Адаптація нирки після експериментальної нефректомії у тварин огляд літератури про Урофранс
Метою було зробити огляд літератури щодо адаптації нирок після експериментальної нефректомії у ссавців. Ниркова маса збільшується після тотальної нефректомії (НТ) завдяки двом компонентам - одному судинному та негайному за рахунок посиленого кровотоку в капілярах клубочків, іншого клітинному під впливом послідовних ефектів фази гіперплазії, а потім фази гіпертрофії. Молодняк на момент нефректомії має здатність адаптації решти нирок, що перевищує здатність дорослої тварини. Так само стать тварини впливає на об'єм залишкової ниркової паренхіми, збільшення швидкості клубочкової фільтрації (ШКФ), інтенсивність та тривалість фази гіперплазії, сигнальні шляхи гіпертрофії, а також наслідки пошкодження клубочка та канальця. Адаптація нирки після НТ відбувається під гормональною регуляцією, що включає IGF-1, TGFβ-1 та ангіотензин II (Ang-II).
Скорочення
Вступ
З огляду на аргумент щодо серцево-судинної та загальної смертності у пацієнтів із порушеннями функції нирок навіть низької інтенсивності [1 Go A.S., et al. Хронічна хвороба нирок та ризики смерті, серцево-судинні події та госпіталізація N Engl J Med 2004; 351 (13): 1296-1305 [перехресне посилання]
Клацніть тут, щоб перейти до розділу «Список літератури»], поточні рекомендації призвели до модифікації хірургічної практики з метою збереження нефронічного капіталу під час лікування пухлин нирок [2 Bellec L., et al. Аналіз еволюції в хірургічній практиці лікування первинних пухлин нирок протягом періоду 2006-2010 рр. З приводу серії 458 послідовних операцій Прог Урол 2012 р .; 22 (9): 520-528 [інтер-посилання]
Клацніть тут, щоб перейти до розділу Посилання]. Тим не менше, розвиток донорства органів від споріднених донорів, що живуть (ДВА), також ставить питання про засоби адаптації організму до ниркової абляції. В даний час лише експериментальна робота на ссавцях досліджувала клітинні та гормональні наслідки на залишкову ниркову паренхіму, що часто кваліфікується як «компенсаторна гіпертрофія нирок».
Цей огляд літератури об'єднує основні статті, опубліковані за останні 50 років про компенсаторну гіпертрофію, та пропонує синтез сучасних знань про вплив віку та статі, походження гуморальних механізмів, що спричиняють це. зміни в клубочку.
Матеріал і методи
Бібліографічний пошук за останні 50 років був проведений у базах даних PubMed та університетській бібліотеці Університету Поля Сабатьє в Тулузі, використовуючи ключове слово “* нефректомія”, пов’язане з такими ключовими словами: “компенсаційний ріст нирок”, “нирка вага ”,„ гіпертрофія нирок ”,„ збільшення нирок ”,„ клубочковий об’єм ”,„ гіперплазія нирок ”. Назви без резюме були виключені з цього пошуку. Статті були відібрані відповідно до їх експериментальної моделі, яка мала бути виключно моделі тварини, їх експериментальний протокол повинен був цікавитись модифікаціями після нефронічної редукції, викликаної частковою (NP), загальною (NT) або сумарною (Nx) нефректомією. (5/6 загальної ниркової паренхіми). Ми виділили описову інформацію про адаптацію решти нирок, роль віку та статі для пояснення спостережуваних відмінностей, гуморальні фактори, що беруть участь у продовженні адаптаційних явищ, судинні модифікації та роль NO на рівні. після нефректомії.
