jak opisano powyżej, różne sugerowane przyczyny FSGS u ludzi wszystkie docelowe podocyty. Uszkodzenie podocytów prowadzi do wymazania procesu stopy i ostatecznie oderwania się od GBM. Między denudowanym GBM i kapsułką Bowmana powstają zrosty, a komórki nabłonka ciemieniowego (Pec) zaczynają wytwarzać macierz pozakomórkową (ECM), która powoduje typowe zmiany fsgs ., Modele zwierzęce używane do badania FSGS wszystkie wywołują uszkodzenia podocytów i tym samym naśladują ludzkie FSGS.

Model nerki resztkowej

najczęściej stosowanym modelem zwierzęcym dla FSGS jest model nerki zredukowanej lub resztkowej u szczurów. W tym modelu 4/6 lub 5/6 masy nerkowej jest usuwany przez chirurgiczną resekcję jednej nerki i podwiązanie gałęzi tętnicy nerkowej lub polektomii w celu zmniejszenia jednej lub dwóch trzecich masy nerkowej w nerce przeciwnej . Większość badań wykorzystuje model ablacji 5/6, ponieważ indukuje nadciśnienie, wyraźne uszkodzenie nerek i FSGS., Model redukcji masy nerkowej 4/6 jest stosowany jako łagodniejszy wariant, ponieważ nie powoduje nadciśnienia, a jedynie umiarkowaną dysfunkcję nerek i miażdżycę kłębuszków .

aby zrekompensować utratę masy nerkowej, następuje wzrost rurek i kłębuszków. Wzrost kłębuszków jest osiągany zarówno przez rozrost, jak i przerost. Wzrost podocytów jest strukturalnie wolniejszy, ponieważ występuje tylko w wyniku przerostu. W związku z tym zarówno obszar kapilarny, jak i filtracyjny dla pojedynczego podocytu jest znacznie powiększony., W konsekwencji filtrat nie może być wystarczająco szybko filtrowany do przestrzeni moczowej, powodując blokady, które kierują filtrat do przestrzeni między ciałem podocytów a procesami stopy. Te nieprzystosowane zmiany ostatecznie prowadzą do zniszczenia komórek i zrostów między GBM a kapsułką Bowmana, co prowadzi do stwardnienia. Ponadto badania z wykorzystaniem modeli polektomii wykazują tylko umiarkowane nadciśnienie i powolny rozwój kłębuszków nerkowych. Jest to w przeciwieństwie do modeli ligacji, które powodują bardziej wyraźne nadciśnienie., Obecność nadciśnienia tętniczego i szybki rozwój kłębuszków nerkowych jest spowodowany wyraźną regulacją składników układu reninowego angiotensyny II w strefie zapalnej przed zawałem w modelach ligacji, co prowadzi do zmian strukturalnych w podocytach . Model nerki resztkowej może powodować uszkodzenie podocytów zarówno poprzez hiperfiltrację-nadciśnienie tętnicze, jak i przez szlak ANG II, podobny do tego, co obserwuje się w ludzkim FSGS.

większość szczepów szczura jest podatna na indukcję FSGS poprzez model nerki resztkowej., Szczury Munich-Wistar mają tę zaletę, że mają powierzchniowe kłębuszki, które mogą być używane do bezpośredniego pomiaru czynników hemodynamicznych. Natomiast większość szczepów myszy, w tym C57BL/6, jest odporna na rozwój FSGS poprzez model nerki resztkowej. Myszy 129Sv są wrażliwe, ale rozmieszczenie anatomiczne gałęzi tętnicy nerkowej u myszy utrudnia uzyskanie powtarzalnej nefrektomii 5/6 .

wydaje się również, że istnieje zależna od płci różnica w podatności na FSGS., Badania z wykorzystaniem modelu nerki resztkowej u szczurów Munich-Wistar i Sprague-Dawley wykazały, że estrogeny, głównie estradiol, mogą chronić przed rozwojem FSGS .

