Glukoza pobudza rozwój torbieli w nerkach

Cukier, a dokładniej glukoza, odgrywa istotną rolę w chorobie zwanej wielotorbielowatym zwyrodnieniem nerek. Odpowiednie leki mogą jednak zahamować związany z tym proces – informuje pismo „Nature Communications”.

Wielotorbielowatość nerek (PKD), zwana również wielotorbielowatym zwyrodnieniem nerek, to najczęstsza wrodzona choroba nerek – na całym świecie cierpi na nią około 12 mln ludzi. Jest związana z mutacjami w genach PKD1 i PKD2. W nerkach, a czasem również w innych narządach, na przykład w wątrobie, pojawiają się liczne powstałe z komórek kanalików nerkowych torbiele – pęcherze wypełnione płynem.

Objawy to bóle, krwiomocz, a u około 60 proc. pacjentów na skutek nacisku torbieli na tętnice rozwija się nadciśnienie.

Z czasem na skutek powiększania się torbieli dochodzi do przewlekłej niewydolności nerek, mogą się także pojawiać tętniaki mózgu. Podstawowym badaniem diagnostycznym jest ultrasonografia (USG), pozwalająca zobaczyć torbiele.

Sienna Li i Ramila Gulieva z laboratorium Benjamina Freedmana (University of Washington School of Medicine, USA) przeprowadziły badania (https://doi.org/10.1038/s41467-022-35537-2) nad wielotorbielowatością, korzystając z organoidów nerek – małych, uproszczonych odpowiedników narządów, hodowanych w laboratorium. Freedman przez lata badał wielotorbielowatość w organoidach wyhodowanych z pluripotencjalnych komórek macierzystych. Organoidy przypominają miniaturowe nerki i mogą reagować na infekcje i terapie w sposób odpowiadający reakcjom nerek u ludzi.

Jak się okazało, glukoza przyczynia się do powiększania się torbieli, ale można zablokować ten proces, podając odpowiednie leki.

– Wychwyt cukru jest czymś, co nerki robią przez cały czas – powiedział starszy autor Freedman. – Odkryliśmy, że zwiększenie poziomu glukozy w kulturach powodowało pęcznienie torbieli. A kiedy zastosowaliśmy leki, o których wiadomo, że blokują wchłanianie cukru w nerkach, zablokowało to obrzęk. Ale myślę, że ma to mniejszy związek z poziomem glukozy we krwi, a bardziej z tym, jak komórki nerek pobierają cukier.

W opisywanym badaniu organoidy nerek zostały połączone z chipem mikroprzepływowym. Umożliwiło to kontrolę przepływu wody, cukru, aminokwasów i innych składników odżywczych przez organoidy, które zostały zmodyfikowane genetycznie w celu naśladowania PKD.

– Spodziewaliśmy się, że torbiele PKD w organoidach pogorszą się pod wpływem przepływu, ponieważ choroba jest związana z fizjologicznymi prędkościami przepływu, które badaliśmy – wyjaśnił Freedman. – Zaskakujące było to, że proces obrzęku torbieli obejmował wchłanianie – przyjmowanie płynu do wewnątrz przez komórki z zewnątrz torbieli. Jest to przeciwieństwo tego, co powszechnie się uważa: że cysty tworzą się poprzez wypychanie płynu na zewnątrz przez komórki. To zupełnie nowy sposób myślenia o powstawaniu torbieli.
Podczas eksperymentu zaobserwowano, że komórki wyściełające zwykle kanaliki nerkowe w przypadku torbieli PKD pokrywały je od zewnątrz. Ten odwrócony układ – gdy komórki te byłyby skierowane do wewnątrz w żywych nerkach – sugeruje, że torbiele powiększają się na skutek wchłaniania płynu bogatego w cukier, a nie wydzielania płynu.

Dalsze badania dotyczące powstawania torbieli w organoidach będą wymagały także testów in vivo. Fakt, że poziom cukru pobudza rozwój torbieli, wskazuje na nowe potencjalne opcje terapeutyczne.

– Wyniki eksperymentu są znaczące, ponieważ istnieje cała klasa cząsteczek, które blokują wchłanianie cukru w nerkach i są lekami na wiele schorzeń – powiedział Freedman. – Nie zostały jeszcze przetestowane, ale postrzegamy to jako dowód słuszności koncepcji, że te leki mogą potencjalnie pomóc pacjentom z PKD.