介绍
肾脏病学领域的研究显着改善了受肾脏疾病影响的个体的健康状况。然而，肾脏疾病仍然是一个主要的医疗保健问题，影响着超过 10% 的人口，并导致全球医疗保健成本和死亡率增加1。不幸的是，导致肾脏疾病的确切机制尚未完全阐明。该 JoVE 方法集 重点介绍了定义肾脏病理生理学的最新策略。具体来说，研究小组提出了一种新的动物模型和方法，使用实验模型或临床样本来评估或治疗肾脏疾病。本集中介绍的工作是对肾脏病学领域的又一系列优秀贡献，可能为未来预防、诊断或治疗肾脏疾病提供新途径。
急性肾损伤的转化动物模型
急性肾损伤 （AKI） 是肾脏疾病的一种常见形式2.几种实验模型已被用于研究肾缺血/再灌注 （I/R） 损伤 3,4,5。然而，将这些发现转化为改善临床环境带来了许多挑战，因为物种之间存在显着差异6。Doulamis 等人使用双侧球囊导管开发了猪肾 I/R 模型来解决这个问题7.他们的模型具有高度可重复性，导致尿量和估计肾小球滤过率降低，并增加动物血浆肌酐和血尿素氮水平。此外，大体组织和组织学检查显示肾脏内有梗塞和出血。这种新模型具有临床相关性，可能有助于进一步了解人类的 AKI。
检查肾脏疾病细胞机制的策略
细胞因子可导致肾损伤和修复8.因此，确定肾脏内细胞因子的来源和作用非常重要。Taguchi等人开发了一种技术，在AKI和慢性肾病小鼠模型中使用蛋白质分泌抑制剂brefeldin A（BFA）来了解蛋白质分泌9。他们将 BFA 注射到小鼠的尾静脉中，随后使用免疫荧光染色评估它们的肾脏。他们使用细胞特异性标记物确定 BFA 抑制蛋白质分泌并导致某些细胞类型中的细胞因子积聚。这种创新方案可用于研究几种肾脏病变中的蛋白质分泌。
另一种被认为导致肾脏疾病的机制是 microRNA （miRNA）10，已知它会降解和抑制 mRNA 转录。据报道，组织中的miRNA表达与人类血清中存在相关性11。然而，没有方法可以纯化和定量小鼠肾脏和血清miRNA。Yanai等优化了一种定量实时聚合酶链反应方法，以评估年龄依赖性肾功能损害小鼠肾脏和血清中的miRNA表达12。他们还建立了两个 miRNA 水平之间的相关性。该协议是高通量的，可以适用于许多病理状况。
评估肾脏疾病的新成像技术
肾脏无创成像可以评估结构和功能缺陷。但是，当前方法存在一些局限性。为了规避这种情况，Holmes等人开发了一种基于机器人超声（US）技术的简单、经济高效的3D成像技术，以量化肾脏、肝脏和心脏功能13。他们的方案提供了始终如一的高质量图像，可用于可以监测大体组织、肿瘤大小或治疗益处的研究。这种方法的最大优点是数据输出量大。例如，可以一次对三只大鼠进行成像，或者每小时可以对 20-30 只小鼠进行成像。该协议是传统无创成像方式的快速替代方案。
该系列中的另一个研究小组使用成像来研究单侧输尿管梗阻 （UUO），这是一种诱发表面肾小球的损伤模型。Wagner等人使用活体双光子显微镜监测发生表面肾小球的大鼠和未发生表面肾小球的大鼠的UUO14。双光子显微镜可增加肾脏不同区域的穿透和检查深度。作者发现，UUO会诱导炎症和纤维化，还会减少大鼠肾脏中的红细胞流量。量化血流量、血管收缩和对药物和炎症的扩张是该方法提供的一些好处。总的来说，这些研究为研究各种组织提供了新的成像策略。
估计纳米晶体作为肾脏疾病的预测因子
有人提出，评估尿结晶可能有助于预测肾结石风险15。我们开发了一种方案，用于量化健康成年人在食用已知诱导尿草酸盐水平的膳食草酸盐负荷之前和之后的尿液纳米晶体（≤1μm）16。我们使用钙荧光团和纳米颗粒跟踪分析 （NTA） 分离和分析含钙尿液纳米晶体。我们确定NTA可以特异性检测尿液中的含钙纳米晶体，结果与我们之前的研究结果一致17。该协议可用于研究结石成型剂或发生晶体病的各个研究领域的尿液纳米晶体。
治疗肾脏疾病的治疗方法
人工合成的 miRNA 模拟物被认为是肾脏疾病的可能治疗方法。然而，血清RNAase可以降解外源性miRNA模拟物18。Yanai等人生产了基于线性聚合物聚乙烯亚胺纳米颗粒（PEI-NPs）的非病毒载体，以安全地将miRNA模拟物递送至小鼠的肾脏18。他们证明该模拟物可有效过度表达靶向 miRNA。这种方法的局限性包括大型动物模型需要大量的PEI-NPs，并且缺乏对肾脏的特异性。然而，基于 RNA 疫苗的成功，miRNA 模拟物可能是肾脏疾病的理想治疗选择。
结束语
本文介绍的综合研究引入了一种新的动物模型和技术来研究围绕肾脏病学的普遍问题。值得注意的是，其中一些方法可能适用于肾脏病学以外的其他领域。下一个合乎逻辑的步骤将是研究如何在更大的动物模型和临床试验中测试这些方法。我们希望这些协议的分享能够扩展我们对肾脏病理生理学的了解，并产生减轻个体肾脏疾病的新想法。