الخلايا المتداخلة في الكلى هي البلعمة وتحمض الإشريكية القولونية المسببة للأمراض البولية الداخلية

edmund.chen@wecistanche.com

كليةتشارك الخلايا المتداخلة في التوازن الحمضي القاعدي عن طريق تعبير ATPase الفارغ. هنا نبلغ عن ستة أنواع فرعية من الخلايا البشرية المتداخلة ، بما في ذلك الخلايا الهجينة الرئيسية المتداخلة التي تم تحديدها من نسخ الخلية الواحدة. نضج البلعمة هو عملية بيولوجية تزداد في رتبة تحليل المسار البيولوجي بعد التعرض للإشريكية القولونية المسببة للأمراض البولية في اثنين من الأنواع الفرعية للخلايا المتداخلة. تصور المجهر البؤري في الوقت الحقيقي للفئرانالكلويالأنابيب التي تنصهر مع بروتين الفلورسنت الأخضر الذي يعبر عن الإشريكية القولونية أو pHrodo Green E. coli BioParticles توضح أن الخلايا المتداخلة بنشاط بكتيريا البلعمة ثم تحمض البلعمة. بالإضافة إلى ذلك ، زادت الخلايا المتداخلة من تعبير ATPase الفراغي التالي في UTI التجريبي في الجسم الحي. إذا أخذنا الخلايا المتداخلة معا ، فإنها تظهر استجابة نسخية تفضي إلىالكلىالدفاع ، ابتلاع البكتيريا وتحمض البكتيريا الداخلية. تمثل الخلايا المتداخلة خلية ظهارية ذات خصائص الخلايا البلعمية الاحترافية مثل البلاعم.

الكلمات الرئيسيه:أمراض الكلى؛ أنسجة الكلى؛ خلايا الكلى؛ الكلى. الكلوي

النبيب الذي يجمع الكلى هو الموقع النهائي لتنظيم الحمض القاعدي 1 . يتكون النبيب التجميع من الخلايا الرئيسية والخلايا المتداخلة (ICs). تتوسط الخلايا الرئيسية (PCs) في ارتشاف الملح والماء وتتميز بالأكوابورين السيتوبلازمي 2 (AQP2) 2 . تساعد ICs في الحفاظ على التوازن الحمضي القاعدي ولها ثلاثة أنواع فرعية موصوفة ، النوع A (A-IC) ، والنوع B (B-IC) ، وغير A - nonB 2,3 . تفرز A-ICs البروتونات عبر الفراغ القمي H-ATPase (V-ATPase) وتجدد البيكربونات عبر ناقل كلوريد القاعدية / بيكربونات (Cl − / HCO 3) ، تبادل الأنيون 1 (AE1 / band 3 / SLC4A1) 1,4 . تفرز B-ICs HCO 3 - عبر ناقل Cl − / HCO 3 قمي ، وبندرين (SLC26A4) ، و V-ATPase القاعدي السريع 2,3 . تحتوي القوارض nonA-nonB ICs على بندرين قمي و V-ATPase ، ولكن لا يوجد AE1 ، وقد تم تحديدها في قناة التجميع وتوصيل النبيب (CNT) 3 . تدعم الأدلة المتزايدة دورا مناعيا فطريا ل ICs إلى جانب وظيفتها التقليدية المتمثلة في تنظيم الأس الهيدروجيني. أولا ، غالبية عشرة مرضى غير مرتبطين يعانون من البعيدالكلويتم الإبلاغ عن الحماض الأنبوبي ، وهي حالة تتميز بخلل IC ، لديها تاريخ التهاب المسالك البولية 5 . ثانيا ، الإشريكية القولونية المسببة للأمراض البولية (UPEC) ، الكائن الحي المعزول في 70 ٪ من التهاب الكلية الحويضي الحاد في الذكور و 80 ٪ في الإناث ، يتموضع بشكل انتقائي إلى سيتوبلازم ICs 6,7 . ثالثا ، حددنا أن ICs تعبر عن الببتيدات المضادة للميكروبات (AMPs) مثل ribonuclease 7 (RNASE7) 8-11 . هذه AMPs لها نشاط مباشر ضد مجموعة من مسببات الأمراض ، بما في ذلك البكتيريا ، عند خط الأساس و / أو استجابة للعدوى 8-11 . رابعا ، لقد أبلغنا نحن وآخرون بشكل مستقل أن الفئران ذات التطور غير الطبيعي لل IC قد زادت من القابلية للإصابة بالتهابات المسالك البولية (UTIs) و / أو التهاب الحويضة والكلية 12,13 . خامسا ، ICs على حد سواء استشعار وتوسط التهاب 14 . أخيرا ، أظهرنا التعبير الجيني المناعي الفطري في ICs الفئران المعزولة 15,16

