مقدمة
وقد حسنت الأبحاث في مجال أمراض الكلى بشكل كبير رفاهية الأفراد المتأثرين بأمراض الكلى. ومع ذلك ، لا تزال أمراض الكلى مشكلة رعاية صحية رئيسية تؤثر على أكثر من 10٪ من السكان وهي مسؤولة عن زيادة تكاليف الرعاية الصحية والوفيات في جميع أنحاء العالم1. لسوء الحظ ، لم يتم توضيح الآليات الدقيقة التي تؤدي إلى أمراض الكلى بشكل كامل. تسلط مجموعة طرق JoVE هذه الضوء على الاستراتيجيات الحديثة لتحديد الفيزيولوجيا المرضية للكلى. على وجه التحديد ، تقدم مجموعات البحث نموذجا حيوانيا جديدا وطرقا لتقييم أو علاج أمراض الكلى باستخدام نماذج تجريبية أو عينات سريرية. العمل المقدم في هذه المجموعة هو سلسلة أخرى من المساهمات الممتازة في مجال أمراض الكلى وقد يوفر طرقا جديدة للوقاية من أمراض الكلى أو تشخيصها أو علاجها في المستقبل.
نموذج حيواني متعدي لإصابة الكلى الحادة
إصابة الكلى الحادة (AKI) هي شكل شائع من أمراض الكلى2. تم استخدام العديد من النماذج التجريبية لدراسة نقص تروية الكلى / إعادة التروية (I / R) إصابة3،4،5. ومع ذلك ، فإن ترجمة هذه النتائج لتحسين البيئة السريرية قد طرحت العديد من التحديات نظرا لوجود اختلافات كبيرة بين الأنواع6. طور Doulamis et al. نموذج I / R الكلوي للخنازير باستخدام قسطرة بالون ثنائية لمعالجة هذه المشكلة7. كان نموذجهم قابلا للتكرار بدرجة كبيرة ، وتسبب في انخفاض إنتاج البول ومعدل الترشيح الكبيبي المقدر ، وزيادة مستويات الكرياتينين في البلازما ونيتروجين اليوريا في الدم في. علاوة على ذلك ، كشف الفحص الناتج والفحص النسيجي عن احتشاء ونزيف داخل الكلى. هذا النموذج الجديد ذو صلة سريرية وقد يساعد في زيادة فهم AKI لدى البشر.
استراتيجيات لفحص الآليات الخلوية المشاركة في أمراض الكلى
يمكن أن تساهم السيتوكينات في إصابة الكلى وإصلاحها8. وبالتالي ، من المهم تحديد مصدر ودور السيتوكينات داخل الكلى. طور Taguchi et al. تقنية لفهم إفراز البروتين باستخدام بريفيلدين أ (BFA) ، وهو مثبط لإفراز البروتين ، في نماذج الفئران AKI وأمراض الكلى المزمنة9. قاموا بحقن BFA في وريد ذيل الفئران ثم قاموا بتقييم كليتيهم باستخدام تلطيخ التألق المناعي. وقرروا أن BFA يثبط إفراز البروتين وتسبب في تراكم السيتوكين في أنواع معينة من الخلايا باستخدام علامات خاصة بالخلايا. يمكن استخدام هذا البروتوكول المبتكر لدراسة إفراز البروتين في العديد من أمراض الكلى.
آلية أخرى مقترحة يعتقد أنها تساهم في أمراض الكلى هي microRNAs (miRNA) 10 ، والتي من المعروف أنها تحلل وتمنع نسخ mRNA. تم الإبلاغ عن وجود علاقة بين تعبير miRNA في الأنسجة والمصل لدى البشر11. ومع ذلك ، لا توجد طريقة لتنقية وقياس كل من كليتي الفأر وميرنا في الدم. Yanai et al. قام بتحسين طريقة تفاعل البوليميراز المتسلسل الكمي في الوقت الفعلي لتقييم تعبير miRNA في الكلى والمصل للفئران المصابة بالقصور الكلوي المعتمد على العمر12. كما أنشأوا ارتباطا بين مستويي miRNA. هذا البروتوكول عالي الإنتاجية ويمكن أن يكون قابلا للتطبيق على العديد من الحالات المرضية.