Результати
Результати такі:
Синтез знань
Термін гіпертрофія зазвичай використовується для узагальнення змін, що спостерігаються після нефректомії, тоді як його суворе визначення стосується збільшення об'єму клітини, а також фізико-хімічних змін останніх (вміст білка, РНК, мембранні компоненти). Ранні роботи прагнули відокремити гіпертрофію від гіперплазії клітин, де побудова тканини була результатом поділу клітин. Ці два механізми, здається, тісно пов’язані і слідують один за одним. Аналіз літератури дозволяє виділити три фази, що перекриваються:
Опис гіпертрофії та регуляторних механізмів
Кількісна оцінка ДНК в нирці у дні, що слідували за НТ, дозволила Джонсону, а потім Міскелу продемонструвати, що приріст обсягу решти нирок був послідовністю фази гіперплазії, що характеризується поділом клітин, а потім фази гіпертрофії, що відповідає збільшення обсягу та вмісту цитоплазми [3 Джонсон Х.А., Віра Роман Дж. М. Компенсаторне збільшення нирок. Гіпертрофія проти гіперплазії Am J Pathol 1966; 49 (1): 1-13
Клацніть тут, щоб переглянути розділ `` Список літератури '', 4 Miskell C.A., Simpson D.P. Гіперплазія передує збільшенню швидкості клубочкової фільтрації у залишкових нирках щурів Нирки Int 1990; 37 (2): 758-766 [перехресне посилання]
Клацніть тут, щоб перейти до розділу Посилання]. За словами Оліветті, об'єм, виміряний морфометрією під електронним мікроскопом ниркового тільця, майже подвоївся після НТ, і ці зміни в основному торкнулися сусідніх судинних клубочків. Дійсно, ці клубочки мали коротшу петлю Генле і мали належати до спокійних нефронічних одиниць, задіяних під час активації резервів клубочкової фільтрації [5 Olivetti G., et al. Морфометрія ниркового тільця під час нормального постнатального росту та компенсаторної гіпертрофії. Дослідження світлового мікроскопа J Cell Biol 1977; 75 (2 бали 1): 573-585 [перехресне посилання]
Фази ниркової адаптації після нефректомії: затримка та топографія нефрона.
Згодом Уайт, який спостерігав вплив дієти на об'єм нирок, показав, що дієта, багата білком, значно збільшила об'єм нирок та ШКФ. Таким чином, він продемонстрував наявність функціонального резерву нирок, який можна стимулювати та оцінювати неінвазивно за допомогою навантажувальної дози амінокислот. Це також показало, що велике споживання білка у безпосередній післяопераційний період дозволило оптимізувати компенсаторну гіпертрофію після нефректомії [6 White J.V., et al. Вплив харчового білка на функціональні, морфологічні та гістологічні зміни нирок під час компенсаторного ниркового росту у собак Am J Vet Res 1991; 52 (8): 1357-1365
Серед авторів, яких цікавили фактори, що ініціюють ниркову адаптацію, Кац припускав, що підвищена фільтрація Na + нефроном після зменшення маси нефрону відповідає за ниркову гіпертрофію. Однак результати цього автора показали, що канальцева реабсорбція Na + залишається стабільною і що на клітинну активність ниркової паренхіми (вироблення ДНК або РНК) не впливає підвищений рівень внутрішньотрубного Na + [7 Katz AI, Toback Ф.Г., Ліндгеймер М.Д. Незалежність початку компенсаторного росту нирок від змін функції нирок Am J Physiol 1976; 230 (4): 1067-1071
Клацніть тут, щоб перейти до розділу Посилання]. Подібним чином, вегетативна іннервація нирки не змінила збільшення ваги нирки, що залишилася після нефректомії [8 Wada T., et al. Вплив денервації нирок на компенсаторний ріст нирок після нефректомії у кота Jpn J Physiol 1999; 49 (4): 373-377 [перехресне посилання]
На сьогоднішній день гормональне посередництво вже не викликає сумнівів завдяки роботі Шеймса та Хансена [9 Hansen P.A. Медіація компенсаторного росту нирок у щурів: демонстрація клітинної культури сироваткового фактора J Фізіол 1982; 322: 83-93
Клацніть тут, щоб побачити розділ Довідкова література, 10 Shames D., Murphy J.J., Berkowitz H. Докази гуморального фактора у односторонньо нефректомізованих собак, що стимулюють ріст нирок в ізольованих собачих нирках Хірургія 1976; 79 (5): 573-576
Клацніть тут, щоб перейти до розділу "Довідкова література"], який спостерігав, що сироватка собак або щурів, зібрана в перший день після нефректомії, спричиняла дублювання ДНК трубчастих клітин in vitro, поки ця сироватка була оновлена.
Різні фази морфометричної адаптації нирки після нефректомії
Фаза гіперфільтрації судин: роль NO
Об'єм клубочків збільшується після нефректомії за рахунок збільшення кровотоку в флокулі, а потім за рахунок клітинної гіпертрофії.