سوف CISTANCHE تحسين الكلى / الكلى fuction

من المهم فهم كيفية دفاع ICs عن المسالك البولية من العدوى لأن عدوى المسالك البولية كثيرا ما تصادف. أكثر من 50٪ من النساء يعانين من التهاب المسالك البولية خلال حياتهن ، وتمثل عدوى المسالك البولية 1-6٪ من جميع الزيارات الطبية 17 . عندما تصعد البكتيريا إلىكلىمما يؤدي إلى التهاب الحويضة والكلية ، وتشمل المضاعفات المحتملة ارتفاع ضغط الدم ، المزمنأمراض الكلى، و urosepsis 18,19 . ما يقدر بنحو 250،000 حالة من التهاب الحويضة والكلية تحدث سنويا في الولايات المتحدة 17 . تبرز مقاومة الأدوية المتعددة كتحد حاسم فيما يتعلق بعلاج عدوى المسالك البولية وغيرها من أنواع العدوى 20 . لذلك ، قد تكون الآليات التي تستخدمها ICs للدفاع ضد مسببات الأمراض البولية الصاعدة أهدافا علاجية يمكن استغلالها لتطويركلية-علاج محدد لالتهاب الحويضة والكلية. نظرا لأن معظم دراسات IC تتضمن نماذج حيوانية ، فستكون هناك حاجة إلى فهم أفضل ل ICs البشرية لتوجيه دراسات العلوم الأساسية إلى رعاية سريرية محسنة.

لأنكليةهو عضو معقد ، يمكن أن يكون من الصعب تفسير ملفات تعريف mRNA. على سبيل المثال ، النيفرون لديه تخصص إقليمي مع شرائح أنبوبية متميزة وأنواع فرعية من الخلايا. الكليةيحتوي على خلايا التهابية بطانية وظهارية وخلالية وجندية ، وكلها ذات وظائف بيولوجية متميزة وأنماط تعبير جيني. يمثل تسلسل الحمض النووي الريبي أحادي الخلية (scRNA-seq) منهجية سريعة التقدم لتحديد أنواع الخلايا المتميزة وتوصيفها عند خط الأساس أو استجابة للضغوطات 21 . هنا ، نظهر باستخدام تقنية scRNA-seq أن الإنسانكليةتتكون ICs من ست مجموعات فرعية مختلفة تتضمن ثلاث مجموعات A-ICs ، وواحدة هجينة IC-PC ، وواحدة غير A-nonB IC ، وواحدة B-IC. كشف تحليل سرعة الحمض النووي الريبي عن تحول النسخ من أجهزة الكمبيوتر إلى مجموعات فرعية A-IC عند التعرض ل UPEC. كشف تحليل مسار الإبداع عن نضج البلعمة كمسار بيولوجي رئيسي في مجموعة فرعية A-IC عند التعرض ل UPEC. ضمن هذا المسار ، تعد V-ATPases المكونات الرئيسية المعنية. استخدمنا الفحص المجهري داخل الحيوية لتصور امتصاص UPEC في الجسم الحي بواسطة ICs وتأكيد تحمض UPEC الداخلي في هذه ICs. وأخيرا، أظهر نموذج UTI الفئراني زيادة في تعبير الحمض النووي الريبوزي المرسال V-ATPase (Atp6v1b1). ستوفر هذه الدراسة الأساس لاستكشاف ومعالجة V-ATPase التي تعبر عن الخلايا الظهارية كخلايا البلعمة البكتيرية.

النتائج

يمكن إثراء ICs البشرية عن طريق فرز الخلايا المنشطة مغناطيسيا (MACS) مع مستقبلات عامل نمو الصاري / الخلايا الجذعية (CD117 / c- KIT) الخرز المغناطيسي المطلي. بشريكليةالأنسجة، في المقام الأول من الهوامش الطبيعية منكليةتم تشريح الاستئصال الجماعي إلى قطع 2-4 مم ثم تم تشريحها بين عشية وضحاها إلى مختبرنا في وسط النسر المعدل (DMEM) في دولبيكو على الجليد بواسطة شبكة الأنسجة البشرية التعاونية [https://www.chtn.org]. قمنا بتقييم c- KIT كعلامة سطح خلية لفرز ICs البشرية لأن c-KIT قد تم استخدامه بنجاح لهذا الغرض في الفئران 22 . تعبير c-KIT مترجم إلى ICs البشرية بناء على اكتشاف أن c-KIT وعلامة IC البشرية V-ATPase ، الوحدة الفرعية B1 (الجين ATP6V1B1) ، شاركت في تسمية نفس الخلايا في الإنسانكليةالقسم (الشكل 1 المرن العقلي) 22,23 . بعد الفرز المغناطيسي الذي تضمن إزالة CD45 + الخلايا المناعية والخلايا الميتة ؛ وقد ثبت إثراء ICs المفترضة إيجابية c-KIT من خلال تعبير الحمض النووي الريبوزي المرسال ATP6V1B1 الذي زاد بمقدار 8-12 ضعفا في c-Kit-positive مقارنة بالخلايا السالبة c-KIT. تم إثراء كل من SLC4A1 و SLC26A4 بشكل متغير في ICs مما يدل على أن كل من التخصيب A-IC و / أو B-IC ممكن باستخدام هذه المنهجية (الشكل التكميلي 2). يتم عرض خلفية أنسجة الكلى المستخدمة في هذه الدراسة في الجدول التكميلي 1.

