Som beskrevet ovenfor, er de ulike foreslåtte årsakene til FSGS mennesker i alle mål podocytes. Skade av podocytes fører til fots prosessen effacement og til slutt løsner fra GBM. Sammenvoksninger er dannet mellom avdekt GBM og Bowman kapsel, og parietal epitelceller (PEC) begynne å produsere ekstracellulære matriks (ECM), som fører til at den typiske FSGS lesjoner ., Dyr modeller som brukes til å undersøke FSGS alle indusere skade for å podocytes og dermed etterligne menneskelige FSGS.

Gjenværende nyre-modell

Den mest brukte dyr modell for FSGS er redusert eller gjenværende nyre-modellen i rotter. I denne modellen, 4/6 eller 5/6 av nedsatt masse fjernes ved kirurgisk resecting en nyre og ligation av nyre arterie grener eller polectomies å redusere en eller to tredjedeler av nedsatt masse i kontralateral nyre . De fleste studier bruker 5/6 ablasjon modell, siden det fører til høyt blodtrykk, uttalt nedsatt skade og FSGS., Den 4/6 nedsatt masse reduksjon modellen er brukt som en mildere variant, siden det ikke indusere hypertensjon, og bare moderat nedsatt nyrefunksjon og glomerulosclerosis .

for Å kompensere for tap av nyre-masse, rørformet og glomerular vekst oppstår. Glomerular vekst oppnås ved både hyperplasi og hypertrofi. Podocyte vekst er strukturelt tregere, slik det skjer bare gjennom hypertrofi. Derfor, både kapillære og filtrering området for en enkelt podocyte er dramatisk utvidet., Som en konsekvens, filtratet kan ikke bli filtrert inn i urin-område rask nok, forårsaker blokkeringer som leder filtratet i mellomrommet mellom podocyte kropp og fot prosesser. Disse mistilpasset endringer til slutt føre til celle ødeleggelse og sammenvoksninger mellom GBM og Bowman kapsel som fører til sklerose . I tillegg, studier med polectomy modeller bare viser moderat hypertensjon og langsom utvikling av glomerulosclerosis. Dette er i kontrast med ligation modeller som kan føre til mer uttalt hypertensjon., Forekomsten av hypertensjon og en rask utvikling av glomerulosclerosis er forårsaket av merket opp-regulering av komponenter av renin-angiotensin-systemet, nemlig Ang II, i den betente peri-infarkt sone i ligation-modeller, noe som fører til strukturelle endringer i podocytes . Det gjenværende nyre-modellen kan føre til podocyte skade gjennom både hyperfiltration-hypertensjon og via Ang II vei, i likhet med hva som er sett i menneskelig FSGS.

de Fleste rotte stammer som er utsatt for induksjon av FSGS via rest-nyre-modellen., München-Wistar rotter har fordel av å ha overflaten glomeruli som kan brukes for direkte måling av hemodynamisk faktorer. I motsetning til de fleste mus stammer, inkludert C57BL/6, er motstandsdyktig mot utvikling av FSGS via rest-nyre-modellen. 129Sv mus er utsatt, men den anatomiske distribusjon av nyre arterie grener i mus gjør det vanskelig å oppnå reproduserbare 5/6 nephrectomy .

Det ser også ut til å være et kjønn-avhengige forskjell i følsomhet for FSGS., Studier ved hjelp av den gjenværende nyre-modellen i München-Wistar rotter og Sprague–Dawley rotter har vist at østrogen, hovedsakelig østradiol, kan du beskytte deg mot FSGS utvikling .

Studier ved hjelp av den gjenværende nyre-modellen er gjennomført for utvikling av forebyggende behandling strategier samt for å få mer innsikt i underliggende patologi., Ved hjelp av denne modellen ble det funnet at hemming av thromboxane syntese , administrasjon av clofibric syre (lipidsenkende agent) , troglitazone (peroxisome proliferator-aktivert reseptor-gamma-agonist) og Tranilast (antifibrotic agent) kan alle forbedre progressive glomerulosclerosis. Disse studiene – alle brukte Sprague–Dawley rotter av enten mannlige eller kvinnelige sex og redusert renal masse via nyrearteriestenose gren ligation teknikk., Andre studier viser at fravær av funksjonelle p21(WAF1/CIP1) i 129/Sv musen belastningen kan redusere progresjon til kronisk nyresvikt og at apolipoprotein E knockout-mus ikke har en økning i nyre skade etter delsum nephrectomy i nærvær av hyperlipidemi , antyder en rolle for dette proteinet i utviklingen av sekundære FSGS. Begge studiene ble det brukt polectomies til å indusere gjenværende nyre-modellen.,

