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人类和其他高等生物会产生非常少量的尿液

2019-07-29 11:49:03健康资讯

当我们喝少量时,我们产生的尿液较少。但这个过程如何受到监管?由MaxDelbrück分子医学中心(MDC)的Kai Schmidt-Ott教授领导的国际科学家小组现在阐明了肾脏如何集中尿液。

当水摄入量低时,人类和其他高等生物会产生非常少量的尿液。“为了帮助身体保留尽可能多的液体,肾脏的集水管系统内的尿液会重新吸收水分。这个过程至关重要,”MDC和Charité肾脏病学和医学重症监护室的Kai Schmidt-Ott教授解释道。 。

为了使这种重吸收起作用,围绕集合管的肾髓质必须积累大量的盐和尿素。只有这样,水才能跟随渗透梯度,并从集合管吸收进入肾髓质,最终重新进入循环。

GRHL2使收集导管细胞不可渗透

“这是我们第一次发现了一种重要的分子开关,能够在肾髓质中维持高盐浓度,”该研究的第一作者,MDC的Christian Hinze博士说。这种“转换”是蛋白质类似grainyhead 2,或GRHL2 - 一种可以控制基因活性的转录因子。

该分子在集合管细胞中产生,使这些细胞能够在尿液和髓质之间形成紧密的屏障。与来自柏林Charité的同事以及来自基尔,挪威和美国的研究人员一起,MDC科学家们现已在“美国肾脏病学会杂志”上发表他们的研究结果。

显示了两个收集管的横截面。组织蛋白用荧光染料着色:水通道蛋白2(红色),F-肌动蛋白(黄色),紧密连接蛋白1(绿色)和细胞核(DAPI,蓝色)。图片来源:Janett Ruffert,Kai Schmidt-Ott,MDC

转基因小鼠产生更多尿液

在收集管细胞培养物中进行的实验表明,GRHL2对细胞之间连接的渗透性具有显着影响。“通常,集合管细胞在尿液和周围组织之间形成紧密屏障,”Hinze博士说。“但缺乏GRHL2的细胞对某些物质具有渗透性。” 实验表明,收集缺乏分子GRHL2的导管细胞会变得渗漏,并使盐和尿素通过细胞与细胞的接触。

接下来,科学家们使用动物模型来测试这些发现是否可以外推到生物体。他们在肾脏的集合管系统中产生缺乏编码GRHL2的基因的小鼠。

施密特 - 奥特说:“这些转基因小鼠一见钟情,看起来很健康。” 他补充说,即使他们的肾脏看起来几乎完全正常; 只有在显微镜下才能看到集合管细胞比平常略小。“然而,遗传改变的小鼠产生的尿液比平常多,这种尿液也更稀释,”Hinze解释说。此外,科学家们发现他们肾脏的髓质区域含有的钠浓度降低。

当小鼠缺水时,肾脏失败了

一旦小鼠获得水有限,尿量增加就成了问题。他们的肌酐和尿素水平 - 肾功能的两个重要实验室指标 - 急剧上升。“似乎这些老鼠的肾脏都失败了,”欣泽说。

“通过这种方式,我们能够首次证明收集导管细胞屏障对维持肾脏间质中高浓度溶质的重要性,从而调节尿液浓度,”主要研究者Schmidt-Ott补充道。鉴于人体肾脏也产生GRHL2,研究人员预计这些结果将与人类相关。

GRHL2是新疗法的潜在目标

“我们发现的基本上是新的信息,我们现在可以用它来进一步研究像尿崩症这样的病症,这是人类严重且可能具有破坏性的疾病,”Schmidt-Ott说。这种疾病涉及肾脏排泄异常大量的尿液,导致经常需要排尿和饮用过量的液体。MDC的研究人员现在有兴趣了解是否可以控制GRHL2,以便有一天为患有水平衡障碍的患者提供更好的治疗选择。

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