حدد التحليل العنقودي المتكامل ستة أنواع فرعية IC.تم الانتهاء من ScRNA-seq في عام 1861 انفصالكليةالخلايا التي تم إثراؤها ل ICs كما هو موضح أعلاه. تم الحصول على ICs المخصبة من الهوامش العادية لواحدكليةاستئصال جماعي. تم تمرير تصفية مراقبة الجودة (QC) بواسطة 859 خلية معرضة ل UPEC في المختبر لمدة 1 ساعة و 1002 خلية معرضة للمحلول الملحي في المختبر لمدة 1 ساعة. حدد تحليل دالة سورات 12 مجموعة في إعداد الخلايا المفروزة (الشكل 1 أ). يتم عرض العلامات التسعة الأكثر حفظا داخل كل مجموعة في الأشكال التكميلية 3-14. بشكل عام ، شكلت الأنواع الفرعية IC 1066 (57٪) من خلايا 1861. وتمثل ستة من المجموعات أنواعا فرعية من IC. على وجه التحديد ، وجدنا ثلاثة أنواع فرعية من A-IC ، وواحدة B-IC ، وواحدة غير A-nonB-IC ، ونوع فرعي هجين PC-IC.كليةتم استخدام تسميات الخلايا الظهارية التي أوصى بها تشن وزملاؤه ، صانعو الحفظ الذين تم الإبلاغ عنهم سابقا على أنهم علامات من نوع الخلية أو علامات مخدوعة تميز إحدى المجموعات ال 12 عن غيرها لتعيين نوع خلية لكل مجموعة (الجدول التكميلي 2 ، الشكل 1 ب ، ج ، الشكل 2) 24-28 .

يرتبط النوع الفرعي A-IC وتعبير بروتين PC-IC الهجين بنتائج scRNA-seq. لقد تحققنا من صحة النتائج الرئيسية ل scRNA-seq ، ولا سيما أن SLC8A1 (يشار إليه أيضا باسم Na + / Ca + exchanger 1 (NCX1)) هو علامة على PC-ICs الهجينة وأن عائلة بروتين الصدمة الحرارية A (Hsp70) العضو 1A (HSPA1A) إلى جانب استجابة النمو المبكرة 1 (EGR1) هي علامات يمكنها التمييز بين الأنواع الفرعية A-IC (الشكل 3). لأننا استخدمنا الهوامش العادية لكليةاستئصال السرطان ، قمنا بالتحقق من أن SLC8A1 و HSPA1A و EGR1كليةكانت أنماط التعبير متسقة مع تلك التي شوهدت في الوضع الطبيعيكليةالأنسجة من أطلس البروتين البشري المتاحة من http://www.proteinatlas.org (الشكل التكميلي 15) 29

جمع ملفات تعريف علامات النوع الفرعي للخلايا الأنبوبية التي سبق إظهارها في الفئرانكليةتبقى الخلايا سليمة إلى حد كبير في الإنسانكليةخلايا. نظرا لأنه سيكون من المهم وضع نتائج نموذج الفئران المستقبلية في سياق الفيزيولوجيا المرضية البشرية ، قمنا بتقييم تعبير IC البشري لعلامات خلايا القناة التي تجمع الفئران والتي تم تحديدها سابقا في دراسات scRNA-seq التي أجراها Chen et al. 22 و Ransick et al. 30 . ويرد في الشكل 4 رسم نقطي للنتائج. يتم حفظ علامات نوع الخلايا الكبوتية التي تجمع المورين في الغالب في خلايا القناة البشرية الجمعية.

يزيد النوع الفرعي A-IC A في النسبة المئوية النسبية مع 1 ساعة من التعرض UPEC. وكانت النسب المئوية للخلايا داخل المجموعات متسقة بين نوع التعرض باستثناء النوع الفرعي A-IC A/cluster 0، الذي ارتفع من 16.2 إلى 20.1 في المائة، والنوع الفرعي C/cluster 5 من A-IC، الذي انخفض من 9.4 إلى 6.6 في المائة، مع التعرض للمحلول الملحي مقابل UPEC، P = 0.03 (الجدول 1).