تقنيات تصوير جديدة لتقييم أمراض الكلى
يمكن أن يؤدي التصوير غير الجراحي للكلية إلى تقييم العيوب الهيكلية والوظيفية. ومع ذلك ، هناك بعض القيود على الطرق الحالية. للتحايل على هذا ، طور هولمز وآخرون تقنية تصوير ثلاثية الأبعاد بسيطة وفعالة من حيث التكلفة تعتمد على تقنية الموجات فوق الصوتية الروبوتية (الولايات المتحدة) لتحديد وظائف الكلى والكبد والقلب13. يوفر بروتوكولهم صورا عالية الجودة باستمرار ويمكن استخدامه للدراسات التي يمكن فيها مراقبة الأنسجة الإجمالية أو أحجام الأورام أو فوائد العلاجات. أكبر قوة لهذه الطريقة هي الإنتاج العالي للبيانات. على سبيل المثال ، يمكن تصوير ثلاثة فئران في وقت واحد ، أو يمكن تصوير 20-30 فأرا في الساعة. هذا البروتوكول هو بديل سريع لطرق التصوير التقليدية غير الغازية.
استخدمت مجموعة بحثية أخرى في المجموعة التصوير لدراسة انسداد الحالب أحادي الجانب (UUO) ، وهو نموذج إصابة يحفز الكبيبات السطحية. استخدم Wagner et al. الفحص المجهري ثنائي الفوتون داخل الحيوية لمراقبة UUO في الفئران التي تطور الكبيبات السطحية وتلك التي لا تتطور إلى الكبيبات السطحية14. يوفر الفحص المجهري ثنائي الفوتون عمقا متزايدا للاختراق وفحص مناطق مختلفة من الكلى. وجد المؤلفون أن UUO تسبب الالتهاب والتليف ، كما قلل من تدفق خلايا الدم الحمراء في كلى الفئران. يعد القياس الكمي لتدفق الدم وتضيق الأوعية الدموية والتوسع استجابة للأدوية والالتهابات بعض الفوائد التي توفرها هذه الطريقة. توفر هذه الدراسات مجتمعة استراتيجيات تصوير جديدة لدراسة الأنسجة المختلفة.
تقدير البلورات النانوية كمؤشر على أمراض الكلى
لقد تم اقتراح أن تقييم بلورات المسالك البولية يمكن أن يكون مفيدا للتنبؤ بخطر حصوات الكلى15. قمنا بتطوير بروتوكول لقياس البلورات النانوية البولية (≤1 ميكرومتر) من البالغين الأصحاء قبل وبعد تناولهم لحمل الأكسالات الغذائية المعروف بتحفيز مستويات أكسالات البول16. قمنا بعزل وتحليل البلورات النانوية البولية المحتوية على الكالسيوم باستخدام تحليل تتبع فلوروفور الكالسيوم والجسيمات النانوية (NTA). قررنا أن NTA يمكنه على وجه التحديد اكتشاف البلورات النانوية المحتوية على الكالسيوم في البول ، وكانت النتائج متوافقة مع النتائج السابقة17. يمكن استخدام هذا البروتوكول لدراسة البلورات النانوية البولية في صانعي الحصوات أو مجالات البحث المختلفة حيث تحدث اعتلال البلورات.
الأساليب العلاجية لعلاج أمراض الكلى
تم اقتراح محاكاة miRNA المركبة بشكل مصطنع كعلاج محتمل لأمراض الكلى. ومع ذلك ، يمكن أن يؤدي الحمض النووي الريبي في المصل إلى تدهور miRNA الخارجي الذي يحاكي18. Yanai et al. أنتج ناقلات غير فيروسية تعتمد على البوليمر الخطي وجسيمات البولي إيثيلينمين النانوية (PEI-NPs) ، لتوصيل تقليد miRNA بأمان إلى كلى الفئران18. لقد أثبتوا أن التقليد كان فعالا في المبالغة في التعبير عن miRNA المستهدف. تشمل قيود هذه الطريقة الكمية الكبيرة من PEI-NPs المطلوبة للنماذج الحيوانية الأكبر حجما وعدم خصوصية الكلى. ومع ذلك ، بناء على نجاح لقاحات الحمض النووي الريبي ، يمكن أن تكون محاكاة miRNA خيارا علاجيا مثاليا لأمراض الكلى.
ملاحظات ختامية
يقدم البحث الشامل المقدم هنا نموذجا حيوانيا جديدا وتقنيات لدراسة القضايا السائدة المحيطة بأمراض الكلى. من المهم ملاحظة أن بعض هذه الطرق يمكن أن تنطبق على مناطق أخرى خارج أمراض الكلى. ستكون الخطوات المنطقية التالية هي التحقيق في كيفية اختبار هذه الطرق في نماذج حيوانية أكبر وتجارب سريرية. نأمل أن تؤدي مشاركة هذه البروتوكولات إلى توسيع معرفتنا حول الفيزيولوجيا المرضية للكلى وولادة أفكار جديدة للتخفيف من أمراض الكلى لدى الأفراد.