足细胞的转基因策略研究损失和再生

文摘

肾脏足细胞死亡和再生是主要话题研究但仍有争议。在人类获得的数据证明细胞的存在在肾小球囊,足突细胞祖细胞的行为在体外而在在活的有机体内足突细胞损伤的小鼠模型xenotrasplanted人为人口。然而,这足水库仍然是难以捉摸的小鼠模型中,它可能会更容易学习。转基因模型可以是一个强大的工具来识别这个人口和更好地理解其在生理和病理条件下动力学和层次结构。事实上,利用转基因方法允许检测,在单细胞水平,运动,细胞死亡和替换。此外,通过血统追踪现在可以识别特定的人口增长和指出克隆扩张期间或之后的再生过程。然而,转基因策略应用到研究肾小球再生需要标记明确识别的搜索这祖人口。实现这一目标将导致肾小球的深刻理解的生物过程,这是再生和澄清如何不同的细胞池接口在这个阶段。这里我们讨论策略使用和新方法在转基因模型完成研究足突细胞损失和随后的替代。

1。介绍

的一个关键因素,肾元滤过屏障是一家专业上皮细胞足突细胞。绝大多数肾疾病从足细胞的功能障碍或丧失,导致蛋白尿导致肾元变性和肾功能衰竭。足突细胞损伤没有临床方法实际上是可以治愈,和进步的肾元损失导致肾功能的失败,最后,终末期肾病(ESRD)。有趣的是,一些研究已经表明,足突细胞干细胞/祖细胞存在于人类为足突细胞再生提供了一个可能的解释在几个临床与实验观察到的情况(1- - - - - -3]。祖水库的存在清楚地证实了任命为足突细胞替换等脊椎动物斑马鱼(4- - - - - -6]。相反,仍有意见冲突的概念足突细胞再生和支持的身份假定的祖细胞的老鼠。鉴于足突细胞健康的后果对于整个肾脏功能,明确阐明足突细胞再生的机制在哺乳动物的主要意义。为达此目的,选择最适当的模型体系和正确的解释获得的数据从一个特定的模型是研究人员必须考虑的要点。在过去的几年,新方法,使我们能够提供非常准确的数据搜索和发达。特别是,转基因小鼠模型研究提供重要工具领域的足突细胞再生。例如,足突细胞损失引发一系列事件的刺激,导致足细胞再生,现在暂时和空间管制遗传系统足细胞消融是可用的,允许研究人员严格控制足突细胞死亡。此外,诱导小鼠模型的血统追踪使我们能够按照事件的实时更新标识一个特定的细胞类型和跟踪它的命运。在这次审查中,我们提供了一个介绍转基因小鼠模型,概述转基因小鼠系统诱导podocyte-specific细胞死亡,探讨转基因小鼠足细胞的研究被用来评估再生,以及新的转基因策略可能帮助研究人员明确解决足突细胞再生机制。

2。介绍转基因模型

在过去的几十年,转基因动物已经深入开发和使用为了了解确定基因缺失在一个特定的细胞类型与一个特定的表型,这是某种基因的作用在器官发展,或者是响应瀑特异性干细胞的一种特殊的伤害(7- - - - - -9]。此外,在转基因模型可以标记特定的细胞群,研究它们在不同的时间点,遵循一个特定的细胞池在再生期间,了解其作用和利用其他综述将讨论的好处。