تغير خلايا PC-IC الهجينة سرعة الحمض النووي الريبي الخاصة بها بعيدا عن أجهزة الكمبيوتر ونحو A-ICs استجابة ل 1 ساعة من التعرض ل UPEC. يمكن استخدام الوفرة النسبية للحمض النووي الريبوزي المرسال غير المتصل الذي تم نسخه مؤخرا مقابل الحمض النووي الريبوزي المرسال المرسال الناضج لحساب التغير في وفرة الحمض النووي الريبوزي المرسال ، والتي تسمى سرعة الحمض النووي الريبي المرسال 31 . تشير سرعة mRNA الإيجابية في دراسات الخلية الواحدة إلى أن الجينات يتم تنظيمها حيث تعني سرعة mRNA السلبية أن الجينات يتم تنظيمها بشكل أقل 31 . يستنتج اتجاه سرعة الحمض النووي الريبي أن الخلية لها مسار تعبير mRNA نحو نوع خلية أخرى 31,32 . وترد سرعة الحمض النووي الريبوزي المرسال استجابة لتعرض UPEC في الشكل 5. من الأهمية بمكان ، تغير أجهزة الكمبيوتر الهجينة - ICs سرعة الحمض النووي الريبي الخاصة بها بعيدا عن أجهزة الكمبيوتر ونحو ICs استجابة ل UPEC. بالإضافة إلى ذلك ، تحافظ ICs على نشاط النسخ الخاص بها ، في حين أن نشاط النسخ يصبح ضئيلا في حالات أخرىكليةأنواع الخلايا.

يوضح الملف المناعي الفطري للكلى بعض التغييرات المبكرة في التعبير عن الخلية الواحدة بعد 1 ساعة من التعرض ل UPEC.يتم عرض أنماط التعبير scRNA-seq للجينات المناعية الفطرية المختارة بعد UPEC مقابل التعرض للمحلول الملحي لمدة 1 ساعة في الشكلين 16 و 17. تشمل النتائج الرئيسية التعبير العالي عن أدرينوميدولين AMP (ADM) في النوعين الفرعيين A-IC A و B ، و PC-ICs الهجينة ، و B-ICs. لا تعبر أجهزة الكمبيوتر عن الأدرينوميدولين عند خط الأساس ولكنها زادت بشكل كبير من التعبير استجابة للتعرض ل UPEC. يتم تحفيز البروتين المحتوي على SH2 المستحث بالسيتوكين (CISH) والحاجز أمام تعبير عامل التكامل التلقائي 1 (BANF1) بشكل كبير في ICs غير A-nonB بعد التعرض ل UPEC. تم تحديد إنترلوكين 18 (IL18) ، جاليكتين 3 (LGALS3) ، بيتا ديفينسينسين 1 (DEFB1) ، ومحول الإشارة CD24 lipocalin 2 / ليبوكالين المرتبط بالجيلاتينيز العدلات (LCN2 / NGAL) فقط

في PC-ICs الهجينة وكان الحد الأدنى فقط من المستقبلات الشبيهة بالرسوم 4 mRNA التعبير موجودا. لم نحدد التعبير عن الريبو نوكليز 7 (RNASE7) على scRNA-seq. قمنا بتقييم تعبير RNASE7 mRNA في IC المجمعة وغير IC المصنفة مغناطيسياكليةخلايا. تم تحديد تعبير RNASE7 mRNA في ICs من واحد من كل أربعةكلى(الشكل التكميلي رقم 18).

ترتبط العملية البيولوجية لنضج البلعمة ب ICs المعرضة ل UPEC لمدة 1 ساعة.تم تصنيف المسارات البيولوجية العشرة الرائدة المرتبطة بكل مجموعة حسب قيمة p كما هو محدد بواسطة تحليل مسار Ingenuity. وكان لثلاث مجموعات من مجموعات التجميع المخصصة للقنوات A-IC من النوع الفرعي A/cluster 0 والنوع الفرعي B/cluster 3 والنوع الفرعي C/Cluster 5 من A-IC عمليات مسار بيولوجي تفاضلي بعد تعرض UPEC مقارنة بالمياه المالحة (الشكل 6a-c). كان نضج البلعمة هو الوظيفة الأعلى مرتبة في الخلايا المعرضة ل UPEC والمحلول الملحي في النوع الفرعي A-IC C / cluster 5 ، وانتقل من المركز الثاني إلى المركز الأول في النوع الفرعي A-IC A / cluster 0 ومن المركز الرابع إلى الثالث الأعلى في النوع الفرعي B/cluster 3 من A-IC. لم يكن لأي من الأنواع الفرعية المتبقية من الخلايا الأنبوبية المجمعة (الشكل التكميلي 19) مسارات مرتبطة بعشرة مسارات مرتبطة بها كانت مختلفة بعد التعرض ل UPEC مقارنة بالمياه المالحة. يتم عرض ملف تعريف التعبير الجيني الذي أدى إلى ترتيب نضج البلعمة للنوع الفرعي A-IC A / cluster 0 في الجدول 3 الفوقي.

