Como un enjambre de trabajadores de la construcción después de una tormenta destructiva, las esferas llenas de carga y nanométricas llegan a la escena después de una lesión renal aguda.
Al igual que los trabajadores de la construcción, los científicos sospechan que estas esferas, llamadas exosomas, están ahí para reparar el daño y restaurar la función, y ahora quieren aprender más sobre lo que están haciendo y la carga que transportan con la idea de equipar algún día exosomas similares paratratar mejor una lesión aguda y ayudar a las personas a evitar el daño renal permanente.
"Una vez que comprendamos mejor cómo se producen y qué están haciendo, tanto buenos como malos, querremos poder controlar la secreción de exosomas para ayudar a los pacientes", dice el Dr. Sang-Ho Kwon, biólogo celular en el Departamentode Biología Celular y Anatomía en la Facultad de Medicina de Georgia en la Universidad de Augusta.
Una subvención de $ 1.7 millones del Instituto Nacional de Diabetes y Enfermedades Digestivas y del Riñón está ayudando a Kwon a explorar el potencial de este aparente sistema de recuperación endógeno para una lesión con una incidencia creciente y sin un buen tratamiento.
La función renal se deteriora en unas pocas horas o días con una lesión renal aguda, que puede ser el resultado de un golpe literal en el riñón, como en un accidente automovilístico, o de una deshidratación severa. La mayoría de las personas previamente sanas se recuperan completamente, pero problemas de salud comunescomo la diabetes y la presión arterial alta, así como el envejecimiento, son factores de riesgo. También es una complicación hospitalaria de sepsis, afecciones cardíacas y cirugía, según los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades. Las consecuencias pueden ser de por vida, con unMayor probabilidad de la necesidad de atención a largo plazo, aumento de la enfermedad renal crónica, mayores tasas de mortalidad en pacientes hospitalizados y mayores costos de atención médica, según los CDC.
Un sitio de daño clave son los túbulos, que están conectados a las aproximadamente 1.5 millones de unidades de filtración en nuestros riñones. Los túbulos pasan los desechos líquidos a la vejiga para su eliminación, pero también tienen la importante tarea de reabastecer diariamente casi 50 galones de artículos utilizables, incluyendo agua, sal y glucosa, filtrados de la sangre.
Mientras realizaba su entrenamiento postdoctoral, Kwon desarrolló un modelo para cultivar un túbulo de riñón de mamífero en una placa de Petri. Aprendería que durante la formación normal del túbulo, aproximadamente el 9% de los genes cuya expresión vio que cambiaba estaban haciendo carga para los exosomas que élvio que provenía de las células epiteliales que cubren la red de capilares que comprende las unidades de filtrado, que alimentan los túbulos. Al conectar los puntos, observó cómo los exosomas se movían de una célula epitelial a la siguiente, lo que acercaba las células y extendía la longitud del túbulo.Más tarde descubrió que estos exosomas recién empaquetados podrían activar la proliferación celular, el crecimiento de los túbulos y ayudar a la cicatrización de heridas y se preguntó si podría estar ocurriendo lo mismo en respuesta a la lesión del túbulo.
Esta vez está buscando nuevamente en el plato cualquier impacto en la curación, pero también está buscando un modelo vivo de una lesión renal aguda para aprender más sobre cómo, dónde y cuántos exosomas se producen, y el papel específico que desempeñanjuegan en el rebrote, con un enfoque particular en la carga de proteínas que llevan. Eso incluye buscar en la orina de ratones con una lesión renal aguda qué exosomas se secretan, qué proteínas están presentes y cuáles ayudan o dificultan la reparación.
Las proteínas son un componente esencial en todo el cuerpo durante el desarrollo y en la reparación y recuperación en curso, y Kwon está mirando proteínas como GPRC5B, cuya función específica es esencialmente desconocida, pero que tiene evidencia temprana ayuda a la recuperación del túbulo, ambos en su platoasí como el modelo de lesión. Sus estudios en colaboración con la Universidad de California en San Francisco también han demostrado que el nivel de GPRC5B aumentó en la orina de los pacientes un día después de experimentar una lesión renal aguda.