在过去的几年中,一个大挫折有关建立转基因动物被随机基因整合外源DNA(称为转基因)。这种随机性可能导致失去功能的内源性基因或基因的分离控制表达式的元素,导致基因放松管制,可能会改变细胞的生理状态。相反,转基因可能插入染色体一直沉默的网站,从而导致低或完全丧失的转基因表达(7]。现在可以插入外源DNA在一个特定的轨迹动物基因组由于基于同源重组的过程,称为基因打靶。通过基因打靶因此可以介绍,在动物的基因组,记者转基因产品编码的标记,可用于识别、可视化跟踪所需的细胞类型,或不同的细胞数量,在病理生理器官上下文。这些记者通常编纂荧光蛋白,通常通过同源重组Rosa26下插入位点。将单个细胞或标记特定人口荧光团,没有与他人混淆这个群体,至关重要的是,遗传机制,导致记者表达特异性的方式控制。细胞特异性启动子来实现这一目标,,一般只有感兴趣的人口基因表达,设计以诱导重组酶酶的表达。反过来,这种酶将修改报告基因的DNA序列“解锁”,让它可表现的。最常见的系统用于基因重组Cre recombinase-LoxP系统,Cre重组酶,表示组织或特异性启动子的控制下,特别是激活记者表达通过切割停止序列两侧是两个LoxP网站(图1(一))。如果Cre重组酶识别两个面向LoxP网站头部到尾部的方式,它将删除插入(称为“液氧)序列,而重返一起结束。否则,如果LoxP网站面向以一对一的方式,插入序列将简单地倒酶(10- - - - - -13]。Cre重组酶被广泛用来标记干细胞数量的各种器官和辨别他们从其他细胞池(8,14,15]。值得注意的是,结合使用太/毫克(membrane-Tomato/membrane-Green)记者转基因使我们能够识别细胞发生了基因重组。事实上,这个系统允许我们来跟踪一个开关的组成型表达红色荧光蛋白番茄红、编码在一个由两个LoxP盒式液氧网站,下游GFP的表达(绿色荧光蛋白基因(图)1 (b))。

使用转基因记者获得了关键作用和增加相关性的一个非常重要的工具在活的有机体内实验主要集中在再生:血统追踪分析。血统追踪被定义为标记的可能性与记者和一个期望的细胞识别的所有后代来自这个细胞。由于不可逆转的DNA修饰导致记者的表达是继承了所有的子细胞,可以量化一个明确的创始人的后代细胞并遵循其女儿的行为在生理和病理条件下(10]。然而,血统追踪分析是基于转基因模型的进一步发展,所谓的诱导模型,它支持基于时间的Cre重组酶活动的监管。事实上,在上述条件方法,基因跟踪标签的所有细胞,他们的生活在任何时刻,激活特异性启动子驱动Cre表达式。这在活的有机体内基因命运映射是经常混淆血统追踪分析和能给有争议的结果。例如,upregulation或短暂激活细胞特异性启动子的选择在不同的或意外的细胞群可能导致错误的实验结果的解释。细胞特异性启动子在诱导模型,诱发Cre活动只有由于政府的外源性分子作为电感,在Tamoxifen-regulated系统(CreERT)或Tetracycline-regulated系统(数据1 (c)和1 (d)、职责)。因此,所需的细胞池标记只在管理窗口的感应分子,使得细胞进行基因重组分子撤军后,即使promoter-positive。

介绍,在过去的几年,多色记者结构增加了数据输出的跟踪分析。特别感兴趣的,Livet等人开发了一个系统,称为纸屑(13),广泛用于更好地理解干细胞在再生动力学,区别不同的细胞在修复阶段贡献和证据克隆扩张14,16,17]。这个记者使四分之一的表达荧光蛋白,以随机的方式,通过使用交替不兼容LoxP变体(LoxP和pLox)和链接报告基因在串联在这些LoxP网站之间DNA相反取向。这些变异产生互斥切除荧光记者,从而诱导细胞随机获得的四种颜色(13)(图2)。

五彩纸屑记者不仅使个人行为的检查多种干细胞在一个利基,还允许我们研究利基中的不同位置效应如何影响分化的干细胞或祖细胞(16,17]。此外,复合事件的随机性和标记细胞与不同的荧光团的可能性使我们很容易想象的单个细胞克隆扩张将会出现连续的细胞相同的颜色。细胞层次结构可以用高清晰度从而得到解决,没有混淆与细胞祖细胞(即瞬态变化。去分化),复杂精确的细胞免疫抗体鉴定方法。