badania z wykorzystaniem modelu nerki resztkowej są prowadzone w celu opracowania strategii leczenia profilaktycznego, a także w celu uzyskania lepszego wglądu w podstawowe patologie., W oparciu o ten model stwierdzono, że hamowanie syntezy tromboksanu, podawanie kwasu klofibrynowego (lek zmniejszający stężenie lipidów) , troglitazonu (aktywowany przez proliferatory peroksysomów receptor-agonista gamma) i Tranilastu (lek przeciwpibrotyczny) może złagodzić postępującą miażdżycę kłębuszków. W tych badaniach wykorzystano szczury Sprague-Dawley płci męskiej lub żeńskiej i zmniejszono masę nerkową za pomocą techniki podwiązania gałęzi tętnicy nerkowej., Inne badania pokazują, że brak funkcjonalnego p21 (WAF1/CIP1) w szczepie myszy 129 / SV może zmniejszyć progresję do przewlekłej niewydolności nerek i że apolipoprotein E knockout myszy nie mają wzrostu uszkodzenia nerek po nefrektomii subtotalnej w obecności hiperlipidemii, co sugeruje rolę tego białka w rozwoju wtórnego FSGS. W obu badaniach zastosowano polektomię w celu wywołania modelu nerki resztkowej.,

model nerki resztkowej jest ograniczony w swoich zdolnościach do naśladowania ludzkich FSGS, ponieważ uszkodzenia są indukowane przez ostrą procedurę, podczas gdy w ludzkich FSGS uszkodzenia są indukowane znacznie wolniej. Jednak model nerki resztkowej może być stosowany w połączeniu z innymi metodami indukującymi FSGS, takimi jak zastrzyki z puromycyną lub z indukowanym nadciśnieniem tętniczym. Te modele FSGS zostaną omówione w kolejnych akapitach.

zmniejszenie masy nerek z powodu choroby ogólnoustrojowej

zmniejszenie masy nerek jest zdarzeniem wtórnym do niektórych patologii., W wielu modelach zwierzęcych spadek masy nerek jest wynikiem przewlekłego uszkodzenia naczyń kłębuszkowych z powodu nadciśnienia. W tych modelach fsgs rozwija się w podobny sposób jak w modelu nerki resztkowej, gdzie zmniejszenie masy nerek prowadzi do dostępności zmniejszonej liczby kłębuszków nerkowych do filtrowania tej samej ilości surowicy. Techniki badania nadciśnienia obejmują stosowanie szczurów podatnych na nadciśnienie Sabra, które są wrażliwymi na sól zwierzętami, które rozwijają nadciśnienie, gdy chow i woda z kranu są ładowane 8% NaCl ., Nadciśnienie nerkowe może być ponadto spowodowane przez podanie noradrenaliny (NE) lub Ang II. w tym modelu stosuje się Męskie szczury Sprague – Dawley, którym podaje się ne i Ang II dożylnie przez 14 dni, podczas gdy nadmuchiwana zatykarka naczyniowa utrzymuje ciśnienie perfuzji nerek do lewej nerki na poziomie wyjściowym i naraża prawą nerkę na podwyższone ciśnienie perfuzji . Ponadto badano modele hiperlipidemii i otyłości, takie jak szczury Zuckera, a także starzenia się, niedoboru nefronu-szczura Wistar Frömtera .,

poza obserwacją wpływu nadciśnienia na rozwój kłębuszków nerkowych w tych dwóch modelach zwierzęcych, szczury Zucker pokazują, że wczesny napływ makrofagów kłębuszkowych poprzedza glomerulosklerozę . Starzejące się szczury Munich-Wistar wykazują, że zależna od wieku miażdżyca kłębuszków ulega odwróceniu po zahamowaniu endoteliny-1. Wydaje się, że endotelina-1 ma hamujący wpływ na aktywność cyklu komórkowego podocytów i dedifferentiation. Podczas podawania antagonisty endoteliny-1 podocyty mogą ponownie wejść do cyklu komórkowego i powrócić do zdrowia po wcześniejszym i związanym z wiekiem urazie .,

uszkodzenie naczyń kłębuszkowych może również wystąpić z powodu przeciwciał przeciw fosfolipidowych obecnych w toczniu rumieniowatym układowym (SLE), które zamykają naczynia kłębuszkowe i powodują przewlekłe zapalenie. Uważa się, że to przewlekłe zapalenie powoduje nadciśnienie podobne do tego, co opisano w modelu nerki resztkowej przy użyciu ligacji. Wiadomo, że samice myszy NZBWF1 wytwarzają wysokie miana przeciwciał przeciwjądrowych. U tych myszy nerki są chronione przed uszkodzeniem przez blokadę TNF-α .