Den gjenværende nyre-modellen er begrenset i sin evne til å etterligne menneskelige FSGS, siden skaden er forårsaket via et akutt prosedyre, mens i menneskelig FSGS skaden er forårsaket mye tregere. Men, det som er att nyre-modellen kan brukes i kombinasjon med andre FSGS inducing modaliteter, som for eksempel injeksjoner med puromycin eller med indusert hypertensjon. Disse FSGS modeller vil bli diskutert i neste avsnitt.

Nedsatt masse reduksjon på grunn av systemisk sykdom

reduksjon av nedsatt masse er en sekundær hendelsen til visse patologi., I en rekke dyremodeller redusert renal massen er resultatet av kronisk skade på glomerular fartøy som på grunn av hypertensjon. I disse modellene, FSGS utvikler seg i en lignende måte som i resten nyre-modell, der en nedgang i nyre masse fører til tilgjengeligheten av et redusert antall glomeruli til filtratet samme mengde serum. Teknikker for å studere hypertensjon inkluderer bruk av Sabra hypertensjon utsatt rotter, som er salt-sensitive dyr som utvikler hypertensjon når chow og vann fra springen er lastet med 8% NaCl ., Renal hypertensjon kan videre være forårsaket av administrasjon av noradrenalin (NE) eller Ang II. I denne modellen Mannlige Sprague – Dawley rotter er brukt, som er gitt NE og Ang II intravenøst i 14 dager, mens en oppblåsbar vaskulær occluder opprettholder renal perfusjon trykk til venstre nyre ved baseline nivåer, og eksponerer den høyre nyre til forhøyet perfusjon press . I tillegg, hyperlipidemi og fedme modeller som Zucker rotter har blitt undersøkt så vel som aldring, den nephron mangelfull München-Wistar Frömter rotte .,

i Tillegg til å observere effekten av hypertensjon på utvikling av glomerulosclerosis i disse to dyr modeller, Zucker rotter viser at tidlig tilstrømningen av glomerular makrofager forut for glomerulosclerosis . Den aldrende München-Wistar rotter viser at alder-avhengige glomerulosclerosis er reversert etter endothelin-1 hemming. Endothelin-1 ser ut til å ha en hemmende effekt på podocyte celle-syklus aktivitet og dedifferentiation. Når administrere en endothelin-1 antagonist podocytes kan re-gå inn i celle-syklus og gjenopprette fra tidligere og alder-relaterte skader .,

Skade for å glomerular fartøy kan også oppstå på grunn av anti-fosfolipid antistoffer som er til stede i systemisk lupus erythematosus (SLE) som okkludere den glomerular skip og resultere i kronisk betennelse. Dette kronisk betennelse er antatt å forårsake høyt blodtrykk lik det som er beskrevet i den gjenværende nyre-modell ved å bruke ligation. Kvinnelige NZBWF1 mus er kjent for å produsere høye titere av antinukleære antistoffer. I disse musene nyrene er beskyttet mot skader av TNF-α-blokaden .

Disse dyr modeller er alle gode representasjoner av sekundær FSGS i mennesker., Dessverre videregående FSGS er bare en liten del av menneskets FSGS og utvikling for å FSGS kan ofte forebygges og/eller forsinket ved behandling av disse bakenforliggende årsakene.

narkotikainduserte

Adriamycin, puromycin, og streptozotocin er narkotika for det meste brukt til å indusere FSGS. I tillegg tilgjengelig litteratur beskriver et lite antall studier som er gjennomført med ciklosporin og vekst hormon , som ikke vil bli diskutert her.

de Fleste rotte stammer som er utsatt for FSGS indusert av adriamycin eller puromycin., De fleste mus stammer ikke, bortsett fra balb/c mus, som er utsatt for adriamycin indusert FSGS .

