Точный подход к клеточной абляции для моделирования острой почечной недостаточности при развитии рыбок данио

Острая почечная травма (AKI) ^{1 , 2} , которая также может упоминаться как острая почечная недостаточность, широко определяется как внезапное нарушение функции почек ³ . Хотя уровень понимания этого состояния значительно улучшился за последние годы, показатели заболеваемости и смертности остались высокими ^{1 , 2} . Текущая обработка этого состояния в основном благоприятна, поскольку результаты нескольких клинических испытаний лекарственной терапии были отрицательными ^{4 , 5} . Почка уникальна тем, что обладает способностью восстанавливать себя. Поэтому поддерживающая терапия после ранней диагностики АКИ является наилучшим способом ограничения заболеваемости ⁶ . Тем не менее, трудно обнаружить АКИ раньше, а смертность – ошеломляющая 50-80% для тех, кто нуждается в диализе ⁵, С возможностью восстановления почек и отсутствия вариантов лечения для этого состояния важно разработать методы для усиления этого процесса регенерации нефронов.

Было много различных моделей, используемых для исследования AKI, которое включает в себя различные средства травм и модели животных. В терминах агентов повреждения почек аминогликозидный антибиотик гентамицин использовался в качестве нефротоксического агента, который приводит к АКИ ^{7 , 8} . Однако несколько групп обнаружили, что лечение гентамицином является смертельным для эмбриона ⁹ рыбок данио. Это приводит к повреждению трубчатой ​​оболочки, что является слишком серьезным для восстановления эмбриона, что затрудняет исследование регенерации без какого-либо вмешательства. Модели млекопитающих, такие как мышь и крыса, также считаются ценными, но при изучении АКИ они сталкиваются со многими ограничениями. Возможно, главным недостатком моделей грызунов является трудностьЛизирования почки грызунов и, таким образом, определения точных пространственно-временных процессов, ведущих к эпителиальной смерти и восстановлению.

Johnson et al. Сообщили о методе лазерной абляции для индуцирования острой почечной недостаточности у эмбриональных и личиночных рыбок данио ⁹ . Они использовали импульсную лазерную абляцию для повреждения почек после внутримышечной инъекции декстрановыми конъюгатами. Флуоресценция из декстрановых конъюгатов позволяет визуализировать повреждение и регенерацию в эпителии трубочки ⁹ . Эта модель преодолевает два ограничения, упомянутые выше, но не позволяет оценивать уровни травм и их трудно выполнять на больших, произвольных группах клеток.

Новая описанная здесь новая модель лазерного моделирования данио-волны, основанная на абляции, описывает все перечисленные выше ограничения. Пронефрическая почка у личиночных рыбок данио представляет собой зрелый, функционирующий орган, который содержит сегменты, сходные с млекопитающим nePhron, включая клубочковый, проксимальный и дистальный канальцы, и сборный канал ¹⁰ . Личинки данио также являются оптически прозрачными, что делает возможным наблюдение за почками через флуоресцентные методы. Таким образом, рыбка данио представляет собой ценную in vivo модель AKI, а личиночная прооннефтная почка (5-12 дней после оплодотворения (dpf)) может быть использована для изучения клеточных и молекулярных процессов, связанных с повреждением и восстановлением почек.

В этой статье представлен метод, посредством которого конкретные зеленые флуоресцентные белки (GFP) -экспрессирующие нефронные сегменты могут быть фотоизолированы с использованием низкоэнергетического (по сравнению с импульсно-лазерным) фиолетового лазерного излучения (405 нм). Флуоресценция GFP позволяет нацеливать группу клеток, делая изменения, которые происходят видимыми благодаря наблюдению за фотообесцвечиванием GFP. Кроме того, GFP (поглощая фиолетовый свет) служит в качестве поглотителя энергии, чтобы потенцировать повреждение в GFP-экспрессирующих почках. Микроскопы с временным разрешениемКопия затем может быть использована для изучения процесса ремонта. Исследования показали, что клеточная пролиферация, миграция клеток и метаплазия клеток ^{11 , 12 , 13} – все это потенциальные процессы, которые могут играть важную роль в восстановлении почек. Однако относительную важность этих процессов и детали их взаимодействия трудно выявить из-за ограничений существующих моделей AKI. Используя этот новый подход, можно было показать, что миграция клеток играет центральную роль в восстановлении почек после острой травмы ¹⁴ .