科学家发现肾脏功能的关键过程
我们的肾脏承担着每天过滤约53加仑液体的非凡任务，这一过程依赖于足细胞，足细胞是肾脏血管群中高度特化的微小细胞，废物在这里被过滤，极易受到损伤。
在缅因州巴尔港MDI生物实验室的研究中，由凯瑟琳·w·戴维斯再生生物学和衰老中心主任伊恩·德拉蒙德博士领导的团队已经确定了足细胞形成或形态发生的信号机制。这一发现为开发刺激这些细胞再生的疗法打开了大门，这些细胞对清除体内毒素至关重要。
“足细胞在肾脏功能中起着非常重要的作用，”德国汉诺威医学院(Hannover Medical School)肾内科和高血压科主任、MDI生物实验室主席赫尔曼·哈勒(Hermann Haller)博士说。“Iain Drummond领导的团队发现了足细胞形态发生的信号，这是肾脏疾病治疗的一大进步。”
这项名为“人类和斑马鱼足细胞中的自主钙信号控制肾脏过滤屏障形态发生”的研究最近发表在《美国医学杂志》上美国肾病学会杂志。
除了Drummond，作者还包括Melissa Little博士、Aude Dorison博士、Irene Ghobrial博士和Alejandro Hidalgo-Gonzalez博士，他们都来自澳大利亚墨尔本默多克儿童研究所的皇家儿童医院;德国汉诺威医学院的Heiko Schenk医学博士和Jan Hegermann;汉诺威医学院和MDI生物实验室的琳恩·斯塔格斯。
足细胞形成的信号机制的发现与一系列肾脏疾病的治疗相关，这些疾病可破坏肾小球滤过屏障，包括急性肾损伤、发育缺陷、早产缺陷、肾癌、多囊肾病和糖尿病或高血压引起的慢性肾脏疾病(CDK)。
一个重大的公共卫生威胁
近年来，由于糖尿病、高血压和心血管疾病，CDK已成为一个主要的公共卫生威胁，特别是在60岁及以上的人群中，所有这些疾病都可能导致肾脏损害，并且由于世界人口的老龄化，这些疾病都在增加。据估计，大约有3800万美国人(占成年人口的15%)患有肾脏疾病。
当肾脏衰竭时，通常的治疗方法是透析，这是一种昂贵、耗时的过程，通过外部过滤设备清洗血液。虽然移植是另一种选择，但在数万名等待肾移植的终末期肾病患者中，只有一小部分人接受了移植，因为器官捐赠者的数量不足以满足需求。
由于选择有限，MDI生物实验室的肾脏研究主要集中在肾脏组织的再生，特别是肾元的再生，肾元是肾脏的功能单位，包括肾小球，过滤血液的工作发生在其中。人体大约有100万个肾小球，过滤血液中多余的液体和废物，防止有毒废物的积聚。
肾小球膜上排列足细胞，足细胞呈指间交错状突起(阿是拉丁语“有一只脚”的意思)延伸到肾小球空间。足细胞由一层薄薄的网状结构连接，称为“狭缝隔膜”，它是液体进入肾小球空间之前的最终过滤屏障，从肾小球空间进入集尿小管，最终以尿液的形式排出体外。
“足细胞很复杂，这增加了它们受伤的脆弱性，”德拉蒙德解释道。“为了形成过滤屏障，有许多运动部件必须正确地结合在一起，其中任何一个缺陷都可能导致疾病。我们对各个部分和过程如何协同工作了解得越多，我们就有更多潜在的治疗干预靶点。”
在在活的有机体内研究斑马鱼胚胎而且在体外德拉蒙德和他的同事们在研究成熟的人类肾脏类器官时发现，钙信号是足细胞足突和狭缝隔膜形成所必需的。这一发现支持钙信号在过滤屏障形成中的关键作用。
这一发现是由一种基因编码的绿色荧光钙生物传感器GCaMP实现的，该传感器可以针对特定的细胞类型。因为当钙信号活跃时，它就会亮起，所以科学家们可以在透明斑马鱼胚胎的足细胞中实时成像钙信号荧光显微镜以确定它们是如何产生的以及在疾病中发生了什么问题。
斑马鱼是人类疾病的模型
德拉蒙德研究的一个重要成果是建立了斑马鱼作为人类肾小球发育和疾病的模型。斑马鱼和人类类器官中足细胞的功能等效性表明，它们的作用在进化中得到了保留，从而验证了斑马鱼作为脊椎动物模型和新疗法筛选平台的相关性。
这项研究还确定了促进人类肾脏再生的新途径。与人类不同，斑马鱼在成年后会再生肾小球。虽然尚不清楚发育过程中使用的信号机制是否在再生过程中被重现，但德拉蒙德认为这是有可能的，在这种情况下，更深入的了解可能会导致引发人类再生的治疗方法。
德拉蒙德说:“我们想要超越观察形成过滤器过程中细胞的形状、大小和运动，而是观察它们传递来生成这种复杂过滤器结构的信号。”“一旦我们理解了这些信号，我们就可以通过信号分子形式的我们自己的信息来促进高效的再生通信，从而加速组织的形成。”
近年来，MDI生物实验室由于参与了美国国立卫生研究院(NIH)资助的(Re)构建肾脏(RBK)联盟，已成为肾脏再生研究的中心，该联盟的目的是开发一种生物人工肾脏。潜在信号机制的发现足突细胞形成将在生成替代肾脏组织中发挥关键作用。
在他的发现，德拉蒙德是建立在MDI生物实验室的杰出的历史声誉肾脏生理机能。今天我们所知道的关于人类的很多事情肾脏功能是20世纪在MDI生物实验室通过比较生物学研究发现的。
进一步探索
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