研究阐明了糖在常见肾脏疾病中的作用

在新型实验室环境中对肾脏类器官的研究可能会对多囊肾病 (PKD) 的治疗产生下游影响，这是一种影响全球超过 1200 万人的无法治愈的疾病。

该研究的一项重要发现：糖似乎在充满液体的囊肿的形成中发挥了作用，这是 PKD 的标志。在人体中，这些囊肿长到足以损害肾功能并最终导致器官衰竭，需要透析治疗或移植。

研究结果发表 在《自然通讯》上。共同主要作者是 Sienna Li 和 Ramila Gulieva，他们是华盛顿大学医学院肾脏病学研究员Benjamin Freedman实验室的研究科学家。

“糖的摄取是肾脏一直在做的事情，”共同资深作者弗里德曼说。“我们发现增加培养皿中的糖含量会导致包囊肿胀。当我们使用已知能阻止肾脏吸收糖分的药物时，它就能阻止这种肿胀。但我认为它与血糖水平的关系较小，而与肾细胞吸收糖分的方式关系较大——糖分在这个过程中似乎失控并产生了囊肿。”

多年来，Freedman 一直在研究多能干细胞培养的类器官中的 PKD。类器官类似于微型肾脏：它们包含连接到管子的过滤细胞，并且可以以与人体肾脏反应相似的方式对感染和治疗做出反应。

尽管他的团队可以培养产生 PKD 囊肿的类器官，但这些囊肿形成的机制尚不清楚。在这项调查中，研究人员重点关注肾脏内的液体流动如何导致 PKD。

为此，他们发明了一种新工具，将肾脏类器官与微流控芯片相结合。这使得水、糖、氨基酸和其他营养物质的混合物流过经过基因编辑以模拟 PKD 的类器官。

“我们预计类器官中的 PKD 囊肿在流量下会变得更糟，因为这种疾病与我们正在探索的生理流量有关，”弗里德曼解释说。“令人惊讶的是囊肿肿胀的过程涉及吸收：通过细胞从囊肿外部向内摄入液体。这与通常认为的相反，即囊肿是通过将液体通过细胞向外推动而形成的。这是一种全新的囊肿形成思考方式。”

在芯片中，研究人员观察到排列在 PKD 囊肿壁上的细胞在伸展和膨胀时面向外，因此细胞的顶部位于囊肿的外部。这种倒置的排列——这些细胞在活体肾脏中会面向内部——表明囊肿是通过吸入富含糖分的液体而不是通过分泌液体来生长的。

该观察为研究人员提供了更多关于囊肿如何在类器官中形成的信息，这一发现必须在体内进行进一步测试。同样，糖水平驱动囊肿发展的事实指向新的潜在治疗选择。

弗里德曼说：“实验的结果意义重大，因为有一整类分子可以阻止肾脏吸收糖分，并且在许多情况下都是有吸引力的治疗方法。” “它们尚未经过测试，但我们将此视为这些药物可能帮助 PKD 患者的概念验证。”

威斯康星大学医学院医学(肾脏病学)教授Jonathan Himmelfarb博士是该论文的共同资深作者。

这项工作得到了国立卫生研究院(UG3TR002158、UG3TR003288、UG3TR000504、K01DK102826、R01DK117914、U01DK127553、UC2DK126006、U01HL152401)、诺和诺德赞助的研究奖、西北肾脏研究所赠予Lara Nowak Macklin 研究基金，来自贝克山基金会的礼物，以及来自华盛顿大学的启动基金。