Afferens arteriola

Innovatív gyógyszerek kutatására irányulóNemzeti Technológiai PlatformOrvosi nanotechnológiaBudapest, 2009. március 11.Prof. Dr. Rosivall LászlóArterioláris nanocsatornákSemmelweis Egyetem, Kórélettani Intézet,Elméleti Orvostudományok Doktori Iskola,MTA – SE Gyermekgyógyászati ésNephrologiai Kutatócsoport,SE Nephrologiai Hálózat

Miért vagyunk itt?Augustin Thierry1795-18561856„Van a világon valami,ami értékesebb,mint az anyagi élvezetek,mint a vagyon,értékesebb magánál azegészségnél is:ez a tudomány odaadószolgálata”.

Tartalom- Renin-angiotenzin rendszer: juxtaglomeruláris apparátus- Afferens arteriola: szerkezet és működés egysége;nano-csatornák- Juxtaglomeruláris apparátus: fénymikroszkóptól azin vivo multiphoton lézer mikroszkópiáig- Nano-csatornák: szabályozás- Jövő: nano-csatornák, mint terápiás célpontok

Renin angiotenzin rendszer(„Keringő-klasszikus” formája)Angiotenzinogiotenzinogén (máj)renin (vese)Angiotenzin I (plazma)konvertáló enzim (tüdő)Angiotenzin II (plazma)vazokonstrikcióNa + retenció (aldoszteron)hypertonia

ACE2, NEP, PEPBonyolódó endokrin, parakrin, autokrin rendszerProreninRAS: Keringő LokálisAngiotenzinogén : máj + egyéb szervek< Renin: vese + egyéb szervekAngiotenzin I : plazma + szövetektoninAPAsziv chimázmastocyta nem- ACE > < ACE: erek felszínén + szövetekben inaktív termékekchymázcatepsin GACE >

Afferens arteriola (só és folyadékürítés, vérnyomásszabályozás)RASRASJuxtamedulláris glomerulus (feltöltés)Immunhisztokémia: miosin festésJellemzői: rezisztencia ér, miogén autoreguláció, tubuloglomerulárisfeedback, GFR szabályozás, renin termelés

Szerkezeti és működési korrelációGolgi:Atti R. Accad. d. Lincei,Rend. Ser. 4, 5: 334-342, 1889FénymikroszkópTubuloglomeruláris feedback – Goormaghtigh 1937

Juxtaglomeruláris apparátusExtraglomeruláris mesangium,Macula densaCSe nyirok, se érkapilláris, „zárt” intersticiálistér, renin szekréció (arteriolába, intersticiumba)CEMEM: extraglomeruláris mesangiumMD: macula densaC: kapillárisAFF: afferens arteriolaEFF: efferens arteriolaUS: vizeletűrMD

Elektronmikroszkópos képekAz afferens arteriola disztálisszakasza (A. Evan)Fenesztrált endothelium fedi a renintartalmú sejteket (EM), Rosivall et al, AJP

Elektronmikroszkópos kép:Endothelialis fenesztráció ajuxtaglomeruláris afferens arteriolábanA keringő és a szöveti renin/proreninangiotenzinrendszerekRosivall, Kidney Int. 38: S10-15, 1990Rosivall, Mol. Endocrinol, 2008 (in press)

A fenesztrált endothelium fedi a renin tartalmú sejteketPodocyta lábnyúlványok a fali rétegben

Fenesztrált endothelium fedi a renin tartalmú sejteket emberben isRosivall et al. Kidney Int. 32: S9-S12, 1991

AfferentarterioleA juxtaglomeruláris apparátus multifoton lézermikroszkópiávalDistal tubuleProximaltubuleDT25550 µmcTALAAGL5030 µmKomlósi et al

Vizeletűr betüremkedése az extraglomeruláris mesangiumba(Tupaia Belangeri) Rosivall, Taugner, Cell Tissue Res. 243(3):525-533, 1986

Endothelialis fenesztráció az afferens arteriola disztális szakaszán(Tupaia Belangeri)

EM Micrograph: Humán glomerulus horizontális metszete(AA shows fenestration as seen in the inset, facing to the extraglomerular mesangium)Rosivall et al. Kidney Int. 32: S9-S12, 1991

Scanning EM Micrograph: Afferens arteriola disztális vége(courtesy of D. Casellas, pores are seen in the endothelium)

SEM: afferens arteriola disztális végének endotheliuma(Inner surface looks a glomerular capillary, in two magnifications)

SEM: afferens arteriola disztális végének endotheliuma(nagyobb nagyítás)

EM: Juxtaglomeruláris apparátus ferritin adása utánA számok az adott területen lévő ferritin szemcsék mennyiségét jelzikRosivall, Taugner Fernstörm Foundation Series, Elsevier Scie. Publ. Vol. 11 pp. 39-58, 1988

EM: Ferritin szemcsék az afferens és efferens arteriola lumenében és azafferens arteriola, valamint a JGA intersticiumában

Az afferens arteriola és a glomerulus - in vivo multiphoton mikroszkópPTGGAARAAMulti-photon microscopy image of glomerulus in vivo (mouse). Stainedfor renin granules by quinacrine, rhodamine-labaled dextran (70000 KD)for plasma, lucifer yellow for membrane. (G: glomerulus, PT: proximaltubule, AA: afferent arteriole, R: renin granules, Arrows: endotheliumRosivall et al. AJP, Renal 291:F1241-1247, 2006