يزيد تعبير الحمض النووي الريبوزي المرسال IC Atp6v1b1 استجابة لالتهاب الحويضة والكلية التجريبي في الجسم الحي.أبرز مسار نضج البلعمة Ingenuity V-ATPase كما هو مشارك في ICs (الجدول التكميلي 3). لتحديد ما إذا كان يتم تنشيط V-ATPase عند التعرض ل UPEC ، استخدمنا نموذج UTI الفئران. بعد ساعة واحدة من UPEC عبر الإحليل مقابل التلقيح الملحي "IC reporter" الفئران ، التي لديها تعبير tdTomato (tdT ، متغير بروتين الفلورسنت الأحمر) في ICs ، تم قتلها الرحيم وتم إثراء ICs من الانفصالخلايا الكلى. كان لدى ICs المخصبة تعبير Atp6v1b1 mRNA أعلى في الفئران ذات تلقيح UPEC مقارنة بالتحكم الملحي (الشكل 6d).

ICs البلعمة UPEC في الجسم الحي.قمنا بتطوير منهجية لأداء واحدكليةنبيب مع UPEC في ماوس حي مع سليمةكلية.تم تصور مجاميع UPEC المعبرة عن بروتين الفلورسنت الأخضر (GFP) التي تم دمجها في تجويف نبيب كلوي واحد لفئران "IC reporter" وهي تتدفق عبر الأنابيب ، وتلتصق بشكل انتقائي بالسطح اللمعاني ويتم استيعابها بواسطة ICs (الشكل 7) أثناء الفحص المجهري داخل الحيوية.

ICs تحمض UPEC التي تحتوي على البلعمة في الجسم الحي وفي المختبر.كما قمنا أيضا بدمج الأنابيب مع الجسيمات الحيوية PHrodo Green E. coli التي تتألق فقط عند تحمضها. تم تصور امتصاص هذه الجسيمات الحيوية وتألقها فقط أثناء الفحص المجهري داخل الحيوية في ICs (الشكل 8). أظهر تحليل تجزئة Imaris أن التألق الأخضر زاد بشكل كبير بمرور الوقت في tdT + ICs داخل 2 أنابيب تنصهر مع الجسيمات الحيوية PHrodo Green E. coli مقارنة ب tdT + نبيب التحكم (الشكل 9 أ ، ب). عندما تم تقييم التألق على أساس خلوي ، أظهرت خلايا 12/16 (75٪) tdT + زيادة في التألق الأخضر بمرور الوقت بعد التروية الأنبوبية مع الجسيمات الحيوية PHrodo Green E. coli (الشكل 9 ب). وترد نتائج الانحدار الخطي من كل خلية في الجدول التكميلي 4. تم التحقق من صحة نتائج التصوير داخل الحيوية الحية في الجسم الحي للبلعمة وتحمض الجسيمات الحيوية PHrodo Green E. coli بواسطة ICs باستخدام فحص قياس التدفق الخلوي في المختبر. مورينخلايا الكلىتعليق من الفئران "IC reporter" التي تعرضت فيها ICs (CD45 − tdT +) التي تعبر داخليا عن tdT ل pHrodo Green E. coli BioParticles مقابل الخلايا ذات الوسائط وحدها. تم بوابات CD45 + الخلايا المناعية المقيمة في تعليق الخلايا كعنصر تحكم إيجابي وتم بوابات خلايا CD45 − tdT - (غير ICs) كعنصر تحكم سلبي. مقارنة وسائل الإعلام وحدها ب

زاد التعرض للجسيمات الحيوية ، والتألق الأخضر الذي يدل على اكتساب الجسيمات الحيوية والتحمض من 0.7 إلى 62.8٪ من خلايا CD45 +. يوضح هذا الاكتشاف الامتصاص البكتيري المتوقع من قبل الخلايا البلعمية المحترفة مثل العدلات. ومن المثير للاهتمام أن 22.2٪ من ICs كان لديها امتصاص للجسيمات الحيوية الخضراء مقارنة ب 5.6٪ من غير ICs (الشكل التكميلي 20) ، وكان التحكم في الوسائط قد تم امتصاصه في 0.7٪ من ICs و 0٪ من غير ICs.

مناقشة

من الصعب دراسة ICs ، خاصة في البشر ، لأنها تشكل 7٪ فقط منكليةالخلايا ، تتكون من مجموعة من الأنواع الفرعية ، ولا تحتفظ بنمطها الظاهري في الثقافة 33 . أبلغ تشن وآخرون 22 عن تحليل خلية واحدة على الفئرانكليةأبلغت الخلايا وبحيرة وآخرون عن خط أنابيب تسلسل الحمض النووي الريبي أحادي النواة على الإنسانكليةالخلايا 34,35 . حددت هذه الدراسات نوعين فرعيين من A-ICs. هنا ، قمنا بتطوير منهجية لإجراء تسلسل خلية واحدة على ICs البشرية المخصبة القابلة للحياة. لقد أثرينا ICs قابلة للحياة بدلا من تسلسل الكلكليةالخلايا للسماح بزيادة التركيز على هذا النوع من الخلايا. كانت النتائج الأولية التي توصلنا إليها هي (أ) تحديد أن أجهزة الكمبيوتر الهجينة - ICs يمكنها تحويل اتجاه سرعة الحمض النووي الريبي الخاص بها بعيدا عن أجهزة الكمبيوتر ونحو A-ICs استجابة لتعرض UPEC ، (ب) توجد ثلاثة أنواع فرعية على الأقل من A-ICs ويمكن أن تتحول تردداتها النسبية استجابة لتعرض UPEC ، (ج) نضج البلعمة هو مسار بيولوجي رائد في أنواع فرعية متعددة من A-IC ويمكن أن يزداد في الأهمية النسبية مع التعرض UPEC ، و (د) البلعمة ICs وتحمض UPEC في الجسم الحي أثناء تصوير الفئران الحية.

