Македонская С.А.
ГЕНЕЗИС ПОЧЕК: ВЗГЛЯД НА РАЗВИТИЕ И ОРГАНОИДНЫЕ ИННОВАЦИИ *
Аннотация:
в этой статье рассматриваются стадии развития почек, с упором на метанефрос, и освещаются последние достижения в технологии почечных органоидов, которые дают представление об этих процессах развития. Обсуждение охватывает развитие пронефроса, мезонефроса и метанефроса, подчеркивая критические взаимодействия между метанефрической бластемой и мочеточниковым зачатком. Кроме того, в статье рассматриваются достижения в области почечных органоидов, которые имитируют почечную архитектуру и служат моделями для изучения развития и заболеваний почек.
Ключевые слова:
развитие почек, строение почек, нефрология, нефрон, заболевания почек, регенеративная медицина, клеточная дифференцировка, метанефрос, сигнальные пути
DOI 10.24412/2712-8849-2024-978-528-533
Развитие почки — сложный процесс, который начинается с формирования нефрогенного тяжа, полученного из промежуточной мезодермы. Этот процесс включает последовательное формирование трех нефрических систем: пронефроса, мезонефроса и метанефроса. Метанефрос, который формирует зрелые верхние мочевые пути, представляет особый интерес из-за его сложного развития, включающего метанефрическую бластему и мочеточниковый зачаток. В этой статье рассматриваются стадии развития почек, уделяя особое внимание метанефросу, и освещаются последние достижения в технологии органоидов почек, которые дают представление об этих процессах развития.Развитие пронефроса, мезонефроса и метанефроса.Пронефрос является первой и наиболее рудиментарной из нефрических систем. Он формируется и регрессирует на ранних стадиях развития. У людей пронефрос не имеет функционального значения и часто не обнаруживается у эмбрионов, поскольку состоит из неинтегрированных нефронов с внешними клубочками [4]. Мезонефрос: после пронефроса из средней части нефрогенного канатика развивается мезонефрос. У самцов он сохраняется как вольфовы протоки, образуя такие структуры, как семявыносящий проток и придаток яичка, в то время как у самок он регрессирует [7].Метанефрос формируется из каудального конца нефрогенного канатика и сохраняется как зрелая почка. Он включает взаимодействие между метанефрической мезенхимой и мочеточниковым зачатком, что имеет решающее значение для развития нефронов и системы собирательных трубочек [6, 8].Развитие метанефроса и индуктивная сигнализация. Метанефрическая бластема: эта структура дает начало компонентам нефрона, включая клубочки, пространство Боумена, проксимальные канальцы, петлю Генле и дистальные извитые канальцы. Дифференциация этих структур обусловлена сложными сигнальными путями и межклеточной коммуникацией [8, 10]. Мочеточниковый зачаток, полученный из передней промежуточной мезодермы, образует собирательную систему почки, включая собирательные трубочки и протоки, большие и малые чашечки, почечную лоханку и мочеточники. Реципрокная индукция между мочеточниковым зачатком и метанефрической бластемой необходима для правильного развития почки [6, 10].Достижения в технологии почечных органоидов.Почечные органоиды, полученные из человеческих плюрипотентных стволовых клеток, имитируют архитектуру почки in vivo и предоставляют модель для изучения развития и заболеваний почек. Эти органоиды сыграли важную роль в понимании протоколов дифференциации, необходимых для формирования нефрона и собирательных трубочек [2, 6]. Недавние достижения улучшили сложность и функциональность почечных органоидов, что позволило изучать генетические мутации и их влияние на развитие почек. Эти органоиды также предлагают потенциальные приложения в регенеративной медицине и скрининге лекарственных препаратов [2, 10].Более широкие последствия и проблемы.Несмотря на значительный прогресс в понимании развития почек и создании почечных органоидов, проблемы остаются. Сложность развития почек, включающая множественные сигнальные пути и типы клеток, создает трудности при воспроизведении этих процессов in vitro. Недавние исследования предоставили информацию о процессах дифференциации, сигнальных путях и технологических достижениях, которые улучшают наше понимание развития почек. Этот ответ будет изучать процессы дифференциации и маркеры развития нефрона, достижения в развитии мочеточникового зачатка и высокотехнологичные методологии в этой области.