Почки выполняют жизненно важную функцию по удалению продуктов жизнедеятельности из крови и поддержание баланса уровней солей и воды в организме. Но понимание того как именно клетки транспортируют жидкости по сосудам этого органа до последнего времени оставалось загадкой. Однако недавно исследователям из Университета Джона Хопкинса удалось изучить действующие механические силы и обнаружить ранее не исследованную функцию почек.

Вся кровь человека в течение дня проходит через почки десятки раз, просачиваясь через крошечные трубки и фильтрующие механизмы, перед тем как снова очищенной попасть в кровеносную систему. Но природа механических сил позволяющих осуществлять эти процессы оставалась неясной (считается, что эпителиальные клетки, выстилающие почечные канальцы, неподвижны).

"Фундаментальные физические законы гласят, что для перемещения каких-либо объектов необходимы силы", - рассказывает Шон Сан, ведущий специалист нового проекта. "В нашей ситуации клетки не движутся, но они перемещают жидкость. Тогда возникает вопрос, каким образом они это делают?".

Для того чтобы разобраться в этом вопросе, исследователи из Университета Джонса Хопкинса создали модель почки на базе искусственного микрофлюидного насоса (MFKP). Устройство имеет два микроканала, разделенных эпителиальными клетками почек. Жидкость протекает между каналами через клетки эпителия. При этом прибор в режиме реального времени регистрирует давление жидкости, создаваемое клетками.В результате команда обнаружила, что эпителиальные клетки почек работают как механические жидкостные насосы. Они очень интенсивно генерировали градиент давления, заставляя жидкость двигаться в определенном направлении, подобно обычному бытовому водяному насосу.

В последующих экспериментах команда изучала, как функционирование эпителия может измениться в случае болезни. Они испытали то же устройство, используя эпителиальные клетки почек пациентов с аутосомно-доминантной поликистозной болезнью почек (АДПБП - наследственное заболевание с формированием заполненных жидкостью кист).Оказалось, что по сравнению со здоровыми клетками больные клетки эпителия перекачивали жидкость в противоположном направлении. Таким образом, с изменением профиля давления менялась форма почечных лаханок, что вероятно сыграло важную роль в формировании кист.

Исследователи также проверили работу "искусственной почки" на действие толваптана (lat Tolvaptan) - препарата, используемого для замедления прогрессии АДПКД. Ученые обнаружили, что данный селективный антогонист заставляет клетки снижать мощность потока и градиент давления, тем самым замедляя процессы формирование кист.По мнению разработчиков, это исследование позволит открыть новые перспективные препараты или методы терапии, а само устройство может найти применение в качестве экспериментального инструмента для диагностики АДПБП и других заболеваний почек и прочих внутренних органов. Исследование было опубликовано в журнале Nature Communications.

Ссылки на источники: Университет Джона Хопкинса, Jornal Nature Communications, Memorial Sloan Kettering Cancer Center (Русскоязычный перевод сайт overclockers.ru)

(https://www.mskcc.org/ru/cancer-care/patient-education/tolvaptan)

(https://www.nature.com/articles/s41467-022-29988-w)

(https://hub.jhu.edu/2022/05/18/study-kidney-cells-pump-blood/)