Кілька авторів показали, що збільшення клубочкової фільтрації було наслідком судинорозширювальної дії NO на аферентну артеріолу клубочка та розслаблюючої дії простагландинів на мезангію [11 Valdivielso J.M., et al. Роль оксиду азоту в ранній гемодинамічній реакції нирок після односторонньої нефректомії Am J Physiol 1999; 276 (6 Pt 2): R1718-R1723
Клацніть тут, щоб побачити розділ `` Список літератури '', 12 Sigmon D.H., et al. Роль оксиду азоту в нирковій гемодинамічній реакції на односторонню нефректомію J Am Soc Nephrol 2004; 15 (6): 1413-1420 [перехресне посилання]
Клацніть тут, щоб перейти до розділу Посилання]. Шевальє [13 Шевальє Р.Л., Кайзер Д.Л. Вплив гострої унінефректомії та вік на авторегуляцію ниркового кровотоку у щурів Am J Physiol 1985; 249 (5 балів 2): F672-F679
Клацніть тут, щоб переглянути розділ «Довідкова література»] у 1985 р. Спостерігалося збільшення потоку ниркової плазми з 30-ї післяопераційної хвилини; Зіада [14 Ziada G., Youseif H., Khalil M. Компенсаційні зміни функції решти нирок відразу після односторонньої нефректомії у овець Tohoku J Exp Med 2009; 219 (2): 165-168 [перехресне посилання]
Клацніть тут, щоб перейти до розділу "Довідкова література"], зазначивши, що ці витрати варіювались від часу втручання. Така рання адаптація передбачала швидкий адаптаційний механізм, такий як місцевий викид NO під впливом судинних зсувних напружень, відомих як "зсувний стрес". Кілька авторів продемонстрували експресію та топографію, специфічну для кожної ізоформи NO-синтази в нирковій паренхімі, вказуючи на кілька внутрішньониркових шляхів продукування NO. Дійсно, Гіршберг продемонстрував, що частина продукції NO і простагландинів залежала від IGF-1, і зауважив, що збільшення ШКФ пояснюється зниженням судинного опору [15 Hirschberg R., Kopple JD Докази того, що інсуліноподібний фактор росту I збільшується нирковий потік плазми та швидкість клубочкової фільтрації у щурів, що голодують J Clin Invest 1989; 83 (1): 326-330 [перехресне посилання]
Клацніть тут, щоб перейти до розділу Посилання]. Вазодилатація, індукована NO, змусила деяких авторів зосередитися на взаємозв'язку між клубочковою гіперфільтрацією та початком гломерулосклерозу. Кан [16 Kang D.H., et al. Оксид азоту модулює судинні захворювання в моделі залишкової нирки Am J Pathol 2002; 161 (1): 239-248 [перехресне посилання]
Клацніть тут, щоб перейти до розділу «Список літератури»] захистив захисну роль NO для капілярів клубочка, висвітливши його стимулюючий ефект на VEGF, який дозволив регенерацію ендотелію, тоді як інші зробили зв'язок між виробленням NO в клубочку. та асоційований з ним гломерулосклероз [17 Fujihara CK, et al. Докази існування двох різних функцій індуцибельної синтази NO у нирках щурів: ефект аміногуанідину у щурів з абляцією 5/6 J Am Soc Nephrol 2002; 13 (9): 2278-2287 [перехресне посилання]
Клацніть тут, щоб побачити бібліотеку, 18 Bautista-Garcia P., et al. Хронічне пригнічення NOS-2 полегшує пошкодження нирок, а також надмірну експресію COX-2 і TGF-beta 1 у 5/6 нефректомізованих щурів Нефрол Dial Transplant 2006; 21 (11): 3074-3081 [перехресне посилання]
Клацніть тут, щоб перейти до розділу Посилання]. Лі [19 Lee G.S., et al. Диференціальна відповідь епітеліальних та мезангіальних клітин клубочка після субтотальної нефректомії Нирки Int 1998; 53 (5): 1389-1398 [перехресне посилання]
Клацніть тут, щоб побачити розділ Довідкові матеріали] показав, що початок гломерулосклерозу був пов’язаний з гіпертрофією мезангії та транскрипцією мРНК колагену I та IV між сьомим та 15-м днем після нефректомії.