所有这些讨论证明多少转基因策略将有助于破译再生路线。在下面几节中,我们将关注转基因策略足细胞的诱导和损失,因此,评估他们新创的一代。

3所示。足细胞的足突细胞消融:转基因策略诱导损失

肾小球再生相关的主要问题集中在足细胞,细胞的极其复杂的细胞骨架组成的肾小球滤过屏障,即目标广泛的化学和物理的侮辱。的确,足细胞免疫反应——nonimmune-mediated损伤和复杂的肌动蛋白细胞骨架的重排,脚的传播过程的“绿带运动”(肾小球基底膜),过滤缝,缝隔膜蛋白质的顶端再分配。因此,从足细胞足突细胞数量在逐步减少死亡和/或超然是观察和导致肾小球硬化症的发展,慢性肾功能衰竭的病理基础。在人类,证据证明人口的本地化的肾小球囊壁上皮细胞具有干细胞/祖细胞的特征。这个群体可以扩大在文化和克隆可以分化成足突细胞在体外和在活的有机体内静脉注射后在SCID小鼠(重度联合免疫缺陷症)模型受到阿霉素肾病(一个),实验类似人类的局灶性节段性肾小球硬化症(FSGS) [1,2]。然而,这个群体的存在在鼠标仍然是一个悬而未决的问题的答案是非常重要的再生肾脏学研究。事实上,更了解足突细胞生物学和肾祖细胞的再生作用可以提供新疗法治疗肾小球疾病。任何试图确定一个祖池能够再生失去足细胞依赖于实验过程诱导足突细胞损失。足突细胞损伤在人类,目前开始事件导致FSGS,组织学上表现为一种疾病的存在硬化的肾小球毛细血管的一部分少数肾小球。临床上,足突细胞损失导致蛋白尿、低蛋白血症、高胆固醇血症,和周围水肿,肾病综合症。FSGS不是一个单一的疾病,而是一个病变的不同病理生理学,不能由一个动物模型完成。因此,不同的初级和二级FSGS动物模型,与特定的优缺点,开发了模仿人类FSGS的临床病理特征(18,19]。模型的选择最合适的实验目的必须引导研究者正试图解决的问题。在本文我们将关注FSGS获得使用转基因小鼠模型。然而,我们还将提供两个最广泛使用的简要描述nontransgenic模型:残余肾和阿霉素肾病。在残余肾模型中,总数的4/6或5/6肾质量是单方面的切除与结扎手术切除的肾动脉分支或polectomies侧肾脏。这些手术导致高血压、肾损害,FSGS(这是更严重的5/6模型)。主要用于老鼠的残余肾模型。事实上,肾动脉分支的解剖分布很难实现鼠标可再生的5/6肾切除术;此外,尽管5/6肾切除术可能足以唤起129年发展FSGS / Sv雄性老鼠在1 - 2个月内,大多数鼠标菌株,包括C57Bl / 6株,对这个过程,也不会发展成FSGS [20.,21]。C57Bl / 6小鼠,有必要对5/6进行肾切除手术的动物去氧皮质酮乙酸酯(DOCA)和高盐饮食诱导FSGS。这些过程导致高血压和肾硬化(内分泌高血压模型)。为残余肾模型,然而,像高血压和高血压肾损害的程度是明显不同的不同品系小鼠之间常用的研究,与129 / Sv应变比C57Bl / 6(更敏感22]。令人惊讶的是,在这个小鼠模型,白蛋白排泄不对应于肾小球损害的程度,因此蛋白尿并不是一个很好的预测肾小球疤痕的程度,使得治疗小鼠肾脏损伤的筛查更具挑战性的(22]。

