som beskrivits ovan, de olika föreslagna orsakerna till FSGS hos människor alla målpodocyter. Skada av podocyter leder till fotens utplåning och så småningom lossnar från GBM. Sammanväxningar bildas mellan den denudade GBM och Bowmans kapsel, och parietala epitelceller (PEC) börjar producera extracellulär matris (ECM), vilket orsakar de typiska FSGS-skadorna ., Djurmodeller som används för att undersöka FSGS alla inducerar skador på podocyter och därigenom efterlikna mänskliga FSGS.
Remnant kidney model
den mest använda djurmodellen för FSGS är den reducerade eller kvarvarande njurmodellen hos råttor. I denna modell avlägsnas 4/6 eller 5/6 av njurmassan genom kirurgisk resektion av en njure och ligering av njurartärgrenar eller polektomier för att minska en eller två tredjedelar av njurmassan i den kontralaterala njuren . De flesta studier använder 5/6 ablation-modellen, eftersom den inducerar högt blodtryck, uttalad njurskada och FSGS., Den 4/6 renal massreduceringsmodellen används som en mildare variant eftersom den inte inducerar högt blodtryck och endast måttlig njurdysfunktion och glomeruloskleros .
för att kompensera för förlust av njurmassa uppstår tubulär och glomerulär tillväxt. Glomerulär tillväxt uppnås genom både hyperplasi och hypertrofi. Podocyttillväxt är strukturellt långsammare, eftersom det endast sker genom hypertrofi. Därför är både kapillär-och filtreringsområdet för en enda podocyt dramatiskt förstorad., Till följd av detta kan filtratet inte filtreras in i urinutrymmet tillräckligt snabbt och orsaka blockeringar som leder filtratet till utrymmet mellan podocytkroppen och fotprocesserna. Dessa maladaptiva förändringar leder så småningom till cellförstöring och vidhäftningar mellan GBM och Bowmans kapsel som leder till skleros . Dessutom visar studier med polektomimodeller endast måttlig hypertoni och långsam utveckling av glomeruloskleros. Detta står i kontrast till ligationsmodeller som orsakar mer uttalad hypertoni., Förekomsten av högt blodtryck och en snabb utveckling av glomeruloskleros orsakas av den markerade uppregleringen av komponenterna i renin-angiotensinsystemet, nämligen Ang II, i den inflammerade peri-infarktzonen i ligationsmodeller, vilket leder till strukturella förändringar i podocyter . Återstoden njure modell kan orsaka podocyte skada genom både hyperfiltration högt blodtryck och via Ang II väg, som liknar det som ses i mänskliga FSGS.
de flesta råttstammarna är mottagliga för induktion av FSGS via remnant kidney-modellen., Munich-Wistar råttor har fördelen av att ha yta glomeruli som kan användas för direkt mätning av hemodynamiska faktorer. Däremot är de flesta musstammar, inklusive C57BL/6, resistenta mot utvecklingen av FSGS via remnant kidney-modellen. 129Sv möss är mottagliga men den anatomiska fördelningen av njurartären grenar hos möss gör det svårt att uppnå reproducerbar 5/6 nefrektomi .
det verkar också finnas en könsberoende skillnad i mottagligheten för FSGS., Studier med kvarlevan njure modell i München-Wistar råttor och Sprague–Dawley råttor har visat att östrogen, främst estradiol, kan skydda mot FSGS utveckling .
studier som använder remnant kidney-modellen utförs för utveckling av förebyggande behandlingsstrategier samt för att få mer insikt i underliggande patologier., Med hjälp av denna modell konstaterades att hämning av tromboxan syntes, administrering av klofibersyra (lipidsänkande medel) , troglitazon (peroxisom proliferator-aktiverad receptor-gamma-agonist) och Tranilast (antifibrotiskt medel) kan alla förbättra progressiv glomeruloskleros. Dessa studier – alla använde Sprague-Dawley-råttor av antingen manligt eller kvinnligt kön och minskade njurmassan via njurartärgrenligationstekniken., Andra studier visar att avsaknad av funktionella p21(WAF1/CIP1) i 129/Sv musstam kan minska utvecklingen av kronisk njursvikt och att apolipoprotein E knockout-möss inte har en ökad renal skada efter delsumma nephrectomy i närvaro av hyperlipidemi , vilket antyder en roll för detta protein i utvecklingen av sekundära FSGS. Båda studierna använde polektomier för att inducera Remnant njure modell.,
Remnant kidney-modellen är begränsad i sin förmåga att efterlikna mänskliga FSGS, eftersom skadan induceras via ett akut förfarande, medan skadan hos mänskliga FSGS induceras mycket långsammare. Remnant-njurmodellen kan dock användas i kombination med andra FSGS-inducerande modaliteter, såsom injektioner med puromycin eller med inducerad hypertoni. Dessa FSGS modeller kommer att diskuteras i nästa stycke.
