وفقا للمرصد العالمي للتبرع والزراعة، تمثل زراعة الكلى حوالي 60٪-65٪ من جميع عمليات زراعة الأعضاء الصلبة حول العالم، حيث كان عدد العمليات التي أجريت في عام 2023 أعلى بنحو ثلاثة أضعاف من عمليات زراعة الكبد، حيث يعد الأخير ثاني أكثر أنواع زراعة الكبد. في 61٪ من عمليات زراعة الكلى التي أجريت في ذلك العام، نشأ العضو من متبرعين متوفين1، وهو ما يتطلب فترة حفظ أطول مقارنة بالزراعة من متبرعين أحياء، حيث يكون وقت الانتظار أقصر بكثير2. خلال فترة الحفظ هذه، عادة ما تحفظ الكلى باستخدام التخزين البارد الساكن لإبطاء عملية الأيض الخلوي، مما يقلل من الأكسجين والطاقة وبالتالي يحد من الإصابة الإقفاري3. ومع ذلك، يوفر التخزين البارد الثابت حماية جزئية فقط، لأنه لا يستطيع الحفاظ بالكامل على الأيض الخلوي أو توصيل الأكسجين، مما يؤدي إلى خلل أيضي تدريجي أثناء الحفظ 4,5. بدلا من ذلك، ظهر الحفاظ الطبيعي-الحراري خارج الجسم كاستراتيجية فعالة للحفاظ على العضو عند درجة حرارة قريبة من الفسيولوجيا، مما يدعم الأيض الخلوي والأكسجة، وبالتالي يقلل من إصابة نقص التروية-إعادة تروية (IRI)6.
ومع ذلك، أثناء زراعة الكلى، فإن إصابة الكلى الحادة (AKI) الناتجة عن التهاب الداخل الداخلي هي نتيجة لا مفر منها. يحدث التهاب الالتهابات الالتهابية عن انقطاع تدفق الدم عبر العضو، مما يؤدي إلى اختلال في التوازن بين عرض وطلب الأكسجين والمغذيات7. تؤثر هذه العملية بشكل مباشر على وظيفة الكلية المزروعة، وتزيد من خطر الرفض الحاد وتقليل وظيفة الطعم طويلة الأمد 8,9.
PTECs - التي تكثر بشكل خاص في قشرة الكلى - معرضة بشكل خاص لالتهاب الأشعة الشعاعية الشعاعية. تشكل هذه الخلايا حوالي 60٪-70٪ من الظهارة الأنبوبية وهي مسؤولة عن إعادة امتصاص معظم المرشح الكبيبي، بما في ذلك الماء والأيونات والجلوكوز والأحماض الأمينية10. نشاطها الأيضي العالي مدعوم بشبكة ميتوكوندرية واسعة لتلبية متطلبات النقل المعتمدة على ATP11. وبالتالي، فهي شديدة الحساسية للاضطرابات الأيضية، مثل نقص الأكسجين وخلل الميتوكوندريا، وكلاهما من السمات المركزية في IRI12.
خلال الفتحة الشعاعية الداخلية، يؤدي حرمان الأكسجين إلى تعطيل الفسفرة التأكسدية للميتوكوندريا، مما يؤدي إلى استنزاف ATP وضعف وظيفة إعادة الامتصاص13,14. هذا يبدأ التحول الأيضي من أكسدة الأحماض الدهنية (FAO) إلى التحلل اللاهوائي وتنشيط مسار فوسفات البنتوز، الذي، رغم أنه وقائي مؤقت، إلا أنه غير كاف لتلبية متطلبات الطاقة والأكسدة الاختزالية لهذه الخلايابشكل كامل. إذا استمر كبت FAO خلال مرحلة الإصلاح، فإن تراكم الدهون16 وسم الدهون17، مما يزيد من تلف الخلايا ويضعف قدرتها التجددية18. يمكن أن تؤدي هذه الحالة الأيضية غير التكيفية في النهاية إلى ضمور الأنبوب، والتليف الخلالي، وتطور المرض الكلوي المزمن19.
هذا الضعف الأيضي، الناتج عن نقص في FAO، يعيق القدرة على تلبية الاحتياجات العالية للطاقة في أنبوب الكلى17,19. يؤدي استنزاف ATP وتراكم الدهون الناتج إلى خلل في وظيفة الميتوكوندريا وتوليد أنواع الأكسجين التفاعلية، التي تنشط الإشارات المضادة للالتهابات وتسرب الكريات البيضاء 20,21,22. الالتهاب المستمر والإصابة التأكسدية تزعزعان سلامة الميتوكوندريا، مما يضخم فشل الطاقة وفي النهاية يؤدي إلى موت الخلايا المبوتجة والنخرية23,24. خلال هذه المرحلة من الإصابة الحادة، يتم رفع المؤشرات الحيوية المحددة مثل جزيء إصابة الكلى 1 (KIM-1) والدهون المرتبطة بالنيوتروفيل جيلاتيناز (NGAL)، مما يشكل مؤشرات حساسة لتلف الأنابيب القريبة وAKI25 المبكر.
بعد الإصابة الحادة، تعزز آليات الإصلاح غير التكيفية ترسيبا مفرطا في المصفوفة خارج الخلية، وهو علامة مميزة للتليف الكلوي26. من بين مكونات المصفوفة خارج الخلية، يتجمع الكولاجين، وخاصة الكولاجين من النوع الأول (المشفر بواسطة جين Col1a1)، في الفضاء البيني، مما يساهم في ضمور الأنبوبات وفقدان النسيج الوظيفي27. يرجع هذا التشكيل الليفي إلى حد كبير إلى شيخوخة الأنابيب والانتقال الجزئي من الظهارة إلى الميزنكيمية (pEMT) في الخلايا الظهارية الأنبوبية، مما يؤدي في النهاية إلى تدهور وظائف الكلى 28,29,30. يساعد ظهور اضطراب الكلى العضلي الكلوي والتليف في التقدم من التهاب الكلى المزمن، مما يؤدي إلى فقدان لا رجعة فيه لوظيفة الكلى وتراجع في بقاء الطعم31,32.
في هذا البروتوكول، نصف نموذجا في المختبر لإصابة H/R باستخدام خلايا ظهارية أنبوبية قريبة خالدة من نوع SV40 من الفأر (IM-PTECs)، وخضعت لحالات H/R مضبوطة. اعتمدت معظم الدراسات ما قبل السريرية حول التهاب الرجلين الشعاعي الكلوي تقليديا على نماذج حيوانية، التي تعيد إنتاج الاستجابات المعقدة للأوعية الدموية والمناعة في الكلى لكنها تنطوي على تكاليف أعلى، ومخاوف أخلاقية، وتباين بيولوجي أعلى بكثير33,34. وقد أبطأت هذه القيود تطوير أنظمة الخلايا التكميلية الصحيحة للدراسات الميكانيكية التفصيلية وعالية الإنتاجية. يتيح هذا الإعداد التجريبي محاكاة قابلة للتكرار لحرمان الأكسجين واستعادته، مما يحاكي الميزات الرئيسية لمؤشر الأشعة الشعاعية التي لوحظت في الكلى المزروعة. يعمل النموذج كأداة قيمة لدراسة الآليات الخلوية والجزيئية الكامنة وراء الإصابة الأنبوبية، وتعبير المؤشرات الحيوية، والاستجابات الليفية في بيئة مضبوطة. علاوة على ذلك، يوفر منصة ملائمة لفحص وتقييم الاستراتيجيات العلاجية المحتملة التي تهدف إلى منع أو التخفيف من أضرار الإقفاري وتحسين نتائج ما بعد الزرع.