FSGS也可以用podocyte-toxic治疗动物引起的药物,如阿霉素(辉瑞,悉尼,澳大利亚)(阿霉素)。在最初的毒性损伤,老鼠开发一种免疫介导的慢性proteinuric肾疾病。是肾病综合症的临床病理特征,局灶性肾小球硬化症、管损伤,和单核细胞的间质间扩张与渗透,很大程度上是由巨噬细胞和T细胞。在老鼠身上,一个是与接受的死亡率(少于5%)和发病率(减肥)18]。然而,几个临界点时,必须考虑执行阿霉素肾病实验。第一期,确定最优方案的阿霉素政府需要努力,因为物种之间的可变性,应变,性别和年龄的动物,甚至同一窝的动物之间的差别。大多数老鼠物种对阿霉素的肾影响是完全敏感。在雄性Wistar鼠,剂量的阿霉素范围在1.5和7.5毫克/公斤之间。相反,雄性BALB / c小鼠需要9.8 - -10.4毫克/公斤,(23),而男性SCID小鼠发达BALB / c背景只需要5.3毫克/公斤(24]。C57Bl / 6小鼠是高度耐adriamycin-induced肾损伤,但肾损伤可能是诱导高剂量(这边是毫克/公斤)比所需BALB / c小鼠(25- - - - - -27]。C57Bl / 6-based模型,而大多数研究使用一个注射,注射疗法使用多个(即。2毫克/公斤2×20天,7天×1毫克/公斤/天,和2.5毫克/公斤×6 14天)也被报道。有效剂量的选择进一步复杂化毒品来源和批次间的变异性。为了克服这些问题,研究测试通常需要确定准确的剂量必须引起研究者所需的病变。最后,阿霉素也影响并非特定于肾脏myelotoxicity等肝毒性,心肌病,神经毒性就是明证缺乏动物协调(18,28]。

虽然和残余肾模型类似人类FSGS,阿霉素肾病,足突细胞氧化应激,导致培养的概念主要足细胞损伤发病机制的脚过程抹杀和肾小球硬化症。相比之下,肾消融模型指出,肾小球高血压(高架肾小球毛细血管压力和流速)作为主要的病理生理的过程适应性反应过程中减少功能肾单位的数量,进而导致继发性足细胞损伤(29日,30.]。

转基因和基因打靶技术的进步阐明单个基因的功能在肾小球健康和疾病。现在已经出现了一些动物模型,其中一个基因的转基因插入或修改足细胞或多或少会导致严重的蛋白尿,有时肾病范围的,局灶性肾小球硬化症(31日- - - - - -34]。然而,条件cell-targeted消融是最有前途的遗传工具来分析细胞谱系关系,特定的细胞在胚胎发生的作用,或生理过程。此外,能够控制时间与空间组织损伤和基因删除一个特定的细胞群再生研究中具有重要的应用价值。理想的基因细胞消融工具必须(1)空间控制,严格限于目标细胞群,(2)暂时诱导,(3)生殖系传播,(4)可逆的。在这一段,我们将关注的三个最常用的转基因模型的基因控制细胞去除确保最高的精度和一致性研究足突细胞损伤的后果。因此,足突细胞再生机制的研究可以更准确地进行。

你的模型- 1.1。在他们努力学习的功能Thy-1抗原,Kollias et al。35)生成转基因小鼠ectopically表达老鼠你- 1.1抗原嵌合。这些转基因小鼠表达了你的- 1.1抗原特别足细胞,慢慢地和自发发展中蛋白尿(从7周开始),局灶性肾小球硬化症(35,36]。podocyte-specific应变隔离后,模型已经广泛应用于实验设置基于反-你- 1.1单克隆抗体(mAb)注入。nonalbuminuric马伯政府诱导急性蛋白尿,5-week-old你- 1.1转基因老鼠,而同样的过程并没有导致蛋白尿nontransgenic老鼠(36]。史密兹等人详细描述反-你- 1.1马伯的存在剂量依赖的相关性影响治疗(37]:注射高剂量(1000毫克)引起蛋白尿10分钟内持续三周时间。较低的剂量(100μg)的反你的- 1.1马伯,相反,发达蛋白尿迅速下降,7天内恢复到基线水平。缺血性与肾小球越来越没有podocytic肥大或肿胀的迹象。电子显微镜显示减少的脚直径过程和减少缝隙毛孔已经10分钟马伯注射后,虽然没有大的差距足细胞或足突细胞分离观察(37]。在这方面,该模型近似人类肾病等疾病或FSGS最小的变化。与阿霉素引起严重podocytic损伤导致足细胞的坏死和超然的“绿带运动”,在这个模型中,足细胞损伤相对较小,没有分离检测后的头24小时马伯管理。此外,在一个水平蛋白尿与足细胞分离的程度,而在反足细胞损伤你的- 1.1模型相对较小,尽管大量的蛋白尿。实际上不存在Rosa26针对性的老鼠你- 1.1线,可以利用与Cre-LoxP策略,从而阻碍的可能性特别控制转基因表达利用本构或诱导podocyte-specific推动者。

