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Der Glomerulus ist ein Netzwerk von Kapillaren, das die wesentliche Aufgabe erfüllt, das Blut zu filtern, um Urinzu bilden 1. Mesangialzellen (MCs) sind in die mesangiale Matrix eingebettet, befinden sich zwischen den glomerulären Kapillaren und sind durch ihre vielfältigen Funktionen einzigartig positioniert, um die glomeruläre Dynamik zu beeinflussen2. MCs spielen eine entscheidende Rolle im Glomerulus, einschließlich der glomerulären Entwicklung, der strukturellen Unterstützung der glomerulären Kapillaren, der Phagozytose und der Produktion der glomerulären Basalmembranmatrix3. Die Untersuchung von Mesangialzellen ist von entscheidender Bedeutung, um unser Verständnis der Nierenphysiologie und -pathologie zu verbessern.
Bemerkenswert ist auch die Beteiligung von Mesangialzellen an pathologischen Zuständen. Als Reaktion auf glomeruläre Verletzungen oder Erkrankungen, wie z. B. diabetische Nephropathie oder Glomerulonephritis, können sich Mesangialzellen vermehren und überschüssige extrazelluläre Matrixkomponenten sezernieren, was zu Glomerulosklerose und eingeschränkter Nierenfunktion führt 4,5. Das Verständnis der Funktionen und Regulationsmechanismen von Mesangialzellen ist daher essentiell für die Entwicklung von Therapiestrategien für Nierenerkrankungen.
Maus-Mesangialzellen ermöglichen es den Forschern, die molekularen und zellulären Prozesse zu modellieren und zu erforschen, die an Erkrankungen wie der IgA-Nephropathie6, der diabetischen Nephropathie7 und der fokalen segmentalen Glomerulosklerose (FSGS) beteiligt sind8,9. Aufgrund ihrer Rolle bei Nierenfibrose und -entzündung werden murine glomeruläre MCs häufig in klinischen Studien verwendet, um die Wirksamkeit therapeutischer Wirkstoffe zu beurteilen 9,10. Darüber hinaus sind murine Mesangialzellen ein wichtiges Instrument, um die Auswirkungen verschiedener Signalwege auf die Nierenfunktion zu untersuchen, einschließlich des RhoA/ROCK-Signalwegs11 und des Transforming Growth Factor-beta (TGF-β)-Signalwegs12. Diese Studien helfen aufzuklären, wie diese Signalmoleküle zum Fortschreiten von Nierenerkrankungen beitragen. Unabhängig davon, ob sie für die Modellierung von Krankheiten, die therapeutische Entwicklung oder die Signaltransduktionsforschung eingesetzt werden, dienen murine MCs weiterhin als entscheidende Ressource für unser besseres Verständnis der Gesundheit und Krankheit von Nieren.
Mackay et al. etablierten 1988 eine Methode zur Gewinnung von ex vivo-Zelllinien von glomerulären Epithel-, Mesangial- und Endothelzellen von transgenen Mäusen13. Wilson und Stewart entwickelten ein Verfahren zur Isolierung und Reinigung primärer MCs aus dem Nierengewebe des Patienten, das drei Siebrunden und ausgiebiges Waschen mit Medien14 umfasst. Menè und Stoppacciaro schlugen auch eine Methode zur Isolierung primärer MCs aus Nierengewebe von Patienten oder Ratten vor. Diese Technik umfasst zwei Siebrunden, zwei Nadelstöße und einen Kollagenaseaufschluss. Zellen, die aus 4-8 Rattennieren gewonnen werden, werden auf einer Sechs-Well-Platte plattiert, obwohl die Ausbeute mit15 relativ gering ist. Bei diesen Methoden müssen die Nieren vor der Verarbeitung in kleine Stücke zerlegt werden. Darüber hinaus dauert es bei diesen Ansätzen etwa 3-4 Wochen, bis gereinigte MCs erhalten werden.
Mäuse sind die am häufigsten eingesetzten Versuchstiermodelle in der Forschung zu Nierenerkrankungen. Eine systematische Methode zur Isolierung muriner MCs fehlt jedoch noch. In dieser Studie haben wir ein optimiertes Protokoll für die Isolierung von murinen MCs und die ex vivo Zellkultur entwickelt. Diese Methode kann bei der Verwendung primärer muriner Nieren-MCs für die experimentelle Forschung eingesetzt werden. Im Vergleich zu bisherigen Methoden entfällt bei diesem Ansatz das Schneiden und Sieben des Gewebes vor der Verdauung. Stattdessen wird die gesamte Mausniere mit einer Zellmühle zerkleinert und direkt mit Kollagenase verdaut. Die Aufschlusslösung wird dann zweimal gesiebt, wobei alle Zellen auf dem zweiten Sieb gesammelt und resuspendiert werden. Diese Methode ermöglicht es zwei Mausnieren, innerhalb von 10 Tagen genügend Zellen zu produzieren, um zwei bis drei 100-mm-Kulturschalen auszusäen. Gereinigte MCs werden anschließend durch Kultur und Reinigung mit einem speziellen Medium gewonnen, das D-Valin enthält. Diese Zellen können mehrfach passageiert, eingefroren, wiederbelebt und kultiviert werden, ohne das Zellwachstum oder die Proteinexpression zu beeinträchtigen. Die für diese Verfahren erforderliche Ausrüstung ist für grundlegende biomedizinische Laboratorien leicht verfügbar, und der gesamte Prozess dauert nur 2-3 Wochen, um die Zielzellen zu erhalten. Diese Methode eignet sich für Studien mit murinen MCs zur Untersuchung nierenbedingter Erkrankungen oder Mechanismen, da sie effizient und zeitsparend ist.