Фаза гіперплазії
Джонсон продемонстрував гіперплазію всіх канальцевих і мезангіальних клітин клубочка без участі клубочкових клітин. Він описав кінетику гіперплазії шляхом кількісної оцінки ДНК у різний час. Таким чином, після нефректомії кількість ДНК зросла і досягла піку продукування між другим і третім днем, а потім нормалізувалася після сьомого дня [3 Джонсон Х.А., Віра Роман Дж. М. Компенсаторне збільшення нирок. Гіпертрофія проти гіперплазії Am J Pathol 1966; 49 (1): 1-13
Клацніть тут, щоб перейти до розділу Посилання]. Згодом Фейджин показав, що вироблення ДНК у канальцевих клітинах залежало від IGF-1, рівні якого зростали в перші години після НТ, досягали максимуму концентрації на сьомий день, а потім поступово зменшувались до тих пір, поки вони не повернулися до початкових значень [20 Фагін JA, Melmed S. Відносне підвищення рівнів інсуліноподібного фактора росту I, що передає рівень рибонуклеїнової кислоти при компенсаторній нирковій гіпертрофії Ендокринологія 1987; 120 (2): 718-724 [перехресне посилання]
Клацніть тут, щоб перейти до розділу Посилання]. Таким чином, гіперплазія еволюціонувала відповідно до тієї самої кінетики, що ілюструє причинно-наслідковий зв'язок. Гронбок вказував, що внутрішньонирковий рівень IGF-1 був вищим у молодих тварин і обернено пропорційний кількості залишкової ниркової тканини. Отже, гіперплазію можна модулювати за віком та видалити здорову ниркову паренхіму [21 Gronboek H., et al. Вплив градуйованої ниркової абляції на інсуліноподібний фактор росту I (IGF-I) та білки, що зв'язують IGF, у щурів: відношення до компенсаторного ниркового росту Обмін речовин 1997; 46 (1): 29-35
Висновки Дікера щодо існування внутрішньониркового інгібуючого фактора гіпертрофії контралатеральної нирки [22 Dicker S.E. Інгібування компенсаторного росту нирок у щурів J Фізіол 1972; 225 (3): 577-588
Клацніть тут, щоб побачити розділ "Довідкова література"]. Окада дослідив EGF, що продукується з проксимальних канальцевих клітин. Це показало, що рівень EGF в нирках знизився через 24 години після нефректомії, а потім нормалізувався з третього післяопераційного дня. Це зменшення усувало інгібуючий ефект EGF на проліферацію проксимальних канальцевих клітин нирки, що залишаються без впливу на клітини клубочків [24 Kanda S., et al. Антиепідермальний фактор росту антитіло пригнічує компенсаторну гіперплазію нирок, але не гіпертрофію після односторонньої нефректомії у мишей Biochem Biophys Res Common 1992; 187 (2): 1015-1021 [перехресне посилання]
Клацніть тут, щоб побачити розділ "Посилання", 23 Okada T., et al. Компенсаційний ріст нирок у неінефректомізованих незрілих щурів: проліферативна активність та епідермальний фактор росту J Vet Med Sci 2010 р .; 72 (8): 975-980 [перехресне посилання]
Клацніть тут, щоб перейти до розділу Посилання]. З сьомого дня ця гіперпластична фаза сповільнилася внаслідок падіння рівнів IGF-1 та інгібуючої дії TGF-β1, експресія якого зросла з третього дня [25 Kanda S., et al. Трансформуючий фактор росту-бета у нирках щурів під час компенсаторного росту нирок Зростання Регул 1993; 3 (2): 146-150
Фаза гіпертрофії
Робота Оліветті через місяць після нефректомії наполягала на перевазі гіпертрофічних явищ. Ці зміни відбулися лише на рівні клубочків і переважали на сусідніх судинних клубочках. Надування цих клубочків відповідав їх активації під час активації фізіологічних резервів нирок після нефронічного скорочення [5 Olivetti G., et al. Морфометрія ниркового тільця під час нормального постнатального росту та компенсаторної гіпертрофії. Дослідження світлового мікроскопа J Cell Biol 1977; 75 (2 бали 1): 573-585 [перехресне посилання]
Клацніть тут, щоб перейти до розділу Посилання]. Пенаранда підтвердив ці висновки, показавши, що клітини клубочків потрапляли безпосередньо в гіпертрофічну фазу, тоді як канальцеві клітини спочатку ділились відповідно до перехідного явища гіперплазії, а потім залишалися в премітотичній фазі, збільшуючи вміст цитоплазматичного білка відповідно до явища гіпертрофії TGF-β1 [26 Penaranda C., et al. Гіпертрофія клітин проксимальних канальців кроликів пов’язана з надмірною експресією бета-фактора TGF Life Sci 1996; 59 (21): 1773-1782 [перехресне посилання]
Загалом компенсаторна адаптація нирок включає початкову фазу, яка поєднує вазодилатацію клубочків і гіперплазію канальцевих клітин, ініційовану EGF та IGF-1, обмеженою тривалістю. Більш тривала фаза диференціації клітин із синтезом білка, яка характеризує гіпертрофію клубочкових та канальцевих клітин, контрольованих TGF-β1 (рис.2).
Кінетика та гуморальні фактори, що регулюють ниркову адаптацію.