NEP25模型。这个模型依赖于一个immunotoxin-mediated细胞定位技术。LMB2是一种嵌合蛋白组成的阵线部分anti-Tac(人类CD25)抗体和PE38突变形式的假单胞菌外毒素包含易位和ADP核糖基化域。LMB2一直用于切除特定细胞类型的转基因小鼠表达hCD25靶细胞(38,39]。转基因小鼠行表达hCD25选择性地在足细胞,由nephrin启动子的,已先后开发(40]。两到三天后LMB2注入这些老鼠发达的非选择性蛋白尿,低蛋白、腹水、水肿、肾功能衰竭。因为严重的水肿和/或肾功能衰竭,大部分转基因老鼠死于一次剂量的逆相关LMB2注入。0.625纳克/克体重的毒素,大多数的转基因小鼠显示轻度和短暂的腹水,存活超过28天。蛋白尿在第七天达到高峰,此后,随着时间的推移逐渐下降,几乎回到正常范围(28天内40]。光学显微镜、透射和扫描电镜和免疫染色足突细胞标记蛋白质损伤和足细胞的逐步丧失,但transferase-mediated dUTP缺口末端标记只发现罕见的细胞凋亡在肾小球表明细胞凋亡不是足突细胞损失的主要机制41]。除了足细胞,肾小球内皮细胞、系膜细胞,壁上皮细胞(胸大肌),之后,管状细胞受损。小鼠存活3周多节段性肾小球硬化或全球发展。有趣的是,4周后LMB2注入0.625 ng / g /体重,上皮损伤和间质变化的平均得分比那些以损害发病后3周(40]。此外,尿蛋白毒素几乎是在正常范围内4周后管理。这些建议只是轻微受伤的肾小球LMB2有能力恢复。这种模式的优点是,转基因小鼠是完全正常的,除非他们接受LMB2治疗,促进殖民地维护和繁殖。此外,损害严重程度由LMB2量注射剂量依赖性和控制。

DTR模型。一连串的白喉毒素(DTA)催化的ADP-ribosylation真核延长因子2,导致抑制翻译,最终导致细胞死亡(42,43]。然而,啮齿动物对DTA因为啮齿动物heparin-binding表皮生长因子生长因子不绑定毒素。相反,迫使人类DT受体的表达(DTR)在目标细胞群可以使老鼠细胞容易受到毒素的影响,触发细胞死亡(44]。或者,可以诱导靶细胞内源性表达的DTA,作为提出Breitman et al。45和帕米特et al。46]。最近,有条件的鼠标线的表达式可以控制DTA Cre重组酶活动已经生成,从而允许广泛使用不同的细胞类型的组织的消融特定Cre系。最近,Brockschnieder等人描述的鼠标线LoxP条件DTA等位基因引入Rosa26轨迹(表达的无所不在地47]。啊等人成功地使用这种策略研究在成年大鼠足细胞损伤的病理后果48矩阵),证明系膜扩张,形成粘连,硬化肾小球毛细血管破裂的地区的发展。类似地,贾等人描述的小鼠足细胞消融模型podocin (NPHS2)启动子指导Cre-mediated DTA176(一种减毒DTA基因)生产和后续的足突细胞消融在nephrogenesis [49]。什么使得这个模型很有趣在体外研究表明,内化单个分子引起的细胞死亡(50]。Cre-inducible转基因老鼠应变,最近LoxP-flanked停止磁带和猴白喉毒素受体(iDTR)基因靶向Rosa26轨迹下的老鼠基因组,生成(iDTR鼠标)51)(图3(一个))。iDTR老鼠可以与任何一种交叉Cre recombinase-expressing小鼠酶的活性只有在特定的细胞池由于特异性启动子的激活。万纳et al。52穿过iDTR应变hNPHS2。TetO rtTA。Cre,太/毫克足细胞的老鼠专门针对消融,剂量依赖性的方式,并确定急性足细胞足突细胞再生损失的影响(图3 (b))。高剂量(25 - 100 ng / g体重)的DT导致大量蛋白尿和几乎所有的足细胞的损失,而低剂量(2和5纳克/克体重)也足以让净亏损约12%的足细胞4周后,不强加任何持久的严重损伤组织。这种损伤导致蛋白尿瞬时增加,逐渐减少超过28天(52]。