Adriamycin er kjent som en oncolytic antibiotikum som kan indusere proteinuri fra andre infusjon videre, da gitt intravenøst i rotter på 2 mg/kg i en 3-ukers intervall. Etter 16 uker, segmental glomerulosclerosis er observert med progresjon til global glomerulosclerosis og tubulointerstitial fibrose i 24 uker. På grunn av økt urea i serum nivåer, noen av dyrene vil ikke overleve utover 28 uker., Når gitt i en enkel intravenøs dose på 5 mg/kg, adriamycin årsaker sklerose innen 6 måneder i 50% av dyrene . Studier som vil bli diskutert brukes mannlige München-Wister rotter og injisert en enkelt dose. Den gitte doser varierer fra 1,5 til 5 mg/kg i rotter og 10 til 15 mg/kg i mus . Det er viktig å teste dose før å gjennomføre eksperimenter siden adriamycin har en liten farmasøytisk utvalg, utenfor som det blir giftig. I tillegg, batch forskjeller kan observeres .

Puromycin er et antibiotikum som hemmer proteinsyntesen., Puromycin kan gis ved flere intraperitoneal injeksjoner med innledende administrasjon av 10 mg/kg etterfulgt av 40 mg/kg hver 4. uke eller som en enkel intravenøs dose på 50 mg/kg til å føre puromycin aminonucleoside-indusert nephrosis (PAN). Etter injeksjon, rotter viser en tidlig nefrotisk fase topp på 10 dager med komplett foten prosess-effacement etterfulgt av tilsynelatende oppløsning. Mellom 10 og 13 uker, progressive lavere nivå proteinuri utvikler med tidlig segmental sclerotic lesjoner som fører til godt definert segmental sklerose på 18 uker .,

Begge adriamycin og puromycin brukes ofte for å indusere FSGS på grunn av deres sterke dose–respons-effekter . Disse stoffene er ofte brukt i den samme studien i to separate armer. Disse modellene har blitt brukt til å studere seriell micropuncture analyse av en enkelt nephron mens glomerulosclerosis er å utvikle . FSGS behandling studier som adriamycin og puromycin dyr modeller er brukt viser at kombinasjonen av Angiotensin konvertering enzym-hemmere (ACE-I) og Ang II blockers ikke har bedre effekt enn ESS-jeg alene ., I tillegg viser de at MAPK er viktig for podocyte skade gjør p38 MAPK en potensiell terapeutisk siktemål og at vaksinasjon med CCL2 DNA beskytter mot nyreskade etter adriamycin injeksjoner . Mulige nye biomarkører for initiering og alvorlighetsgraden av FSGS, for eksempel fibronektin og Rab-23 henholdsvis, ble studert i disse dyr modeller som godt. Serum fibronektin nivåer kan vise til en svak, men signifikant økning 3 dager før forekomsten av glomerular fibronektin innskudd noe som gjør det til en ikke-spesifikke biomarkører for predisposisjon for FSGS ., I tilfelle av Rab-23, en autocrine signaliserer vei er observert i mesangial celler samtidig utvikle FSGS, noe som fører til forhøyet urin nivåer av Rab-23 og undertrykker denne veien. Derfor, som en biomarkør, Rab-23 urin nivåer kan kanskje tyde på alvorlighetsgraden av FSGS .

Begge stoffene føre til direkte toksisk skade på podocytes, øke permeabiliteten av glomerular endotelceller for større molekyler, og redusere glomerular lade selektivitet, noe som fører til tubulointerstitial skade ., Siden disse veier er annerledes enn de som er kjent i menneskelig FSGS, relevansen av disse modellene er uklart.

Streptozotocin er en naturlig forekommende kjemisk, som er giftig for insulin-produserende beta-cellene i bukspyttkjertelen. Den kan brukes til å behandle kreft i Holmer av Langerhans og i medisinsk forskning for å indusere diabetes i dyremodeller . Diabetisk nefropati forårsaket i denne modellen kommer utviklingen til å FSGS., Intraperitoneal injeksjon av 40 mg/kg i mannlige Syriske APA hamstere induserer en pågående hyperglykemi og hyperlipidemi med høy glukose, urin-nivåer, noe som resulterer i glomerular lipidosis etter 1 måned. Etter 3 måneder, FSGS med mesangial utvidelsen er sett. Dette er forårsaket av en økning av basalmembran-lignende materiale, lipid dråper og skum celler. Spesielt hyperlipidemi er avgjørende i denne utviklingen, siden det danner lipid dråper .,

Studier med streptozotocin-indusert hyperglykemi i mannlige München Wistar rotter viser at doxazin, en blodtrykkssenkende middel, reduserer albuminuria med 80%, men ikke har en effekt på mesangial utvidelse eller utvikling glomerulosclerosis. I kontrast, riktig glykemisk kontroll hindrer alle tre . Endret genuttrykk i den tidlige fasen av nyre sykdom forårsaket av hyperglykemi kan være avgjørende i disse dyrene .,

