelové bunky, tubulárne epitelové bunky, podocyty a glomerulárne mezangiálne bunky zistené v tejto štúdii pochádzajú z transdiferenciácie alebo bunkovej fúzie [91, 92, 95-99]. Na zodpovedanie tejto otázky štúdia uskutočnila transplantáciu kostnej drene zo samíc myší do samcov myší Fah-/-. Prítomnosť hostiteľského markerového chromozómu Y v tubuloch Fah*, donorového markera, by naznačovala bunkovú fúziu. Štúdia ukazuje, že najmenej polovica tubulárnych epiteliálnych buniek získaných z kostnej drene je generovaná bunkovou fúziou. Tubulárne epitelové bunky Fah plus Y však môžu byť tiež generované bunkovou fúziou, a nie priamou transdiferenciáciou BMDC, pretože to môže byť výsledkom zníženého delenia, straty chromozómu Y alebo umelých obmedzení analýzy tkanivových rezov. 100].
Po podaní samčích myších HSC samiciam ischemických myší existujú niektoré bunky vykazujúce fenotyp renálnych proximálnych tubulárnych buniek a nesúce chromozóm Y, čo naznačuje, že HSC by sa mohli rekrutovať a transdiferencovať do tubulárnych epitelových buniek [87, 101, 102]. Ďalšia štúdia ukazuje, že HSC sa môžu transdiferencovať aj na glomerulárne mezangiálne bunky [103]. Pretože frekvencia bunkovej fúzie je zriedkavá na 10 stupňov buniek kostnej drene a počet buniek odvodených od HSC výrazne prevyšuje frekvenciu bunkovej fúzie, vedci sa domnievajú, že je nepravdepodobné, že by sa HSC podieľali na bunkovej fúzii, hoci to nemôže byť úplne vylúčené [87]. Ikarashi a kol. zistili, že po podaní EGFP plus buniek kostnej drene v modeli potkanov s progresívnou glomerulosklerózou niektoré glomerulárne endotelové bunky exprimujú markery endotelových buniek PECAM-1 alebo RECA-1 s kolokalizáciou EGFP, čo naznačuje zapojenie EPC v premene glomerulárnych endotelových buniek [104]. Iné štúdie tiež ukazujú, že EPC u zranenýchobličkyby sa mohli diferencovať na endotelové bunky a prispieť k prestavbe glomerulárnych kapilár [89, 105-107]. Výskumníci sa domnievajú, že bunky odvodené od EPC sú náchylné skôr na transdiferenciáciu ako na bunkovú fúziu, pretože bunková fúzia je udalosť s veľmi nízkou frekvenciou. Počet buniek odvodených od EPC značne prevyšuje frekvenciu bunkovej fúzie. Okrem toho by bunková fúzia viedla k strate funkcie buniek a nižšej expresii EGFP, čo je v rozpore s jeho významnými terapeutickými účinkami (104). Ezquerra a kol. zistili, že po injekcii EGFP plus -BMSC do chvostovej žily majú renoprotektívny účinok na myši s diabetickou nefropatiou. EGFP plus -BMSC sa nachádzajú vobličkydiabetických myší, zatiaľ čo u normálnych myší sú nedetekovateľné, čo naznačuje, že zranenéobličkymohli získať BMSC [41]. Ďalšia štúdia ukazuje, že po transplantácii kostnej drene EGFP-pozitívnych potkanov potkanom divokého typu sa BMSC transdiferencuje na mezangiálne bunky, aby poskytla štrukturálnu podporu glomerulárnym kapiláram [108]. Ďalšie štúdie tiež ukazujú, že BMSC sú schopné transdiferenciovať sa na podocyty, mezangiálne bunky, tubulárne epitelové bunky atď. in vitro aj vivo [88,{5}}]. Hoci bunková fúzia je nízkofrekvenčný jav a je v rozpore s významnými terapeutickými účinkami, nemožno ju úplne vylúčiť, ak ju považujeme za spôsob opravy.
rastlina cistanchepreobličky