Ahora Kwon y su equipo están analizando qué sucede con GPRC5B y otras proteínas en el transcurso de la lesión y la recuperación, incluido lo que provoca que los exosomas liberen las proteínas. Sus estudios incluyen la eliminación de la proteína en la primera parte del túbulo llamadatúbulo proximal, un sitio importante de destrucción con lesión renal aguda, como una forma de determinar su función después de la lesión. Está haciendo que la proteína sea fluorescente para observar mejor sus acciones dentro de los exosomas y los túbulos.
"Queremos ver si estos cambios están ocurriendo in vivo un modelo animal", dice Kwon. También quiere saber si la secreción de exosomas es buena o mala para la recuperación, y sospecha que podría ser, dependiendo decarga ". Aún no lo sabemos, así que lo vamos a probar"
Las preguntas adicionales incluyen si los exosomas regresan por más carga o hacen una sola entrega, y si los exosomas están entregando señales además de la carga, y cuáles podrían ser sus mensajes. Además, si, como en el plato, las células epiteliales, las principalescomponente de los túbulos, son la fuente de exosomas en un modelo vivo, y lo que regula su producción y la liberación de su carga.
El trabajo preliminar indica, por ejemplo, CD2AP, una proteína que ya está asociada con la enfermedad renal, disminuye la liberación de GPRC5B de los exosomas cuando disminuye, y LMAN2, una proteína de transporte, aumenta la liberación de GPRC5B cuando disminuye. Eso puede significar un cambio enla cantidad de exosomas, lo que llevan o ambos y Kwon quiere saber cómo ambos afectan la curación de los túbulos en tiempo real.
Las unidades de filtración y los túbulos de nuestros riñones parecen tener la intención de durar toda la vida, aunque Kwon sospecha que algunos trabajos de reparación menores se realizan de manera bastante rutinaria. Para algunos pacientes, una lesión renal aguda parece abrumar la capacidad natural del cuerpo para hacer eso.
"Si los pacientes no pueden recuperarse por completo, es probable que tengan enfermedad renal crónica o, en el peor de los casos, enfermedad renal en etapa terminal", dice Kwon sobre la pérdida resultante de la función que puede requerir diálisis o un trasplante de órgano.
Los exosomas esféricos están hechos principalmente de lípidos y tienen una capa de azúcar.
Si bien los exosomas se clasifican como "extracelulares", existe una creciente evidencia de científicos como Kwon de que realmente entran y salen de las células, transportan carga como proteínas y otros elementos esenciales como el ADN y el ARN, y llevan mensajes entre las células normalmente y durante la enfermedad olesión.
Su agilidad natural ya tiene exosomas bajo investigación como una forma más natural de administrar directamente medicamentos para estados de enfermedad, desde cáncer hasta infecciones, así como para promover la regeneración del cabello. Como "huellas digitales de los estados celulares", también están en estudio como biomarcadores de diagnósticopara la enfermedad.
Kwon finalmente quisiera algún día utilizar ambos activos en la lesión renal aguda, un problema para el cual tampoco existe un buen biomarcador clínico.
Un túbulo lesionado tiene similitudes con un vaso sanguíneo lesionado: en lugar de proporcionar un paso de fluido suave y una reabsorción fácil, tiene un interior cicatrizado y lleno de baches y paredes rígidas que interfieren. Los túbulos son de diferentes longitudes, delgados, algunos son rectos y otros curvosEl tamaño nanométrico de los exosomas es una billonésima parte de un metro, que es de aproximadamente 40 pulgadas.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Facultad de Medicina de Georgia en la Universidad de Augusta . Original escrito por Toni Baker. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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