Kłębuszki, podstawowa jednostka filtrująca nerek, to skomplikowana sieć naczyń włosowatych — małych naczyń krwionośnych, które regulują przepływ jonów, wody i metabolitów, zachowując jednocześnie nieprzepuszczalność dla niezbędnych makrocząsteczek, takich jak białka. Selektywnie przepuszczalna ściana naczyń włosowatych, znana jako bariera filtracji kłębuszkowej (GFB), składa się z trzech głównych składników: komórek śródbłonka kłębuszków (GEnC), błony podstawnej kłębuszków i podocytów. GEnC wyściełają wewnętrzną powierzchnię ścian naczyń włosowatych i są pokryte cienką warstwą glikoprotein i innych ugrupowań na bazie węglowodanów.

Receptor F5 sprzężony z białkiem G (ADGRF5), transbłonowy receptor komórkowy wyrażany w GEnC, bierze udział w wpływaniu na integralność GFB, potencjalnie odgrywając rolę w jego utrzymaniu strukturalnym i funkcjonalnym. Aby wyjaśnić dokładną rolę ADGRF5 w utrzymaniu integralności GFB, naukowcy z Tokijskiego Instytutu Technologii (Tokyo Tech) i Uniwersytetu Kyorin przeprowadzili wspólne badanie badawcze. Wyniki ich badań zostały opublikowane w czasopiśmie „ Dziennik Amerykańskiego Towarzystwa Nefrologicznego w dniu 06 czerwca 2024 r.

Zespół badawczy kierowany przez profesora nadzwyczajnego Nobuhiro Nakamurę ze Szkoły Nauk Przyrodniczych i Technologii w Tokio Tech w Japonii oraz profesora Miki Nagase z Wydziału Anatomii Szkoły Medycznej Uniwersytetu Kyorin w Japonii przeprowadził serię eksperymentów z nokautem i nokautem genetycznym u myszy i ludzkich pierwotnych GEnC w celu zbadania specyficznej roli i leżących u podstaw mechanizmów ADGRF5 w utrzymaniu GFB.

Wyjaśniając motywację obecnych badań, dr Nakamura dzieli się słowami: „Podczas naszej analizy profili ekspresji genów w nerkach przy użyciu bazy danych Nephroseq v5 zaobserwowaliśmy zmniejszoną ekspresję genów ADGRF5 mRNA w kłębuszkach pacjentów z nefropatią cukrzycową. Dodatkowo stwierdzono dodatnią korelację pomiędzy kłębuszkami ADGRF5 ekspresję i szacowany współczynnik filtracji kłębuszkowej.”

Początkowo badacze zaobserwowali specyficzną ekspresję ADGRF5 w komórkach śródbłonka wyściełających ścianę naczyń włosowatych kłębuszków nerkowych. U myszy z genetycznym nokautem ADGRF5GFB był dotknięty nieprawidłowościami morfologicznymi, takimi jak rozszczepienie i pogrubienie błony podstawnej kłębuszków oraz odwarstwienie GEnC. Ogólna integralność GFB została poważnie naruszona, co doprowadziło do albuminurii – obecności albumin w moczu.

Ponadto usunięcie i powalenie pliku ADGRF5 gen odpowiednio u myszy i ludzkich pierwotnych GEnC ujawnił zmiany w ekspresji genów kluczowych dla utrzymania integralności GFB. Konkretnie nokaut/powalenie ADGRF5 znacząco obniżony poziom kolagenu typu IV (Kol4a3 I Col4a4), które składają się na GFB i wpływają na selektywność przepuszczalności GFB. Ponadto współczynnik Krüppela 2 (KLF2Stwierdzono, że mechanicznie wrażliwy czynnik transkrypcyjny regulujący funkcje komórek śródbłonka ulega zwiększeniu.

Podsumowując, ich odkrycia podkreślają krytyczne funkcje ADGRF5 w utrzymaniu integralności GFB. Podkreślając potencjalny wpływ prac badawczych, dr Nakamura mówi: „To badanie ujawnia nowatorski mechanizm utrzymujący GFB. Wgląd w rolę ADGRF5 pomaga w zrozumieniu zaburzeń kłębuszkowych i znacząco przyczynia się do postępu przyszłych badań”.

Odblokowanie nowych funkcji receptora ADGRF5 daje nadzieję na pionierskie przełomy terapeutyczne w leczeniu dysfunkcji bariery filtracji kłębuszkowej, zwłaszcza białkomoczu.

###

O Tokijskim Instytucie Technologii

Tokyo Tech stoi na czele badań i szkolnictwa wyższego jako wiodący uniwersytet naukowo-techniczny w Japonii. Naukowcy z Tokyo Tech wyróżniają się w różnych dziedzinach, od materiałoznawstwa po biologię, informatykę i fizykę. Założona w 1881 roku firma Tokyo Tech co roku przyjmuje ponad 10 000 studentów studiów licencjackich i magisterskich, którzy stają się liderami naukowymi i jednymi z najbardziej poszukiwanych inżynierów w branży. Ucieleśniając japońską filozofię „monotsukuri”, czyli „pomysłowość techniczna i innowacja”, społeczność Tokyo Tech stara się wnosić wkład w społeczeństwo poprzez badania o dużym wpływie.