דג הזברה הוא אורגניזם מודל נפוץ ברחבי היבטים רבים של המדע, של יישומים אשר צומחות 6. התעסוקה של מערכת מודל דג הזברה במחקר של מחלות כליה כמו AKI הוביל תצפיות חשוב תמשיך להיות מודל טוב ללמוד פגיעה בכליות 7,8. עם הגנום כי כבר רצף ופרוטוקולים מולקולריים רבים במקום, זה הפך להיות קל יותר ויותר לבצע מחקר דג הזברה מתוחכם אשר מנצל מודלים מהונדס, מציאה גן ומחקרים misexpression. דג הזברה יש מחזור חיים קצר עם גדלים דור גדול מוגדרים היטב שלבי ההתפתחות. יתר על כן, דג הזברה בשלבים עובריים הזחל הם שקופים במידה רבה, מה שהופך בדיקות הדמיה אפשרי בלי דיסקציה של האורגניזם. לאורך שלבים עובריים הזחל, דג הזברה יש כליה pronephric מורכבת משני nephrons, אשר נשארים גלויים במהלך אלה timepoints התפתחותית. דג הזברה nephrons pronephric הם מקביל במבנה ותפקוד עמיתיהם יונקים שלהם, מה שהופך אותו מודל טוב אי ספיקת כליות חריפה מחקרים 4,5.
כליות הוא קריטי להישרדות של בני אדם ובעלי חוליות אחרים, משמש איבר זה מנקה את הגוף של פסולת מטבולית נוזלי. פונקציה זו טיהור נשענת על היכולת של הכליות nephrons לסנן את הדם, ולאחר מכן לשנות את תסנין לאסוף פסולת חנקני להפרשת נוזל ובד בבד לשמור על איזון אלקטרוליטי. Nephrons מורכב מסנן דם, אבובית אפיתל, ומסננים לתוך צינור. שלמות מבניים ותפקודיים של כל שלושת החלקים הוא חלק בלתי נפרד פונקציה נפרון. עלבונות שונים לכליה, כולל חשיפה nephrotoxins, איסכמיה, או חסימה של דרכי השתן יצוא יכול לגרום AKI 1. פתולוגיה של AKI קשורה לעיתים קרובות עם 1,2 חריפה נמק צינורי. מחקרים קליניים הראו כי שהתפתח אי ספיקת כליות יש שיעור תמותה זה יכול לנוע בכל מקום בין 70-80% בהתאם לגורם והקשר של כישלון כליות. עם זאת, אבחנה היפוך מהיר של הגורם הבסיסי של AKI קשורה יותר ויותר עם התאוששות דרך התחדשות של tubules נפרון נמקי. מחקרים אחרונים מיפוי גורל הראו כי אוכלוסיית התאים העיקריים ומאכלס אותה מחדש tubules נפרון פגום בתאי האפיתל שמקורם, באזורים סמוכים וללא כל פגע 12. ממצאים אלה לא ביטלו את האפשרות כי כליות גזע / ובתאים יכול להשתתף בתהליך, דוחות עצמאיים הראו כי תאים שמקורם במוח העצם יכול לתרום כליה התחדשות 13. ברור כי יש צורך בחקירות המשיך בצורה טובה יותר לפתור מקורות הסלולר של התחדשות אפיתל הכליה.
שניהם התחדשות נפרון ופיתוח לשתף את התופעה של מתגים במצב הסלולר בין פנוטיפים mesenchymal ו אפיתל. במהלך הפיתוח נפרון, ובתאים mesenchymal להתמיין פנוטיפ נייח, מצרף אל קרום במרתף כדי ליצור את האפיתל צינורי 3. תופעת הנדידה משערים של תאים אפיתל בעקבות אי ספיקת כליות חריפה מחייבת dedifferentiation לתוך פנוטיפ mesenchymal. מעניין לציין, כי מחקרים שנעשו לאחרונה מראים כי תאים mesenchymal בכליות פגום תערוכה פרופיל ביטוי דומה לתא mesenchymal במהלך הפיתוח 14. דיווחים שונים גילו שינויים במולקולות הדבקה התא, חלבונים מטריקס, ציטוקינים chemokines. בעקבות mesenchymal המוצע המעבר אפיתל, תאים מחדש על קרום המרתף reinitiate פעילויות אפיתל צינורי. קביעת הגנים חשוב בתהליך זה ממשיך להיות נושא מחקר במעבדה שלנו ואחרים. רוב העבודה על מנת להבהיר את גורמי מפתח בתהליך זה נותר להיעשות, אבל התקדמות משמעותית בתחום כבר בישרו על ידי חקר את ההשפעות של גנטמיצין.