ICs تفرق استجابة للحماض عن طريق عكس قطبية 36,37 . تم الإبلاغ عن ICs تنشأ من AQP2- الخلايا المعبرة 38 . في عام 2017 ، حدد تشن وزملاؤه خلايا إيجابية مزدوجة عبرت عن Aqp2 جنبا إلى جنب مع Slc4a1 أو Slc26a4 عن طريق تنميط الخلية الواحدة الفئرانية. تم التحقق من صحة هذه النتائج من قبل بارك وزملاؤه في العام التالي 22,35 . في عام 2019 ، أثبتنا من خلال وضع العلامات المناعية للبروتين والحمض النووي الريبي المرسال أن أجهزة الكمبيوتر الهجينة - ICs موجودة 15 . على وجه التحديد ، 9 ٪ من ICs الفئران المحددة بواسطة V-ATPase B1 الفلورسنت المناعي عبرت أيضا عن Aqp2 mRNA المحدد بواسطة التهجين الفلوري في الموقع 15 . حددت هذه الدراسة مجموعة من البشركلية- جمع خلايا القناة التي تعبر عن AQP2 و ATP6V1G3 و SLC4A1 بما يتفق مع PC-ICs الهجينة. في مخططات tSNE و UMAP ، تجمعت هذه الخلايا الهجينة بالقرب من أجهزة الكمبيوتر الشخصية ، ولكنها كانت متميزة عن أجهزة الكمبيوتر التقليدية القائمة على تعبير علامة IC. كان تعبير SLC8A1 متميزا عن هذا النوع من الخلايا. ومن المثير للاهتمام أن SLC8A1 يشارك بشكل كبير في الانتقال الظهاري إلى الوسيط. على وجه التحديد ، يؤدي غياب SLC8A1 إلى تحويل الأنماط الظاهرية للخلايا الظهارية عن طريق زعزعة استقرار E-cadherin 39 بوساطة β-catenin . هنا ، نثبت أن ICs تتمايز استجابة للتعرض لمسببات الأمراض البولية. تغير خلايا PC-IC الهجينة سرعة الحمض النووي الريبي الخاص بها ، وهو مشتق زمني من تعبير mRNA ، بعيدا عن أجهزة الكمبيوتر ونحو A-ICs استجابة ل UPEC. في الفئران ، حدد Ransick et al. 30 تعبير Slc8a1 في المقام الأول في النبيب الملتوي البعيد والخلايا التي تشبه أجهزة الكمبيوتر في النبيب المتصل. على صورنا المجهرية البؤرية تقييمكليةتعبير SLC8A1 ، وجدنا خلايا معزولة عبرت عن SLC8A1 في الأنابيب الإيجابية AQP2 (على سبيل المثال ، جمع القنوات أو توصيل الأنابيب). حددنا أيضا الأنابيب السالبة AQP2 التي عبرت فيها معظم الخلايا عن SLC8A1 ، والتي يحتمل أن تكون متسقة مع تعبير النبيب الملتوي البعيد المذكور أعلاه Slc8a1 في الفئران. بعض الأنواع الفرعية A-IC لها مسارات بيولوجية تفاضلية رائدة بعد التعرض ل UPEC والنوع الفرعي A-IC A زاد في التردد النسبي استجابة ل UPEC. تشير هذه النتائج إلى أن النوع الفرعي A-IC A قد يمثل متغيرا مناعيا فطريا. دور SLC8A1 في تمايز IC يستدعي التحقيق في الدراسات المستقبلية.

سيستانش سوف يحسن الفشل الكلوي / الكلوي

أجرينا scRNA-seq على 1861 الإنسانكليةخلايا منها 1066 كانت ICs. لوضع النماذج التجريبية للفئران في سياق الفيزيولوجيا المرضية البشرية ، سيكون من المهم مقارنة ICs البشرية والفئران. قام تشن وزملاؤه بإثراء ICs الفئران باستخدام c-KIT وقاموا بإجراء scRNA-seq 22 . صنفوا 74 خلية على أنها أجهزة كمبيوتر ، و 87 على أنها A-ICs ، و 23 خلية على أنها B-ICs 22 . أجرى Ransick et al. 30 scRNA-seq على 688 ICs. لم يثروا ICs بل قسمواكليةفي القشرة ، النخاع الداخلي ، والنخاع الخارجي لتقييم الاختلافات في المناطق 30 . لقد أظهرنا أن تعبير علامة من نوع خلية القناة التي تجمع الفئران يبدو أنه محفوظ إلى حد كبير في خلايا القناة البشرية التي تجمع القنوات. من المرجح أن يتطلب ما إذا كانت الفئران لديها أنواع فرعية مماثلة من A-IC للبشر تقييما مستهدفا أحادي الخلية لعدد أكبر من ICs الفئرانية.