Virus-indusert

Virus-indusert dyr modeller som er mest brukt i FSGS forskning er HIV-1 basert modeller, som i transgene mus express HIV-1 tilbehør gener som Vpr . Disse transgene mus oppnås enten ved transfecting befruktet egg av en hybrid mellom C57BL/6 DBA/2 med Vpr og nephrin gen, promoter, eller ved å bruke Tg26 musen linje . I tillegg, rhesus aper infisert med SIVmacR71/17E, en klonet lymfocytt tropic simian immunodeficiency virus (SIVAN), er brukt for å studere FSGS ., Som nevnt ovenfor viruset kan påføre skade på podocytes, enten ved direkte smitte av disse cellene, eller ved utgivelsen av inflammatoriske cytokiner. Videre viruset kan overføres fra infiserte T-celler til å rørformede epiteliale celler via viral synapser i celle adhesjon . Studier ved hjelp av dette dyret modellen har vist beskyttelse og reversering av glomerulosclerosis ved behandling med Fluvastatin og cyclin-avhengig kinase inhibitor CYC202 henholdsvis.

Disse dyremodeller er viktig å studere HIVAN siden menneskelig nedsatt celler også uttrykke HIV-1 gener., Imidlertid, HIVAN er en sekundær årsak til FSGS og ikke utvide vår kunnskap om primære FSGS.

Podocyte målretting modeller av FSGS

Siden podocytes ble identifisert som de viktigste cellulære mål i FSGS, nye dyr modeller ble utviklet. Genene som koder for podocyte-spesifikke proteiner ble målrettet for å få knockout-mus modeller for FSGS. Mpv-17 og α -actinin 4 var gener målrettet mest. Podocin mangelfull mus vil bli diskutert, så vel som reduksjon av podocytes ved Di-1.1-antistoff og difteri toksin.,

Mpv-17 inaktivering av retroviral innsetting resultater i foten prosessen utflating og proteinuri innen 30 dager postpartum, forårsaket av en overdreven produksjon av oksygen radikaler, og akkumulering av lipid peroxidation adducts. Etter 9-12 måneder musene bukke under for nyresvikt .

Studier ved bruk av Mpv-17 inaktivering vis uttømming av mitokondrie-DNA som påvirker huden, indre øret og nyre. Ved utbruddet av FSGS, knapt noen mitokondrie-DNA som er igjen i cellene i glomerular tuft .

α-actinin 4 genet koder for produksjon av en actin cross-linking protein., Punkt mutasjoner i dette genet føre til en autosomalt dominant form for menneskelig FSGS. Det er en betydelig reduksjon av mRNA og nephrin, en komponent av sprekken mellomgulvet. Resultatet er en raskt nedverdigende og frigitt actin cytoskeleton (forårsaket av α-actinin-4) og forringelse av slit membran (forårsaket av nephrin), som fører til tidlig utvikling av proteinuri og FSGS . I studier med α-actinin 4 muterte mus, prøver er brukt for sammenligning med autosomal dominant form for menneskelig FSGS forårsaket av den samme α-actinin 4 mutasjon .

Podocin er kodet av NPHS2 genet., Mutasjoner i dette genet føre familiær og sporadisk former av steroid-resistent nefrotisk syndrom og FSGS i mennesker. NPHS2 knockout-mus ikke utvikle FSGS, men diffuse mesangial sklerose. Disse musene dør i løpet av dager til uker etter fødsel fra nyresvikt . Imidlertid, når podocin er inaktivert i voksen mus ved hjelp av Cre-loxP-teknologi, noe som resulterer i nephritic syndrom og FSGS innen 4 uker. Dette er etterfulgt av diffuse glomerulosclerosis og tubulointerstitial skade .

En inducible modell for FSGS har blitt generert ved å innføre et uttrykk for Din-1.1-antigen på podocytes., Din-1.1 er ikke til uttrykk på podocytes i normale mus. Musen modellen ble utviklet ved å injisere human-musen Din-1.1 i zygotes av Di-1.2 CBA x C57BI mus. Etter å injisere anti-Di-1.1 monoklonale antistoffer, podocytes og parietal epitelceller (PEC) er skadet fører til podocyte hypertrofi og ekstracellulære matrix produksjon av PEC . Akutt albuminuria er indusert i løpet av en dag, og er ledsaget av en rask utvikling med fokus glomerulosclerosis på dag 21. Den Di-1.,1 transgene mus modell er hensiktsmessig å spesielt studere forholdet mellom podocyte skade, albuminuria og FSGS utvikling, siden det har vist seg at i denne modellen alvorlighetsgraden av FSGS korrelerer med utvidet av podocyte skade . I denne modellen har det også blitt vist at ACE-jeg er viktig for å forebygge utvikling av FSGS, eventuelt gjennom PEC spredning blokkering .