NEP25的强度和DTR模型,针对特定的细胞群,他们没有显示出明显的性别差异,发生在AN-based模型,病理形态变化可以调制简单地通过调整药物剂量。这些模型是他们事业的内在限制特定但急性足突细胞消融,这是最佳的足细胞的研究新创创造,但它不相似绝大多数人类podocyte-related病态,足细胞的损失是一个长期的和进步的事件。

总之,一些好的模型,概括FSGS可用;然而,选择正确的模型来处理特定的假说是研究成功的基本前提。

4所示。足突细胞再生:转基因手段确定足突细胞替代祖池

转基因模型被广泛使用,在过去的十年里,确定干细胞或祖人群出现在肾小球足细胞的隔间和理解他们的角色在营业额在体内平衡和病理状态。的第一组使用足细胞的遗传策略来识别储层一直是穆勒集团,2009年,使用一种融合的人类和兔子podocalyxin作为发起人,标记顶叶肾小球囊上皮细胞(53),已经形容人类的足突细胞祖细胞(2]。采用这种诱导小鼠模型,作者能够专门标签成熟的胸大肌β加,允许直接可视化的隔间首次在啮齿动物(53]。这个有趣的策略,后来发现是必不可少的压电陶瓷的发现病理参与肾小球硬化的病变和新月形成(54,55)允许我们显示,佩奇标记在产后第五天迁移到肾小球簇和分化成足细胞,提供证据,也愿et al .,证实,一些足细胞从佩奇至少在招募未成年小鼠(52,53]。在最近的一篇论文中,同一组确认,青春期,一代的足细胞发生从族群佩奇,作者称为“足突细胞储备,”,细胞已经致力于成为足细胞,这显示了一个过渡的表现型,可以发现在只在幼年小鼠肾小球囊而不是在成年老鼠56]。使用相同的血统追踪模型,足突细胞一代从佩奇无法检测到在衰老小鼠或肾小球肥大模型(5/6肾切除术和DOCA-salt模型)56]。据报道,干细胞/祖细胞不仅参与急性损伤再生反应还在一般维修更换的功能细胞失去了生理器官活动期间,体内平衡。然而,一些组织如肌肉和大脑表现出有限的营业额。这一发现老龄伯杰等报道。56)也证实了万纳et al。(52)对肾脏也表明这是真的:足细胞有长寿命和很少更换。可能是肾小球的衰老过程是伴随着微妙的和渐进的影响主要由肾元盈余补偿在时间(57和足突细胞肥大57,58),因此不涉及假定的祖隔间。有趣的是,即使在肝脏,与一个戏剧性的再生能力,组织干细胞在体内平衡但不习惯被称为服务只有在受伤59,60]。然而,伯杰等人没有证据胸大肌的作用即使损伤肾小球肥大的使用两个模型。实际上,他们观察到胸大肌只参与僵化的病变的形成,而过度增大的肾小球没有显示肾小球簇迁移基因标记的胸大肌,因此反对派克在足细胞再生的作用56]。然而,一个问题点论文Appel et al。53和伯杰et al。56)仍然是用来标记假定的祖细胞启动子:人类和兔子podocalyxin基因的融合形式可以被用作正确识别祖细胞启动子?

