医学
科学家发现肾细胞更新的新机制
德州大学达拉斯分校的科学家发现了肾细胞中一个先前未知的“日常维护”过程，可以排出不需要的内容，使细胞重新充满活力并保持功能健康。
与其他组织再生的认知机制截然不同，这个自我更新过程有助于解释在无伤害或疾病的情况下，肾脏如何保持终身健康。研究人员在4月17日发表在《纳米技术》的一项研究中描述了这种机制。
与肝脏和皮肤不同，肝脏和皮肤中的细胞分裂产生新女儿细胞并再生器官，肾小管近端的细胞处于有丝分裂静止期，不会分裂形成新细胞。在轻度损伤或疾病的情况下，肾细胞确实有有限的修复能力，肾脏中的干细胞可以形成新肾细胞，但仅到一定程度，该研究的合著者、自然科学与数学学院化学与生物化学教授Jie Zheng博士说。“在大多数情况下，如果肾细胞受到严重损伤，它们将死亡，并且无法再生。你的肾脏迟早会衰竭。这是肾脏疾病健康管理中的一个巨大挑战。我们目前能做的只是放慢肾衰竭的进程。如果严重受伤或慢性疾病，我们无法轻易修复这个器官。这就是发现这种自我更新机制可能是我们迄今取得的最重大发现之一。”
进一步的研究可能会改进纳米医学和早期肾脏疾病检测。
意外发现
研究人员表示，他们的发现令他们感到惊讶。
15年来，Zheng博士一直在研究金纳米粒子在生物医学中的应用，以基本理解肾球滤过、早期检测肝病以及靶向输送癌症药物。部分工作集中在理解金纳米粒子如何通过肾脏过滤和通过尿液从体内清除。研究表明，金纳米粒子通常完好无损地通过肾脏中的一个结构球状体，然后进入近端小管，近端小管占肾脏的50%以上。已显示近端小管上皮细胞可以内化纳米粒子，这些纳米粒子最终逃离这些细胞被排出到尿液中。但它们如何逃离细胞一直不清楚。
2021年12月，Zheng和他的化学团队(研究员兼首席研究作者、2020年博士毕业生Yingyu Huang与合著者、研究副教授Mengxiao Yu)正在使用光学显微镜检查近端小管组织样本中的金纳米粒子，但他们切换到了大学的电子显微镜(EM)以获得更好的分辨率。
“使用电子显微镜，我们看到金纳米粒子被内化在溶酶体内，封装在上皮细胞外腔内的大液泡中。”Yu说。“但我们还观察到这些同时包含纳米粒子和细胞器的液泡是在细胞外形成的，这是我们以前没有见过的。”
液泡是细胞内外都存在的装有各种物质的小液体囊泡，用以运输各种物质。
研究人员发现近端小管细胞在其腔膜中形成朝外的凸起，不仅含有金纳米粒子，还含有溶酶体、线粒体、内质网等通常局限于细胞内部的细胞器。然后排出的内容被置入液泡中漂浮在细胞外间隙。“那一刻，我们知道这是一个不寻常的现象。”Yu说。“这是细胞删除细胞内容的新方法。”
新的更新过程
排出介导的自我更新机制与其他已知的再生过程(如细胞分裂)和像外分泌这样的清理任务有着根本不同。在外分泌中，如纳米粒子等外来物质被封装在细胞内的液泡中。然后，液泡膜与细胞膜内侧融合，打开释放内容到外部。
“我们发现的与细胞排除颗粒的以前理解完全不同。排出过程中没有膜融合，这消除了正常细胞的旧内容，并使细胞用新内容更新自己。”Huang说，“不管是否存在外来纳米粒子，这都是一个细胞用来更长寿和正常功能的内在主动过程。”
Zheng说，他们的发现开辟了新的研究领域。例如，上皮细胞，如近端小管中的细胞，也存在于其他组织中，如动脉壁以及肠道和消化道。
“在纳米医学领域，我们要尽可能最大限度地减少纳米粒子在体内的积累。我们不希望它们卡在肾脏里，所以深入理解纳米粒子如何从近端小管排出非常重要。此外，如果我们能学习如何调节或监测这个自我更新过程，我们可能会找到一种方法来保持高血压或糖尿病患者肾脏健康。如果我们能够非侵入性地检测到这一过程的特征，也许它可以成为早期肾脏病的一个指标。”
本文译自 news-medical，由 BALI 编辑发布。