renal massreduktion på grund av systemisk sjukdom
minskningen av njurmassan är en sekundär händelse för vissa patologier., I ett antal djurmodeller är minskningen av njurmassan resultatet av kronisk skada på glomerulära kärl på grund av högt blodtryck. I dessa modeller utvecklas FSGS på ett liknande sätt som i Remnant kidney-modellen, där en minskning av njurmassan leder till tillgången på ett minskat antal glomeruli att filtraera samma mängd serum. Tekniker för att studera hypertoni inkluderar användning av Sabra hypertoni benägna råttor, som är saltkänsliga djur som utvecklar högt blodtryck när chow och kranvatten laddas med 8% NaCl ., Renal hypertoni kan dessutom orsakas av administrering av noradrenalin (NE) eller Ang II. i denna modell manliga Sprague-Dawley råttor används, som ges NE och Ang II intravenöst under 14 dagar, medan en uppblåsbar vaskulär ockluder upprätthåller renal perfusionstryck till vänster njure vid baslinjen nivåer, och exponerar höger njure för förhöjt perfusionstryck . Dessutom har hyperlipidemi och fetma modeller som Zucker råttor undersökts samt åldrande, nephron brist Munich-Wistar Frömter råtta .,
förutom att observera effekten av högt blodtryck på utvecklingen av glomeruloskleros i dessa två djurmodeller visar Zuckerråttorna att tidig tillströmning av glomerulära makrofager föregår glomeruloskleros . De åldrande München-Wistar-råttorna visar att åldersberoende glomeruloskleros är omvänd efter endotelin-1-hämning. Endotelin-1 verkar ha en hämmande effekt på podocytcellcykelaktivitet och dedifferentiering. Vid administrering av en endotelin-1-antagonist kan podocyter åter komma in i cellcykeln och återhämta sig från tidigare och åldersrelaterad skada .,
skador på glomerulära kärl kan också uppstå på grund av antifosfolipidantikroppar som förekommer i systemisk lupus erythematosus (SLE) som ockluderar glomerulära kärl och resulterar i kronisk inflammation. Denna kroniska inflammation tros orsaka högt blodtryck som liknar vad som beskrivs i Remnant njure modell med hjälp av ligation. Kvinnliga NZBWF1 möss är kända för att producera höga titrar av antinukleära antikroppar. I dessa möss är njuren skyddad mot skador genom TNF-α-blockad .
dessa djurmodeller är alla bra representationer av sekundära FSGS hos människor., Tyvärr sekundära FSGS är bara en liten del av mänskliga FSGS och utveckling till FSGS kan ofta förebyggas och / eller försenas genom behandling av dessa bakomliggande orsaker.
läkemedelsinducerad
Adriamycin, puromycin och streptozotocin är de läkemedel som oftast används för att inducera FSGS. Dessutom beskriver tillgänglig litteratur ett litet antal studier utförda med cyklosporin och tillväxthormon , vilket inte kommer att diskuteras här.
de flesta råttstammar är mottagliga för FSGS inducerade av adriamycin eller puromycin., De flesta möss stammar är inte, med undantag för balb / c möss, som är mottagliga för adriamycin inducerad FSGS .