حددنا تعبير scRNA-seq IC للبروتينات المناعية الفطرية مثل الوسيط المناعي والالتهابي جاليكتين 3 (LGALS3) و ADM الذي أبلغنا عنه سابقا في ICs القوارض 15,40-42 . ومع ذلك ، فإن بعض البروتينات المناعية الفطرية الرئيسية التي تم الإبلاغ عنها سابقا في ICs ، مثل Lipocalin 2 (LCN2 / NGAL) ، RNASE7 ، والمستقبلات الشبيهة بالرسوم 4 (TLR4) كان لها الحد الأدنى من التعبير أو لم تشاهد في ICs البشرية على مستوى الخلية الواحدة في تحليلنا 6,9 . إن ندرة تعبير LCN2 / NGAL و TLR4 في ICs تتفق مع ما تم الإبلاغ عنه في ICs الفئران من قبل مجموعتنا البحثية جنبا إلى جنب مع Ransick et al. 30كليةمستكشف الخلايا/] 15 . أبلغ Chen et al. 22 عن بعض تعبير TLR4 و NGAL mRNA في ICs ، ولكن عدة أضعاف أقل من أجهزة الكمبيوتر. لقد قمنا بتقييم ICs البشرية المجمعة لتعبير RNASE7 وحددناها في ICs من 1 من أصل 4كلى(الشكل التكميلي 18)، مشيرا إلى أن تعبيره قد يكون متقطعا حسب المنطقة والنقطة الزمنية والظروف الفسيولوجية. وقد ثبت أن تعبير CISH ، الذي يتم تحفيزه في غير A nonB ICs استجابة ل UPEC ، ينظم الاستجابة المناعية الفطرية للمتفطرة السلية في الرئة والطحال 43 . ICs البلعمة البكتيريا على مدى عدة دقائق، وخلايانا ل scRNA-seq تعرضت ل UPEC لفترة زمنية قصيرة نسبيا 1 ساعة. هناك حاجة إلى دراسات مستقبلية لتحديد ما إذا كانت مسارات IC الأخرى ، مثل تعبير AMP أو تنظيم موت الخلايا ، تصبح أكثر بروزا في النقاط الزمنية اللاحقة بعد التعرض ل UPEC.

البلعمة ينطوي على امتصاص الخلايا من الجسيمات >0.5 ميكرومتر بواسطة غلاف غشاء البلازما 44 . "الخلايا البلعمية المهنية" ، الخلايا المناعية المشتقة من النخاع الشوكي ، بما في ذلك البلاعم ، العدلات ، والخلايا العظمية ، تميز الميكروبات الغازية عن الميكروبات والخلايا السليمة ، وتبتلع الهدف في البلعمة ، وتولد أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS) ، وتفرز AMPs ، وتقدم المستضدات إلى الخلايا الأخرى 45-49 . من الأهمية بمكان ، أن التحمض القوي بواسطة V-ATPase للبلاعمة التي تخلق بيئة مجهرية حمضية كافية لقتل معظم الميكروبات هي سمة مميزة للخلايا البلعمية المهنية 48,50 . على سبيل المثال ، تثبيط V-ATPase مع bafilomycin A1 يقمع نشاط مبيد الجراثيم البلاعم 51 . بعض الخلايا الظهارية البلعمة الميكروبات ولكنها أقل كفاءة في القتل البكتيري من البلعمة المهنية وقد وصفت بأنها البلعمة غير المهنية 52 . تمثل ICs سلالة ظهارية لديها البلعمة وقدرات عرض المستضدات (الشكلان 6-9) إلى جانب تعبير AMP القوي والميتوكوندريا السخية لتوليد ROS. وبالتالي ، يبدو أن ICs لديها إمكانات قتل بكتيرية أكثر قابلية للمقارنة مع البلاعم من الخلايا البلعمية غير المهنية المذكورة أعلاه 8,53-55 . وقد ثبت سابقا أن A-ICs قادرة على معدلات عالية من كثرة الخلايا الداخلية القمية من الدكستران في الحويصلات السيتوبلازمية 56 . نحن نتوقع أن البلعمة IC من UPEC هو امتداد للخصائص المشتركة مع البلاعم ، بما في ذلك التعبير V-ATPase ، وإمكانات الأكسدة والاختزال ، وإفراز AMP ، وقدرات كثرة الخلايا الداخلية 8,16,49,57,58 . لا يزال يتعين تحديد ما إذا كانت ICs قادرة على البلعمة الحطام الخلوي والبكتيريا بخلاف UPEC بطريقة مماثلة للخلايا البلعمية المهنية.