AKI ואי ספיקת כליות הנגרמת על ידי גנטמיצין רלוונטי בהתחשב בשכיחות של תרכובות nephrotoxic בשימוש ברפואה 15. משמש כטיפול גרם שליליים, זיהומים חיידקיים, הממשל של aminoglycosides מוביל לפגיעה חריפה 10-25% מהמקרים. התרופה גורמת שפע של השפעות שליליות הסלולר, יחד והתוצאה אפופטוזיס או נמק בתאי צינורי רבים. מחקרים מצאו את התרופה להיקשר מעדיפים לקומפלקס שנוצר על ידי megalin ו cubulin כי הוא מעורב אנדוציטוזה. מולקולות אלה נמצאים בשפע בתאי האפיתל של אבובית הפרוקסימלית, אם כי הם לא רק ביטוי בתאים אלה. באמצעות איתות הסלולר וכתוצאה מכך אינדוקציה של סטרס חמצוני, שחרור vasoconstrictors, דלדול הסלולר ATP, היפוקסיה, עיכוב phospholipases, אנטיביוטיקה גנטמיצין דומים לגרוםאפופטוזיס ו נמק בתאי האפיתל. בנוסף, אנטיביוטיקה ההדק התכווצות mesangial את הדם פילטר נפרון (glomerulus), וכתוצאה מכך ירידה בשיעור סינון גלומרולרי ו שלילי לשנות את היכולת של הכליות לסנן את הדם. הייצור של מינים החמצן מגיב, מולקולות immunostimulatory, והפעלה של phospholipases יש תופעות מפוזר בכל נפרון, יצירת פתולוגיה קטסטרופלי שמוביל אי ספיקת כליות חריפה.
בעוד שמחקרים אנטיביוטיקה גנטמיצין ודומה היה וימשיך להיות כלי חשוב למחקר התחדשות בכליות, הם חוסר דיוק זה יכול להיות שימושי בהתמודדות עם שאלות מסוימות. המערכת שלנו באמצעות דג הזברה בשילוב עם שיטת לייזר אבלציה המתואר בפרוטוקול זה עונה על הצורך של כלי כזה מחקר מדויק. אבלציה לייזר מאפשר לחוקרים לגרום להרס תאים באזורים מוקד של אבובית הכליה, החל קטן (2-3) עד (> 5-10) אוכלוסיות גדולות, עם דיוק ללא תחרות. בפרוטוקול זה, אנו מנצלים שיטה שפותחה בעבר החשיפה dextran-conjugates מעדיפים תווית אוכלוסיות אבובית הפרוקסימלי אפיתל. לחלופין, מהונדס קווי דג הזברה המבטאים חלבון פלואורסצנטי ירוק אחד או יותר אזורים של אבובית יכול לשמש. לדוגמה, cadherin17: eGFP מהונדס דג הזברה התערוכה הקרינה חזקה באזורים אבובית דיסטלי (אם כי באוכלוסיות חלשות הפרוקסימלי), ויכול להיות בעל ערך עבור מחקרים של התחדשות במגזרים אחרים אבובית 16. הנראות של נפרון יאפשר זמן לשגות הקלטת וידאו של שינויים הסלולר לאורך זמן. בשילוב עם ביטוי במחקרים הגן כגון הר שלם הכלאה באתרו או אימונוהיסטוכימיה, החוקרים יכולים לזהות שינויים מולקולריים נפרון לאורך זמן. יחדיו, אסטרטגיות כאלה יכולים להתחיל לנסח הבנה דינמית יותר של האירועים להתרחש כאשר תאים אפיתל הכליה נהרסים.
החיסרון העיקרי של המודל שלנו לייזר אבלציה היא שזה יכול לשחזר היבטים חלקיים של התנאים הפיזיולוגיים להתברר בבית AKI האדם. מוות של תאים המושרה דרך נזק פיזי מיידי שונה מפל של אירועים שמובילה נמק של תאים, ובתור שכזה גורמי הלחות אלה microenvironments אחר לא יכול להיות זהה. בנוסף, קיימת עדות של אפופטוזיס המושרה במהלך פגיעה בכליות, והוא לא ידוע אם תוצאות כאלה להתרחש עלבון הבאה עם לייזר. עם זאת, בדיוק כמו התרבות תאים הוא כלי טוב יותר תשובות לכמה שאלות המחייבים סביבה מבוקרת מאוד, אבלציה לייזר ישמש מבוקר מאוד במודל vivo של AKI. ככזה, התובנות שליקטתי מתוך כליות מחקרים אבלציה אפיתל של דג הזברה צפוי לקדם את הגילוי של תובנות היסוד, כי ניתן להחיל על חקירות של פציעות כליות אחרים המשמשים פוטנציאל ליצור אבחון טוב יותר בבני אדם.