Adriamycin är känt som ett onkolytiskt antibiotikum som kan inducera proteinuri från den andra infusionen framåt, när det ges intravenöst hos råttor vid 2 mg / kg i ett 3-veckors intervall. Efter 16 veckor observeras segmentell glomeruloskleros med progression till global glomeruloskleros och tubulointerstitiell fibros vid 24 veckor. På grund av ökade serumurea nivåer, några av djuren kommer inte att överleva efter 28 veckor., När adriamycin ges i en intravenös engångsdos på 5 mg / kg orsakar skleros inom 6 månader hos 50% av djuren . Studier som kommer att diskuteras används manliga Munich-Wister råttor och injiceras en enda dos. De givna doserna varierar från 1,5 till 5 mg/kg hos råttor och 10 till 15 mg / kg hos möss . Det är viktigt att testa dosen innan man utför experiment eftersom adriamycin har ett litet läkemedelsområde, utanför vilket det blir giftigt. Dessutom kan batchskillnader observeras .
Puromycin är ett antibiotikum som hämmar proteinsyntesen., Puromycin kan ges genom flera intraperitoneala injektioner med initial administrering av 10 mg/kg följt av 40 mg/kg var 4: e vecka eller som en intravenös engångsdos på 50 mg / kg för att orsaka puromycinaminonukleosidinducerad nefros (PAN). Efter injektion visar råttor en tidig nefrotisk fas som toppar vid 10 dagar med fullständig fotprocess-effacement följt av uppenbar upplösning. Mellan 10 och 13 veckor utvecklas progressiv proteinuri på lägre nivå med tidiga segmentell sklerotiska lesioner som leder till väldefinierad segmentell skleros vid 18 veckor .,
både adriamycin och puromycin används ofta för att inducera FSGS på grund av deras starka dosrespons effekter . Dessa läkemedel används ofta i samma studie i två separata armar. Dessa modeller har använts för att studera seriell mikropunkturanalys av en enda nefron medan glomeruloskleros utvecklas . FSGS behandling studier som adriamycin och puromycin djurmodeller används för att visa att kombinationen av Angiotensin converting enzym-hämmare (ACE-jag) och Ang II-blockerare inte har en bättre effekt än ACE-jag är ensam ., Dessutom visar de att MAPK är avgörande för podocytskada vilket gör p38 MAPK till ett potentiellt terapeutiskt mål och att vaccination med CCL2-DNA skyddar mot njurskada efter adriamycininjektioner . Möjliga nya biomarkörer för initiering och svårighetsgrad av FSGS, såsom fibronectin respektive RAB-23, studerades också i dessa djurmodeller. Serum fibronektinnivåer kan visa en liten men signifikant ökning 3 dagar före förekomsten av glomerulära fibronektinavlagringar vilket gör det till en icke-specifik biomarkör för predisposition av FSGS ., Vid RAB-23 observeras en autokrin signaleringsväg i mesangiala celler medan man utvecklar FSGS, vilket leder till förhöjda urinnivåer av Rab-23 och undertrycker denna väg. Därför, som en biomarkör, kan RAB-23 urinnivåer kanske indikera svårighetsgraden av FSGS .
båda läkemedlen orsakar direkt toxisk skada på podocyterna, ökar permeabiliteten hos glomerulära endotelceller för större molekyler och minskar glomerulär laddningsselektivitet, vilket leder till tubulointerstitiell skada ., Eftersom dessa vägar skiljer sig från de som är kända i mänskliga FSGS är relevansen av dessa modeller oklart.