Процессы дифференциации и маркеры развития нефрона -индуктивная сигнализация: метанефрическая мезенхима (ММ) и мочеточниковый зачаток (МБ) участвуют в реципрокных индуктивных взаимодействиях, необходимых для развития нефрона. Сигналы от МБ регулируют выживание, пролиферацию и дифференциацию предшественников нефрона [1]. Ниша предшественников нефронов находится под влиянием секретируемых белков, таких как факторы роста фибробластов (Fgfs) и Wnt, которые играют важную роль в развитии клеток-предшественников нефронов [1]. Сигнализация Wnt, в частности Wnt-4, имеет решающее значение для формирования нефронов. Она необходима для развития нефронов и может запускать развитие канальцев в неиндуцированной мезенхиме почек [12]. Этот сигнальный путь участвует в мезенхимально-эпителиальных переходах и росте почек мочеточников [12]. Сигнализация ионов кальция и кальций-связывающих белков участвуют в индукции нефронов и тубулогенезе. Зависящие от кальция сигнальные события имеют решающее значение на раннем этапе развития почек, при этом ядерная кальциевая сигнализация становится ключевым механизмом [5]. Следущий путь сигнализации RET, активируемый нейротрофическим фактором глиальных клеток (GDNF), является ключевым для морфогенеза почек мочеточника. Этот путь влияет на рост и ветвление почек мочеточника, а мутации приводят к врожденным аномалиям почек [3]. Сотрудничество между сигналами GDNF и фактора роста фибробластов необходимо для правильного формирования почек мочеточника [3]. Сигнализация фактора роста тромбоцитов (PDGF) важна для пролиферации и миграции метанефрических мезенхимальных клеток, которые способствуют развитию почек мочеточника. Синтез ДНК, индуцированный PDGF, включает пути PI3-K и активных форм кислорода (ROS) [13]. Высокотехнологичные методы исследования развития почек. Почка служит модельным органом для изучения органогенеза благодаря доступности передовых методов анализа. Эти методы облегчили понимание закономерностей развития почек и регуляции индуктивных сигналов [9]. Выделение эпителиальных предшественников: изолируя эпителиальные предшественники из метанефрической мезенхимы, исследователи продемонстрировали роль факторов мочеточниковых почек в диверсификации эпителия. Этот подход показал, что почечная строма не является абсолютно необходимой для развития эпителия in vitro [14]. Генетические и молекулярные инструменты: использование генетических и молекулярных инструментов позволило идентифицировать сигнальные гены, участвующие в развитии почек. Эти инструменты помогли выяснить роль различных факторов роста и сигнальных путей в развитии нефрона и мочеточникового зачатка [11].Кроме того, перевод органоидных исследований в клинические приложения, такие как регенеративная терапия, требует дальнейшего уточнения и понимания базовой биологии развития [2, 8]. В заключение следует сказать, что развитие почки из нефрогенного канатика через формирование метанефроса является высокоорганизованным процессом, включающим несколько стадий и сигнальных взаимодействий. Достижения в технологии органоидов почек предоставили ценную информацию об этих процессах, предлагая новые направления для исследований и потенциальных терапевтических применений. Однако сложность развития почек продолжает создавать проблемы, требующие постоянных исследований и инноваций. Несмотря на значительный прогресс в понимании развития метанефроса и сигнализации мочеточникового зачатка, остаются проблемы в полном выяснении сложных сигнальных сетей и вовлеченных клеточных взаимодействий. Будущие исследования могут быть сосредоточены на интеграции этих результатов с новыми технологиями, такими как секвенирование РНК отдельных клеток и органоидные модели, чтобы еще больше раскрыть тонкости развития почек.
Номер журнала Вестник науки №9 (78) том 3
Ссылка для цитирования:
Македонская С.А. ГЕНЕЗИС ПОЧЕК: ВЗГЛЯД НА РАЗВИТИЕ И ОРГАНОИДНЫЕ ИННОВАЦИИ // Вестник науки №9 (78) том 3. С. 528 - 533. 2024 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/17337 (дата обращения: 06.12.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2024. 16+