在最近的一篇论文,Hackl et al。61年),采用本构转基因小鼠模型控制的老鼠磷酸烯醇丙酮酸carboxykinase启动子(PEPCK),与GFP记者应变交叉,佩奇基因标记。作者使用单侧输尿管梗阻(UUO)疾病模型,证明罕见GFP-positive佩奇,从肾小球囊血管极迁移到肾小球簇。然而,该本构模型不允许我们明确识别祖池由于使用的非特异性启动子,也没有马克所有的胸大肌,而标记其他池61年)的优质复合S1-S3近端小管细胞(62年]。

坂本等。63年使用本构转基因小鼠表达β加和人类CD25 nephrin启动子的控制下,使标签的足细胞诱导他们的特定的消融LMB2注入。足突细胞消融之后,作者从足细胞表型转变胸大肌或调查反之亦然通过双足突细胞或压电陶瓷标记染色。结论是,足细胞发生上皮表型转变成压电陶瓷(63年]。然而,通过这转基因策略,他们进行了基因命运映射的足突细胞池和不是跟踪细胞足突细胞谱系因为任何细胞可能nephrin表示,在任何时候,甚至在很短时间内,将结果β加⁺。因此,β加⁺细胞可以从nephrin表达式结果不仅完全分化足细胞也从足细胞的祖细胞开始收购这个标记在足细胞的分化成血统,正如已经报道在人类2)和啮齿动物(53)的研究两个不同的组。这是发现进一步证实,在文献[63年),claudin⁺WT1⁺细胞据报道主要定位在血管极,维持压电陶瓷的足细胞的分化,而迁移到覆盖簇沿着剥蚀肾小球基底膜。此外,识别细胞的特定蛋白质的免疫染色标记会导致误解的结果由于upregulation标记作为后果的损失或受伤,也在超过一个特定的细胞类型。

不同的假说有关足细胞再生最近由皮平等人谁制定lineage-traced肾小球旁体的细胞通过修改工程老鼠基因组和诱导形成,肾素基因(64年]。作者因此能够证明renin-positive细胞具有再生能力,因为他们的替补的能力,在一个实验模型FSGS,不仅失去了足细胞,而且佩奇。这表明,肾素的细胞谱系可能有能力作为上游佩奇的祖细胞和足细胞(64年]。然而,这个人口在preglomerular血管壁的,它实际上是不清楚如何跨壁和肾小球基底膜进入肾小球室(65年]。此外,足细胞由肾素表达细胞的数量出现极低及其与疾病的结果的关系尚未明确证实。随后同一组的研究集中在renin-positive细胞衰老肾病的作用[66年],它的特点是进步的足突细胞损失和顺向焦和全球肾小球硬化症(67年,68年]。在论文中,作者使用了本构模型中肾素基因驱动重组导致ZsGreen荧光团的表情。由于这种基因命运映射,这是证明,在1年的年龄,intraglomerular隔间表现出细胞的数量的增加肾素家族,其中大部分表达与分化相关标记只足细胞(podocin和synaptopodin) [66年]。然而,在这种基因命运映射策略基于本构模型是不可能理解如果renin-positive池可以替代失去的足细胞,因为任何细胞(也足细胞69年,70年]),表示肾素,在任何时刻的动物生活,将标记的记者。斯达克等人的研究进一步挑战参与肾素谱系的细胞足突细胞营业额启用了一个诱导模型,肾素的标签⁺人口与β加记者转基因(71年]。通过设置在这个转基因系膜损伤模型作者证明肾素后代从未与足细胞与细胞或压电陶瓷标记,否认他们的足细胞的作用甚至派克水库,证明一个重要角色在intraglomerular系膜细胞替换(71年]。因此,仍有争议的研究在文献中留下的角色renin-positive细胞足突细胞祖细胞未定义。