Streptozotocin är en naturligt förekommande kemikalie, som är giftig för insulinproducerande betaceller i bukspottkörteln. Det kan användas för att behandla cancer i Langerhans öar och i medicinsk forskning för att inducera diabetes i djurmodeller . Den diabetiska nefropati som induceras i denna modell föregår utvecklingen till FSGS., Intraperitoneal injektion av 40 mg / kg hos manliga syriska APA-hamstrar inducerar en pågående hyperglykemi och hyperlipidemi med höga urinnivåer av glukos, vilket resulterar i glomerulär lipidos efter 1 månad. Efter 3 månader ses FSGS med mesangial expansion. Detta orsakas av en ökning av basalmembranliknande material, lipiddroppar och skumceller. Särskilt hyperlipidemi är avgörande för denna utveckling eftersom den bildar lipiddropparna .,
Studier med streptozotocin-inducerad hyperglykemi i manliga München Wistar råttor visar att doxazin, en blodtryckssänkande agent, minskar albuminuria med 80%, men inte har en effekt på mesangial expansion eller progression till glomeruloskleros. Däremot förhindrar korrekt glykemisk kontroll alla tre . Förändrat genuttryck i den tidiga fasen av njursjukdom orsakad av hyperglykemi kan vara kritisk hos dessa djur .,
virusinducerad
Virusinducerade djurmodeller som oftast används i FSGS-forskning är HIV-1-baserade modeller, där transgena möss uttrycker HIV-1-tillbehörsgener som Vpr . Dessa transgena möss erhålls antingen genom att transfecting befruktade ägg av en hybrid mellan C57BL/6 DBA/2 med Vr och nephrin gen arrangören eller genom att använda Tg26 musen linje . Dessutom används rhesus macaques infekterade med SIVmacR71 / 17E, ett klonat Lymfocyt tropic Simian immunbristvirus (SIVAN), för att studera FSGS ., Som nämnts ovan kan viruset orsaka skador på podocyter, antingen genom direkt infektion av dessa celler eller genom frisättning av inflammatoriska cytokiner. Vidare kan viruset överföra från infekterade T-celler till tubulära epitelceller via virala synapser under celladhesion . Studier med denna djurmodell har visat skydd och återföring av glomeruloskleros genom behandling med Fluvastatin respektive cyklinberoende kinashämmare CYK202.
dessa djurmodeller är viktiga för att studera HIVAN eftersom humana njurceller också uttrycker HIV-1-gener., HIVAN är dock en sekundär orsak till FSGS och utvidgar inte vår kunskap om primära FSGS.
podocytinriktningsmodeller för FSGS
eftersom podocyter identifierades som det huvudsakliga cellulära målet i FSGS utvecklades nya djurmodeller. Gener som kodar för podocyt-specifika proteiner var inriktade på att erhålla knockout musmodeller för FSGS. Mpv-17 Och α-aktinin 4 var de gener som var mest riktade. Podocin bristfälliga möss kommer att diskuteras, liksom utarmning av podocyter genom din-1.1 antikropp och difteritoxin.,
Mpv-17 inaktivering genom retroviral insättning resulterar i fotprocessplattning och proteinuri inom 30 dagar efter postpartum, orsakad av en överdriven produktion av syreradikaler och ackumulering av lipidperoxidationsaddukter. Efter 9-12 månader sänker mössen till njursvikt .
studier med Mpv-17 inaktivering visar utarmning av mitokondriellt DNA som påverkar hud, innerörat och njure. Vid början av FSGS lämnas knappast något mitokondriellt DNA i cellerna i den glomerulära tuften .
α-aktinin 4-genen kodar för produktion av ett aktin-tvärbindande protein., Punktmutationer i denna gen orsakar en autosomal dominant form av mänskliga FSGS. Det finns en signifikant minskning av mRNA och nefrin, en del av slitmembranet. Resultatet är en snabbt nedbrytande och avreglerad aktincytoskeleton (orsakad av α-aktinin-4) och försämring av slitmembranet (orsakad av nefrin), vilket leder till tidig utveckling av proteinuri och FSGS . I studier med α-aktinin 4 muterade möss används prover för jämförelse med den autosomala dominerande formen av mänskliga FSGS orsakade av samma α-aktinin 4-mutation .
Podocin kodas av nphs2-genen., Mutationer i denna gen orsakar familjära och sporadiska former av steroidresistent nefrotiskt syndrom och FSGS hos människor. NPHS2 knockout-möss utvecklar inte FSGS, men diffusa mesangial skleros. Dessa möss dör inom dagar till veckor efter födseln från njursvikt . Men när podocin är inaktiverat på vuxna möss med hjälp av Cre-loxP teknik, det resulterar i nephritic syndrom och FSGS inom 4 veckor. Detta följs av diffus glomeruloskleros och tubulointerstitiell skada .
en inducerbar modell för FSGS har genererats genom att införa uttrycket av Thy-1.1-antigenet på podocyter., Thy-1.1 uttrycks inte på podocyter i normala möss. Musmodellen utvecklades genom att injicera human-mouse Thy-1.1 i Zygotes of Thy-1.2 CBA x c57bi möss. Efter injektion av anti-Thy-1.1 monoklonala antikroppar är podocyter och parietala epitelceller (PEC) skadade vilket leder till podocythypertrofi och extracellulär matrisproduktion genom PEC . Akut albuminuri induceras inom en dag och åtföljs av en snabbt utvecklande fokal glomeruloskleros vid dag 21. Thy-1.,1 transgen musmodell är lämplig för att specifikt studera förhållandet mellan podocytskada, albuminuri och FSGS-utveckling, eftersom det har visat sig att i denna modell korrelerar svårighetsgraden av FSGS med förlängningen av podocytskada . I denna modell har det också visats att ACE-I är viktigt för att förhindra utveckling av FSGS, eventuellt genom Pec proliferation blockering .