te modele zwierzęce są dobrymi reprezentacjami wtórnych FSGS u ludzi., Niestety wtórne FSGS jest tylko niewielką częścią ludzkiego FSGS i rozwoju do FSGS często można zapobiec i / lub opóźnić przez leczenie tych przyczyn.

leki indukowane

adriamycyna, puromycyna i streptozotocyna to leki stosowane głównie do indukcji FSGS. Dodatkowo dostępna Literatura opisuje niewielką liczbę badań przeprowadzonych z cyklosporyną i hormonem wzrostu, które nie będą tutaj omawiane.

większość szczepów szczurów jest wrażliwa na FSGS indukowane przez adriamycynę lub puromycynę., Większość szczepów myszy nie jest, z wyjątkiem myszy balb/c, które są wrażliwe na indukowane przez adriamycynę FSGS .

adriamycyna jest znana jako antybiotyk onkolityczny, który może wywoływać białkomocz po drugim wlewie dożylnym podawanym szczurom w dawce 2 mg / kg mc.w odstępie 3 tygodni. Po 16 tygodniach obserwuje się segmentalną miażdżycę kłębuszków nerkowych z progresją do globalnej miażdżycy kłębuszków nerkowych i włóknienia kanalikowo-śródmiąższowego po 24 tygodniach. Ze względu na zwiększone stężenie mocznika w surowicy niektóre zwierzęta nie przeżyją dłużej niż 28 tygodni., Po podaniu pojedynczej dawki dożylnej 5 mg/kg, adriamycyna powoduje stwardnienie w ciągu 6 miesięcy u 50% zwierząt . W badaniach, które zostaną omówione, użyto samców szczurów Monachium-Wister i wstrzyknięto pojedynczą dawkę. Podane dawki wahają się od 1,5 do 5 mg/kg mc .u szczurów i od 10 do 15 mg/kg mc. u myszy. Ważne jest, aby przetestować dawkę przed przeprowadzeniem eksperymentów, ponieważ adriamycyna ma niewielki zakres farmaceutyczny, poza którym staje się toksyczna. Ponadto można zaobserwować różnice wsadowe .

Puromycyna jest antybiotykiem hamującym syntezę białek., Puromycyna może być podawana w wielokrotnych wstrzyknięciach dootrzewnowych z początkowym podaniem 10 mg / kg mc., a następnie 40 mg / kg mc. co 4 tygodnie lub w pojedynczej dawce dożylnej 50 mg / kg mc.w celu wywołania nerczycy indukowanej przez aminonukleozydy puromycyny (PAN). Po wstrzyknięciu szczury wykazują wczesną fazę nerczycową, która osiąga szczyt po 10 dniach z całkowitym procesem stopy-wymazaniem, a następnie pozornym ustąpieniem. Między 10 a 13 tygodniem rozwija się postępująca białkomocz niższego szczebla z wczesnymi segmentalnymi zmianami sklerotycznymi prowadzącymi do dobrze zdefiniowanego stwardnienia segmentalnego po 18 tygodniach .,

zarówno adriamycyna, jak i puromycyna są często stosowane w celu wywołania FSGS ze względu na ich silne działanie dawka–odpowiedź . Leki te są często stosowane w tym samym badaniu w dwóch oddzielnych ramionach. Modele te zostały wykorzystane do badania seryjnej analizy mikropunktury pojedynczego nefronu, podczas gdy rozwija się miażdżyca kłębuszków. Badania leczenia FSGS, w których zastosowano modele zwierzęce adriamycyny i puromycyny, pokazują, że połączenie inhibitorów konwertazy angiotensyny (Ace-I) i blokerów ANG II nie ma lepszego działania niż sam Ace-I., Ponadto wykazują, że MAPK jest niezbędny w przypadku uszkodzenia podocytów, co czyni P38 MAPK potencjalnym celem terapeutycznym, a szczepienie DNA CCL2 chroni przed uszkodzeniem nerek po wstrzyknięciu adriamycyny . Możliwe nowe biomarkery do inicjacji i ciężkości FSGS, takie jak odpowiednio fibronektyna i Rab-23, badano również w tych modelach zwierzęcych. Poziom fibronektyny w surowicy może wykazywać niewielki, ale znaczący wzrost 3 dni przed wystąpieniem kłębuszkowych złogów fibronektyny, co czyni go niespecyficznym biomarkerem predyspozycji do FSGS ., W przypadku Rab-23, autocrine sygnalizacji szlak obserwuje w mezangial komórkach podczas rozwijania FSGS, który prowadzi do podwyższonego poziomu moczu Rab-23 i hamuje ten szlak. Dlatego, jako biomarker, poziomy moczu Rab-23 mogą wskazywać na nasilenie FSGS .