最近的和非常优雅的纸万纳等人演示了如何使用转基因动物研究在老年肾病肾小球足细胞的再生和替代,在单侧肾切除术模型和急性足突细胞损失(52]。研究作者诱发严重的足细胞足突细胞再生损耗由于提到转基因策略具体的消融的细胞工程表达iDTR转基因。为了这个目标,他们创建了一个四诱导转基因小鼠由podocin启动子,进而作用于太/毫克转基因目标在一个Rosa26等位基因和iDTR转基因插入其他Rosa26等位基因。开发这个模型中,万纳等人创建了两个不同的转基因线,都由podocin启动子,但有两个不同的转基因(iDTR一行和记者太/毫克在另一个)。当交叉,这些行了四转基因模型,用一个Rosa26等位基因导致iDTR表达和与其他Rosa26等位基因携带太/毫克转基因(图3 (b))。这种策略启用标签的足细胞GFP,诱导iDTR表达式,从而呈现细胞容易toxin-induced消融。由这个可以想象通过流式细胞术和量化新创生成足细胞,因为它们只能红色由于强力霉素撤军之前的爆发伤害。这种转基因途径提出了内在的限制,因为它是不可能确定小说足细胞的来源或个别化祖人口来源(52]。有趣的是,一个月后注射DT,作者报道,约38%的损失足细胞替换为新生成的番茄红色⁺足细胞。相反,老年肾病模型和单侧肾切除术的设置,增加番茄红⁺足细胞是证明52]。上面已经讨论过的老化模型数据。类似的考虑可以解释为什么足突细胞再生iDTR模型中观察到的但是不能突出在单侧肾切除术模型中,主要的肾元损失的补偿机制是肥大的肾小球中幸存下来52,56]。然而,即使是在5/6肾切除术和5/6肾切除术+ DOCA盐,伯杰等人没有观察足突细胞再生(56]。

总之,从可用的实验数据在转基因小鼠模型,我们可以状态细胞位于肾小球囊产生足细胞在第一个星期的年龄。

胸大肌的作用或其他足突细胞祖细胞损伤后不过还是一个有争议的问题,研究之间的差异甚至可能发生在足细胞再生的可能性。解释这些差异呢?相关的一种解释是肾的祖细胞活动可能会或多或少取决于损伤的性质,如肝干细胞(60),或根据损失的大小。众所周知,高蛋白尿涡流分化成足细胞损害,证明Peired et al。72年]。因此,足突细胞再生只能可视化模型中回归肾小球损伤的发生。这一目标,具体的足突细胞消融模型更合适,因为足突细胞损失的程度会更加精细调制(48]。符合这一假说的发现,使用iDTR模型,万纳等人提供的证据足突细胞再生当动物收到DT剂量足以导致净亏损约12%的足细胞但没有强加任何持久总损伤组织(52]。

此外,这里所有的研究审查证据的必要性找到PEC-specific子生理对此表示只在细胞类型。这将为进一步发展转基因策略完成对胸大肌和足细胞之间动态的深入理解。在这种背景下,一个重要的目标将是创建多个组合诱导转基因模型佩奇和足细胞工程,第一个荧光记者和第二个构造细胞消融。一个可能的解决方案,例如,可以发展Confetti-marked佩奇,由Cre-LoxP控制系统,结合podocyte-targeted iDTR转基因表达控制flippase重组酶识别flippase识别目标(FRT (FLp-FRT系统)(图)4)。创建一个假设的转基因这样的模型需要巨大的努力,但是类似的组合策略实际上是正在开发中的各种生物和器官系统和再生研究蕴含着巨大的承诺73年,74年]。

5。结论

转基因动物模型、recombinatorial策略和相关血统追踪分析是强大的工具,可以广泛应用于理解的机制控制肾动态和再生。转基因方法不仅改变我们的意见肾脏再生能力也开放研究新视角在肾脏生理的各个方面给予很大的优势在理解这个复杂的器官。尽管transgenic-related技术仍需要进一步发展,以明确识别和描述干细胞和祖人口参与足突细胞替换。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

引用

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