最近,在国际着名期刊《Journal of Clinical Investigation》发表的一项研究中,科学家们对于医学界百年来的一个现象做出了解释,这个现象就是:如果你最终只有一个肾脏,那么剩下的这只独肾会变大。
当由于损伤或移植而切除一个单肾时,剩余的肾脏能迅速增大50%到60%,显然有一种生理力量扩大了它的容积。现在,科学家已经证明,原本流往两个肾脏的血液,现在只流到一个肾脏中,这种血流量增加,也会传递更多的氨基酸,这会触发肾脏的生长。
本文共同通讯作者、乔治亚摄政大学乔治亚州医学院病理学家和肾脏研究员陈健康(Jian-Kang Chen)博士称,我们每个人都认为,这个肾脏变大是合情合理的,但剩下的这只肾脏如何会知道另一只肾脏不见了呢?研究人员想知道,剩余的这只肾脏感知到了什么信号?信号如何传播给细胞以形成肾脏的肾单位(过滤单元),使其变的更大?
十年前,陈博士在《Journal of the American Society of Nephrology》杂志发表了一篇论文指出, mTOR蛋白的激活,是剩下这只肾脏过度增大的主要作用因子。mTOR在细胞中形成了两种不同的多蛋白复合物,分别称为mTORC1和mTORC2。然而,激活mTOR的生长信号仍然是未知的。
现在,该研究小组在小鼠身上发现,氨基酸的可利用性增加,可促使mTORC1的活性增加。
陈博士说,一个细胞要想变得更大,它的蛋白质合成就要增加,这是受mTORC1调控的。在肾脏中,mTORC1通常在保持健康现状的一个水平上发挥功能,他将其称为蛋白质合成/细胞生长的主调节因子和营养传感器。当缺失一个肾脏时,mTORC1感觉到更多的氨基酸进入剩下的肾脏中,它将其作为一条线索,通过其上游的信使酶(称为III类磷脂酰肌醇3激酶,PI3K),制造更多的蛋白质。
就像分流交通一样,当科学家们结扎小鼠的一只肾脏时,流到剩余那只肾脏的血量立即增加,氨基酸利用率和mTORC1活化也同样增加。一天之内,肾脏大小增加到了一个可检测的量。随访研究表明,这种增长通常在在三个月内达到高峰值,此时肾脏增长50%到60%。
他们的另一个小鼠模型(缺失Pten基因),能够生成一种蛋白质,帮助抑制细胞分裂和生长,也暗示将mTORC1作为一个增长驱动因子,但激活路径略有不同。在这种情况下,另一个复合体mTORC2,通过基因去除而被激活,它通过一系列的中间信号分子,最终也激活mTORC1。
通常发生一种情况的是,mTORC2激活mTORC1。但是,当科学家们也切除PTEN敲除小鼠的一个肾脏时,mTORC1并不需要mTORC2的激活。mTORC1真正需要的是酶,III类PI3K,才变得活跃。在他们的其他模型中(小鼠的一个肾脏被切除,但PTEN没有敲除),也是如此。如果没有PTEN,小鼠双侧肾脏都会变大。当他们给小鼠服用雷帕霉素(可抑制mTORC1),双侧的肾脏变小。
现在,他们想知道,为什么肾脏增大会在到达某一点时停止,是否许多肾脏肾周长的大大增加对肾脏功能不利?通过了解关于增长诱因的更多信息,他们希望有一天能够采取干预措施,限制这种反应,并有助于确保剩下的独肾也能继续发挥作用。
每个人的肾脏中平均有大约100万个肾单位,或过滤单元。每个肾单位都有一根肾近端小管,可重新恢复血液的肾过滤,如氨基酸、葡萄糖和钠。然后,近端小管会把这些物质返回到体循环中,并直接将废物排向膀胱尿液中淘汰。
一个单肾可能来自于发育问题或损伤、肾移植的情况。即使一个人具有双肾,如果疾病降低了功能性肾单位的数量,那么残余的功能性肾单位也变得更大。
来源:冷泉港实验室
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