Afferens arteriola beszájadzásának multiphoton lézer mikroszkópos képeAAAAMultiphoton image of the distal portion of the afferent arteriole. Endothelialmembrane imaging can be seen at two different depths producing a transversesection view and a scanning appearance of the fenestration. In vivo mouse kidney.Unpublished data

Afferens arteriola beszájadzásának multiphoton lézer mikroszkópos képeABAAAAMultiphoton image of the distal portion of afferent arteriole (AA).Horizontal (A) and cross sectional (B) view of the fenestratedendothelium and AA lumen. The endothelial layer is labeled by theendocytosis of Lucifer yellow. Content of individual renin granules islabeled by quinacrine (green). Bar is 5 µm.(unpublished data)

Figure 1Afferens arteriola multiphoton lézer mikroszkópos képeABGJGJGAAPPLow (A) and high (B) magnification multi-photon image of the proximal (P) and juxtaglomerular (JG)segments of the afferent arteriole (AA) in mouse. Content of individual renin granules is labeled byquinacrine (green). The vascular endothelium is labeled by the endocytosis of lucifer yellow (yellow). Notethe intense and continuous yellow labeling in the proximal AA segment compared to the weakly fluorescentdash-dot pattern in the JG, renin-positive part. G: glomerulus. Bar is 10 µm.Rosivall et al. AJP, Renal 291:F1241-1247, 2006

APBCAAPTJGLY fluorescence (U)80EAGD E F6040AALucifer yellow nyomonkövetéseLY fluorescence (U)2010renin20 JGA PT20 y = 0.5972x + 19.157R 2 = 0.71540000 2 4 6 8 10 12 0 20 40 60 80 100 120 0 20 40 60Time (s)Distance from G (µm) Length of JG AA (µm)In vivo imaging of the juxtaglomerular (JG) afferent arteriole (AA) in the intact rat kidney. Circulating plasma is labeled with rhodamine B-conjugated 70 kD dextran (red), content of individual renin granules with quinacrine (green). Note the significant renin content around the JGportion of the afferent (AA), but not around the proximal AA segment (P) or the efferent arteriole (EA). G: glomerulus. A-C: Fluorescence of ivinjected LY (yellow) was visualized in the AA and surrounding interstitium in real time. Panels show the time it first appeared in the AA and JGA(A), 2 s later (B) when it filtered into the early proximal tubule (PT), and another 4 s later (C) when it almost completely cleared from the JGAarea. Scale is 20 µm. D: representative time-lapse changes in LY fluorescence in the AA lumen, JGA interstitium, and the PT. E: profile of LYfluorescence along a line segment in the JGA interstitium, parallel with the AA and upstream from JG towards P segments (as depicted in panelA). The quinacrine-labeled JG AA portion is labeled as renin-segment. F: correlation between the length of quinacrine (renin)-labeled JG AA andthat of the intensely LY-stained (LY-rich) segment of the JGA interstitium. Rosivall et al. AJP, Renal 291:F1241-1247, 2006Length of LY-rich area (µm)6040

Folyadék filtráció az afferens arteriolából azintersticiumba és a juxtaglomeruláris apparátusbaRosivall et al, AJP, 2006

Juxtaglomeruláris apparátus: a nyilak a folyadék mozgás irányát jelzik

Short-loop feedback mechanizmus és demonstrálása amphiumában

A nano-csatorna pozitív endotheliális terület/érszakasznövekedése RAS gátló kezelés eseténAfferent arteriole length(_m)10050+ +**Renin-positiveFerritin-positive /permeable portion0ControlCandesartan treatmentEffects of chronic treatment with AT1 receptor blocker (25 days) on renin-positiveand ferritin-positive/permeable portion of afferent arteriole.Rosivall L et al Acta Physiologica Hungarica, 94 (1-2, Guest Editor L. Rosivall): 7-17, 2007.

Nano-csatorna pozitív érszakasz hosszának változása a kor függvényébenLength of Ferritin-positive / Permeable Endothelial Portion vs. Age(The length of the permeable portion is long right after birth similar to the reninpositiveportion)Rosivall L et al, Acta Physiologica Hungarica, 94 (1-2, Guest Editor L. Rosivall): 7-17, 2007

MRRenin és miosin immunfestés patkányban stimulált RAS esetén

Afferent arterioleGLGLDistalProximal. ... . ... ... .. . . . ... . . . .. . . ... .. . ...... . ....... . ..... .. . ... . ... .. ..... . . ..... . . .. . . . ... . .. . .. .. ... . .... .. . .. . . . . . .. . .. ... . .. .. .. . . . ... . . ... .. .. . . . . . . . . . .. . .. . . . . .... . . .. . . . .. . . . .. .... . . .. .. ... ... ..... .... . ... .. .. . .... .. . . . . . .. . .. . . . . . . . . . ... .. . . . . .... .. ..... . .. . .. ... ... .. ..... . . . . ... ........ ..... .. . . . ..myosin negativepermeablerenin positivemyosin positivenon-permeablerenin negativeAz afferens arteriola sem szerkezetileg, sem működésileg nem egységes.Két szakaszra osztható. A szakaszok közti határ az élet folyamán, a RASaktivitásától függően, változik.Rosivall L., Peti Peterdi J.: NDT, 21 (10): 2703-7, 2006,

Jelen:Afferens arteriola fenesztráltendothellel és renin granulumokkal:Glomerulus, afferensarteriola, renin festésmultiphoton lézer-mikroszkóp:GAAJövő:Nano-robot befedi anano-csatornák nyílását:

Köszönöm a figyelmüket!További fontos felfedezések várhatók…