oba leki powodują bezpośrednie toksyczne uszkodzenie podocytów, zwiększają przepuszczalność komórek śródbłonka kłębuszkowego dla większych cząsteczek i zmniejszają selektywność ładunku kłębuszkowego, co prowadzi do uszkodzenia tubulointerstiialnego ., Ponieważ drogi te różnią się od tych znanych w ludzkich FSGS, znaczenie tych modeli jest niejasne.

Streptozotocyna jest naturalnie występującym związkiem chemicznym, toksycznym dla komórek beta trzustki produkujących insulinę. Może być stosowany w leczeniu nowotworów wysepek Langerhansa oraz w badaniach medycznych w celu wywołania cukrzycy w modelach zwierzęcych . Nefropatia cukrzycowa wywołana w tym modelu poprzedza rozwój do FSGS., Wstrzyknięcie dootrzewnowe 40 mg / kg u samców syryjskich chomików APA wywołuje trwającą hiperglikemię i hiperlipidemię z wysokim poziomem glukozy w moczu, co powoduje lipidozę kłębuszkową po 1 miesiącu. Po 3 miesiącach obserwuje się fsgs z ekspansją mezangialną. Jest to spowodowane wzrostem materiału przypominającego błonę podstawną, kropelek lipidowych i komórek piankowych. Szczególnie hiperlipidemia jest kluczowa w tym rozwoju, ponieważ tworzy krople lipidów .,

badania z zastosowaniem hiperglikemii indukowanej streptozotocyną u samców szczurów Wistar z Monachium pokazują, że doksazyna, środek obniżający ciśnienie krwi, zmniejsza albuminurię o 80%, ale nie ma wpływu na ekspansję mezangialną lub progresję do miażdżycy kłębuszków. Natomiast właściwa kontrola glikemii zapobiega wszystkim trzem . Zmieniona ekspresja genów we wczesnej fazie choroby nerek spowodowanej hiperglikemią może być krytyczna u tych zwierząt .,

wywołane przez wirusa

modele zwierzęce, które są najczęściej używane w badaniach FSGS, to modele oparte na HIV-1, w których transgeniczne myszy ekspresują geny dodatkowe HIV-1, takie jak Vpr . Te transgeniczne myszy uzyskuje się poprzez transfekcję zapłodnionych jaj hybrydy między C57BL / 6 i DBA / 2 z VPR i promotorem genu nefryny lub za pomocą linii myszy tg26 . Ponadto, makaki rhesus zakażone SIVmacR71 / 17E, sklonowany wirus upośledzenia odporności limfocytów tropic simian (SIVAN), są wykorzystywane do badania FSGS ., Jak wspomniano powyżej wirus może wyrządzić szkody na podocytach, albo przez bezpośrednie zakażenie tych komórek lub przez uwalnianie cytokin zapalnych. Ponadto wirus może przenosić się z zakażonych komórek T do komórek nabłonka kanalikowego poprzez synapsy wirusowe podczas adhezji komórek . Badania z wykorzystaniem tego modelu zwierzęcego wykazały ochronę i odwrócenie miażdżycy kłębuszków nerkowych poprzez leczenie odpowiednio Fluwastatyną i inhibitorem kinazy zależnej od cyklin CYC202.

te modele zwierzęce są ważne w badaniu HIVANA, ponieważ ludzkie komórki nerkowe również wykazują ekspresję genów HIV-1., Jednak HIVAN jest wtórną przyczyną FSGS i nie poszerza naszej wiedzy o pierwotnych FSGS.