inducerande FSGS hos transgena djur via injektion av podocytspecifika toxiner uppnåddes också genom att utveckla råttor som uttrycker humana difteritoxinreceptorer (hDTR) på podocyter., Befruktade Fisher råttor injicerades med podocin promotor / hDTR att utveckla dessa transgena möss. Efter att ha nått vuxen ålder injicerades råttorna med difteritoxin (DT, 1 ml/10 g) vilket orsakade utarmning av podocyter som transporterar DT i cytoplasman inom 7 dagar. När 20% av podocyter förloras utvecklas mesangial expansion och mild proteinuri utan förlust av njurfunktion, vilket tyder på att en kompensationsmekanism induceras., När vi förbrukat 40% av podocytes, synechia bildning, måttlig proteinuri och FSGS skador inklusive GBM sammanväxningar, PEC migration och ECM-formation börjar utvecklas. När mer än 40% av podocyterna är utarmade utvecklas global skleros .
dessa modeller påverkar alla podocyter, antingen genom att rikta in befintliga gener och deras kodningsproteiner, eller genom att överföra specifika receptorer på podocyter, som specifikt kan vara riktade. Modellerna som använder befintliga gener täcker mindre än 8% av mänskliga orsaker till FSGS., Båda podocytutarmningsmodellerna ger viktig information om den kontinuerliga progressionen av FSGS på ett dosberoende sätt, men tar inte upp orsaken till primära FSGS.
cirkulerande permeabilitetsfaktorer
djurstudier har bidragit till att bevisa förekomsten av cirkulerande permeabilitetsfaktorer orsakssamband för FSGS genom att visa att FSGS kan induceras hos råttor efter injektion med serum hos FSGS-patienter. Båda studierna diskuteras här används Sprague–Dawley råttor som injicerades med serum för biopsi beprövad FSGS hos patienter med primär sjukdom., Dessa studier visar att en enda injektion av FSGS-patientserum orsakar övergående albuminuri och proteinuri hos råttor och att speciellt serum från patienter med den kollapsande FSGS-varianten leder till glomerulär tuftretraktion och podocytskador .
hittills finns det ingen konsensus om vilken kandidatfaktor den faktiska ”FSGS-faktorn” är eller var den produceras. Dessa studier stöder förekomsten av en cirkulerande permeabilitetsfaktor och har potential att identifiera denna ”FSGS-inducerande faktor”.,
spontant utveckla FSGS
i litteraturen har endast en spontant utveckla FSGS musmodell publicerats. Studier som använder denna FGS / nga-musmodell har dykt upp mellan 1991 och 2004. Musmodellen etablerades efter interstrain crossbreeding av CBA/Nga och RFM / Nga avkomma. Stammen utvecklade spontant FSGS-lesioner vid 3 månader och svår glomeruloskleros inom ett år. Studier av denna musmodell avslöjade täta avlagringar i mesangium innehållande IgA, IgM, C3 och retroviralt kuvertantigen., Avel av dessa djur var möjligt upp till 18 generationer .
en studie med denna musmodell visade att benmärgstransplantation (BMT) från normala möss till FSGS-möss förbättrar FSGS och att BMT eller överföring av renade hematopoetiska stamceller från FSGS-möss till normala möss inducerade FSGS . En studie genomfördes för att lokalisera kvantitativa drag loci (QTL) som påverkar glomerulosklerosindexet (GSI) hos dessa möss. Två QTL hittades på kromosomer 8 och 10. Närvaron av Gsi1 ökade GSI medan närvaron av Gsi2 minskade GSI .,
För närvarande finns endast vissa embryon av denna musmodell kvar i Japan, men ingen aktiv forskning verkar utföras (Tabell 1).
Lämna ett svar