Inducing FSGS i transgene dyr via injeksjon av podocyte-spesifikke toksiner ble også oppnådd ved å utvikle rotter som uttrykker menneskelige difteri toksin reseptorer (hDTR) på podocytes., Befruktede Fisher rotter ble injisert med podocin arrangøren/hDTR å utvikle disse transgene mus. Etter å ha nådd voksen alder, rotter ble injisert med difteri toksin (DT, 1 ml/10 g) forårsaker reduksjon av podocytes at transport DT inn i deres cytoplasma innen 7 dager. Når 20% av podocytes er tapt, mesangial ekspansjon og mild proteinuri utvikle seg uten tap av nyrefunksjon, noe som tyder på at en kompenserende mekanismen er indusert., Etter uttømming av 40% av podocytes, synechia dannelse, moderat proteinuri og FSGS lesjoner inkludert GBM sammenvoksninger, PEC migrasjon og ECM dannelse begynner å utvikle seg. Når mer enn 40% av podocytes er oppbrukt, global sklerose utvikler seg .

Disse modellene påvirker alle podocytes, enten ved å målrette eksisterende gener og deres koding proteiner, eller ved transfection av spesifikke reseptorer på podocytes, som kan spesielt være rettet. Modellene ved hjelp av eksisterende gener dekke mindre enn 8% av menneskelige årsaker til FSGS., Både podocyte uttømming modeller gi viktig informasjon om den kontinuerlige utviklingen av FSGS i en dose-avhengig måte, men ikke adresse årsaken til primære FSGS.

Sirkulerer permeabilitet faktorer

Dyr studier har bidratt til å bevise eksistensen av sirkulerende permeabilitet faktorer utløsende for FSGS ved å vise at FSGS kan være indusert i rotter etter injeksjon med serum for FSGS pasienter. Begge studiene diskutert her brukt Sprague–Dawley rotter som ble injisert med serum for biopsi-bevist FSGS hos pasienter med primær sykdom., Disse studiene viser at en enkelt injeksjon av FSGS pasientens serum forårsaker forbigående albuminuria og proteinuri i rotter og at spesielt serum fra pasienter med kollapser FSGS variant fører til glomerular tuft retraksjon og podocyte skade .

Til dags dato, og det er ingen enighet om hvilken kandidat som faktor selve «FSGS-faktor» er, eller hvor den er produsert. Disse studiene støtter eksistensen av en sirkulerende viktig faktor, og har potensial til å identifisere denne «FSGS-induserende faktor».,

Spontant å utvikle FSGS

I litteraturen, bare en spontant å utvikle FSGS mus modell har blitt publisert. Studier ved hjelp av denne FGS/Nga mus modell har dukket opp mellom 1991 og 2004. Musen modellen ble etablert etter interstrain utparringer med andre av CBA/Nga og RFM/Nga avkom. Belastningen spontant utviklet FSGS lesjoner ved 3 måneder og alvorlig glomerulosclerosis innen ett år. Studier av denne musen modell avslørt tette innskudd i mesangium inneholder IgA, IgM, C3 og retroviral konvolutt antigen., Avl av disse dyrene var mulig opp til 18 generasjoner .

En studie ved hjelp av denne musen modellen viste at benmargstransplantasjon (BMT) fra normale mus til FSGS mus ameliorates FSGS og at BMT eller overføring av renset blodkreft stamceller fra FSGS mus til normale mus indusert FSGS . En studie ble gjennomført for å finne quantitative trait loci (QTL) som påvirker glomerulosclerosis index (GSI) i disse musene. To QTL ble funnet på kromosomer 8 og 10. Tilstedeværelsen av Gsi1 økt GSI mens tilstedeværelse av Gsi2 redusert GSI .,

i Dag, bare noen embryo av denne musen modellen er igjen i Japan, men ingen aktiv forskning ser ut til å være utført (Tabell 1).

Tabell 1 Oversikt over dyr modeller er diskutert i denne gjennomgangen