التصوير البؤري لوحدة واحدةكليةتتوسع النبيب المنصهرة في الجسم الحي مع البكتيريا في التقنيات السابقة في المختبر مثل زراعة الخلايا وإرواء الأنابيب التشريحية. هنا ، قمنا بتطوير الميثولوجيا لاختبار مباشرة في الفئران الحية ما إذا كان البلعمة هي وظيفة IC. يسمح الفحص المجهري داخل الحيوية بدراسة معقدة للعمليات الخلوية الديناميكية داخل الفئران العاملةكلى59 . تضمنت الاستراتيجيات السابقة لاستخدام الفحص المجهري داخل الحيوية حقنا منهجيا للأصباغ أو العلامات داخل الحيوية في الفئران لدراسة داء الخلايا الداخلية للأنبيبات القريبة ،كليةديناميكيات تدفق الدم ، ونفاذية الأوعية الدموية أو الكبيبات 60 . عندما يتم الجمع بين الفحص المجهري داخل الحيوية مع التقنيات الجراحية المتطورة ، يمكن دراسة النقاط الزمنية المبكرة التي يصعب تقييمها للعمليات المعدية 61 . في السابق ، كانت البكتيريا تنصهر في الأنابيب القريبة من الفئران لتقييم تدفق الدم ، وتجنيد العدلات ، وانسداد البول 62,63 . الغالبية العظمى من عدوى المسالك البولية ترجع إلى مسببات الأمراض الصاعدة وستواجه في البداية قناة التجميع 64,65 . وبالتالي ، نقترح أن تكون قناة التجميع منطقة أنبوبية حرجة لتقييم التفاعلات بين المضيف والممرض. نظامنا النموذجي داخل الحيوية يعيد بشكل فعال إنشاء الكلاسيكية

سيستانش سوف يحسن أمراض الكلى / الكلى

دراسة تروية نبيب واحدة ، ولكن في فأر حي مع سليمةكليةإمدادات الدم واللمفاوية والعصبية جنبا إلى جنب مع القدرة المحتجزة على التفاعل مع الخلايا المناعية. الفيزيولوجيا المرضية لالتهاب الحويضة والكلية لديها تمييز بين الذكور والإناث. على سبيل المثال ، في البشر ، الإناث أكثر عرضة بخمس مرات للإصابة بالتهاب الحويضة والكلية الحاد ولكن الفئران الذكور لديها بوساطة الأندروجين زيادة شدة التهاب الحويضة والكلية 66,67 . أظهر رانسيك وزملاؤه اختلافات تفاضلية بين الذكور والإناث في خلايا النبيب القريبة ، خاصة في ناقلات الأنيون العضوية 30 . تم تقييم ICs الذكور في كل من تسلسل الخلية الواحدة والدراسات داخل الحيوية. بسبب دور ICs في الدفاع البكتيري عنكليةوسيكون توازن المنحل بالكهرباء، والتنوع المرتبط بالجنس في وظائف IC، مثل البلعمة والتعبير الجيني أحادي الخلية، مجالات رئيسية للدراسات المستقبلية. هذه الدراسة لديها قيود. كان تعرض UPEC ل ICs البشرية في scRNA-seq الخاص بنا في المختبر إلى واحدكليةوقد يكون لها فروق مقارنة بالتعرض ل UPEC في الجسم الحي. بالإضافة إلى ذلك ، مثلت النتائج التي توصلنا إليها المنطقة التشريحية للإنسانكليةقد تكون الدراسات التي تم أخذ عينات منها والدراسات المستقبلية مع مواقع مختلفة قد أدت إلى تنوع إقليمي كما هو موضح في Ransick et al. 30 . شكلت ICs 57٪ من الخلايا في scRNA-seq لدينا ، المخصب من تكوين IC ~ 7٪ فيكلىعند خط الأساس 33 . تحتوي عينتنا على بعض أنواع الخلايا الظهارية والبطانية الأخرى ، ولكنها كانت سلبية بالنسبة للخلايا المناعية CD45 + التي تم فرزها قبل إثراء ICs (الشكل 1 ، الشكل التكميلي 1). باستخدام scRNA-seq ، يمكن تحديد ICs المستهدفة وتقييمها بشكل منفصل. تعبر الخلايا الجذعية المكونة للدم عن c-KIT ، لكنها لا تمثل على الأرجحكليةسكان الخلايا النخاعية المقيمة 68 . لم نحدد الخلايا الأخرى المعبرة عن c-KIT الموجودة في الإنسان السليمكلى، مثل الخلايا اللحمية / الخلايا التيلوسية 69 . تم الإبلاغ سابقا عن بعض الحلقات المعزولة من إيجابية Henle و c-KIT النبيب القريبكليةالكيمياء النسيجية المناعية المتسقة مع نتائج scRNA-seq 70