modele celowania podocytów w FSGS

ponieważ podocyty zostały zidentyfikowane jako główny cel komórkowy w FSGS, opracowano nowe modele zwierzęce. Geny kodujące białka specyficzne dla podocytów były ukierunkowane na uzyskanie modeli knockout mysich dla FSGS. Mpv – 17 i α-aktynina 4 były najczęściej atakowanymi genami. Omówione zostaną niedobory myszy podocin, a także wyczerpanie podocytów przez przeciwciało Thy – 1.1 i toksyny błoniczej.,

inaktywacja Mpv-17 przez wstawienie retrowirusowe powoduje spłaszczenie procesu stopy i białkomocz w ciągu 30 dni po porodzie, spowodowane nadmierną produkcją rodników tlenowych i nagromadzeniem adduktów peroksydacji lipidów. Po 9-12 miesiącach myszy ulegają niewydolności nerek .

badania z zastosowaniem inaktywacji Mpv-17 pokazują zubożenie mitochondrialnego DNA, które wpływa na skórę, ucho wewnętrzne i nerki. Na początku FSGS prawie żadne mitochondrialne DNA nie pozostaje w komórkach kępki kłębuszkowej .

Gen α-aktynina 4 koduje do produkcji białka sieciującego aktynę., Mutacje punktowe w tym genie powodują autosomalną dominującą formę ludzkiego FSGS. Występuje znaczna redukcja mRNA i nefryny, składnika przepony szczelinowej. Rezultatem jest szybko rozkładający się i deregulowany cytoszkielet aktyny (spowodowany przez α-aktyninę-4) i pogorszenie przepony szczelinowej (spowodowane przez nefrynę), co prowadzi do wczesnego rozwoju białkomoczu i FSGS . W badaniach na zmutowanych myszach α-aktinina 4 próbki są używane do porównania z autosomalną dominującą formą ludzkiego FSGS spowodowaną tą samą mutacją α-aktinina 4 .

Podocin jest kodowany przez gen NPHS2., Mutacje w tym genie powodują rodzinne i sporadyczne formy steroidoopornego zespołu nerczycowego i FSGS u ludzi. Myszy nokautujące NPHS2 nie rozwijają FSGS, ale rozproszone stwardnienie mezangialne. Myszy te umierają w ciągu kilku dni lub tygodni po urodzeniu z powodu niewydolności nerek . Jednakże, gdy podocin jest inaktywowany u dorosłych myszy za pomocą technologii Cre-loxP, powoduje to zespół nerczycowy i FSGS w ciągu 4 tygodni. Po tym następuje rozproszona miażdżyca kłębuszków nerkowych i uszkodzenie kanalikowo-śródmiąższowe .

model indukcyjny dla FSGS został wygenerowany poprzez wprowadzenie ekspresji antygenu Thy-1.1 na podocytach., Thy – 1.1 nie ulega ekspresji na podocytach u normalnych myszy. Model myszy został opracowany przez wstrzyknięcie ludzkiej myszy Thy-1.1 w zygotach myszy Thy-1.2 CBA x c57bi. Po wstrzyknięciu przeciwciał monoklonalnych anty-Thy-1,1, podocyty i komórki nabłonka ciemieniowego (PEC) są uszkodzone, co prowadzi do przerostu podocytów i produkcji macierzy pozakomórkowej przez PEC . Ostra białkomocz jest wywoływana w ciągu jednego dnia i towarzyszy jej szybko rozwijająca się ogniskowa miażdżyca kłębuszków w dniu 21. Thy-1.,1 transgeniczny model myszy jest odpowiedni do specyficznego badania zależności między uszkodzeniem podocytów, albuminurią i rozwojem FSGS, ponieważ udowodniono, że w tym modelu nasilenie fsgs koreluje z przedłużeniem uszkodzenia podocytów . W tym modelu wykazano również, że ACE-I jest ważny w zapobieganiu rozwojowi FSGS, prawdopodobnie poprzez blokadę proliferacji PEC .

indukowanie FSGS u zwierząt transgenicznych poprzez wstrzyknięcie toksyn specyficznych dla podocytów zostało również osiągnięte przez rozwój szczurów, które ekspresują ludzkie receptory toksyny błoniczej (hDTR) na podocytach., Zapłodnione szczury Rybackie zostały wstrzyknięte promotorem podocin / hDTR, aby rozwinąć te transgeniczne myszy. Po osiągnięciu wieku dorosłego szczurom wstrzyknięto toksynę błoniczą (DT, 1 ml/10 g), powodując zmniejszenie ilości podocytów transportujących DT do cytoplazmy w ciągu 7 dni. Po utracie 20% podocytów, ekspansja mezangialna i łagodna białkomocz rozwijają się bez utraty funkcji nerek, co sugeruje, że indukowany jest mechanizm kompensacyjny., Po wyczerpaniu 40% podocytów zaczynają się rozwijać powstawanie synechii, umiarkowana białkomocz i zmiany FSGS, w tym zrosty GBM, migracja PEC i tworzenie ECM. Gdy ponad 40% podocytów jest wyczerpanych, rozwija się globalna stwardnienie rozsiane .

wszystkie te modele wpływają na podocyty, albo poprzez ukierunkowanie istniejących genów i ich kodujących białek, albo poprzez transfekcję określonych receptorów na podocytach, które mogą być specjalnie ukierunkowane. Modele wykorzystujące istniejące geny obejmują mniej niż 8% ludzkich przyczyn fsgs., Oba modele niedoboru podocytów dają ważne informacje o ciągłym postępie FSGS w sposób zależny od dawki, ale nie dotyczą przyczyny pierwotnego FSGS.

krążące czynniki przepuszczalności

badania na zwierzętach pomogły udowodnić istnienie krążących czynników przepuszczalności powodujących fsgs, wykazując, że FSGS może być indukowany u szczurów po wstrzyknięciu z surowicy pacjentów z FSGS. W obu omawianych badaniach wykorzystano szczury Sprague-Dawley, którym wstrzyknięto surowicę potwierdzonego biopsją FSGS u pacjentów z chorobą pierwotną., Badania te pokazują, że pojedyncze wstrzyknięcie surowicy pacjenta FSGS powoduje przemijającą albuminurię i białkomocz u szczurów, a zwłaszcza serum pacjentów z zapadającym się wariantem FSGS prowadzi do wycofania kłębuszków kłębuszkowych i uszkodzenia podocytów .

do tej pory nie ma konsensusu co do tego, który czynnik kandydata jest faktycznym „czynnikiem FSGS” lub gdzie jest produkowany. Badania te potwierdzają istnienie krążącego czynnika przepuszczalności i mają potencjał do zidentyfikowania tego „czynnika indukującego FSGS”.,

spontanicznie rozwijający się model myszy FSGS

w literaturze opublikowano tylko jeden spontanicznie rozwijający się model myszy fsgs. Badania wykorzystujące ten model myszy FGS/Nga pojawiły się w latach 1991-2004. Model myszy powstał po krzyżowaniu międzygatunkowym potomstwa CBA/Nga i RFM/nga. Szczep spontanicznie rozwinął zmiany FSGS po 3 miesiącach i ciężką miażdżycę kłębuszków w ciągu jednego roku. Badania tego modelu myszy wykazały gęste osady w mezangium zawierające IgA, IgM, C3 i antygen otoczki retrowirusowej., Hodowla tych zwierząt była możliwa do 18 pokoleń .

badanie z wykorzystaniem tego modelu myszy wykazało, że przeszczepienie szpiku kostnego (BMT) z normalnych myszy na myszy FSGS łagodzi FSGS i że BMT lub przeniesienie oczyszczonych hematopoetycznych komórek macierzystych z myszy fsgs do normalnych myszy wywołało fsgs . Przeprowadzono badanie w celu zlokalizowania ilościowych loci cech (QTL) wpływających na wskaźnik glomerulosklerozy (GSI) u tych myszy. Dwa QTL znaleziono na chromosomach 8 i 10. Obecność Gsi1 zwiększyła GSI, podczas gdy obecność gsi2 zmniejszyła GSI .,

obecnie w Japonii pozostały tylko niektóre zarodki tego modelu myszy, ale wydaje się, że nie są prowadzone żadne aktywne badania (Tabela 1).

Tabela 1 przegląd modeli zwierzęcych omówionych w tej recenzji