肾脏如何产生浓缩的尿液

我们喝得少了，尿就少了。但是这个过程是如何被调节的呢?由Max Delbrück分子医学中心(MDC)的Kai Schmidt-Ott教授领导的一个国际科学家团队现在阐明了肾脏是如何浓缩尿液的。

当水的摄入量很低时，人类和其他高等生物会产生非常少量的尿液．“为了帮助身体保留尽可能多的液体，水会在肾脏的集水管系统中从尿液中重新吸收。这个过程是至关重要的，”MDC和Charité的肾脏学和医疗重症监护室的Kai Schmidt-Ott教授解释道。

为了使这种再吸收工作，围绕着收集管的肾髓质必须积累大量的盐和尿素。只有这样，水才能沿着渗透梯度，从收集管被吸收到肾髓质，在那里它最终重新进入循环。

GRHL2使收集的导管细胞不渗透

“这是我们第一次发现了一种重要的分子开关，能够在肾髓质中保持高盐浓度，”该研究的第一作者、MDC的克里斯蒂安·欣策博士说。这个“开关”是蛋白颗粒头2，或GRHL2——一种可以控制基因活动的转录因子。

这种分子在集尿管细胞中产生，并使这些细胞在尿液和髓质之间形成紧密的屏障。MDC的科学家们与柏林Charité的同事以及来自挪威基尔和美国的研究人员一起，将他们的发现发表在了《科学》杂志上美国肾病学会杂志．

转基因小鼠产生更多的尿液

收集导管细胞培养物的实验表明，GRHL2对细胞间连接的通透性有显著影响。“通常情况下，收集管细胞在尿液和周围组织之间形成了一个紧密的屏障，”Hinze博士说。“但缺乏GRHL2的细胞对某些物质具有渗透性。”实验表明，缺乏GRHL2分子的收集管细胞变得泄漏，并允许盐和尿素通过细胞间的接触。

接下来，科学家们用动物模型来测试这些发现是否可以外推到活的有机体上。他们培育出的小鼠在肾脏收集管系统中缺乏编码GRHL2的基因。

施密特-奥特说:“这些转基因小鼠乍一看似乎正常健康。”他补充说，就连他们的肾脏看起来也几乎完全正常;只有在显微镜下，他们才能看到收集管细胞比平时稍微小一点。Hinze解释说:“然而，转基因小鼠产生的尿液比正常情况下更多，而且这种尿液也更稀。”此外，科学家们发现他们肾脏的髓质区钠的浓度降低了。

当老鼠缺水时，肾脏就会衰竭

一旦老鼠接触到有限的水，尿液产量的增加就成了一个问题。他们的肌酐和尿素水平——肾脏功能的两个重要实验室指标——急剧上升。看来这些动物的肾脏老鼠都失败了，”欣策说。

“通过这种方式，我们第一次证明了收集管细胞屏障对于维持肾脏间质中高浓度溶质的重要性，从而调节尿液的浓度，”首席研究员Schmidt-Ott补充道。假设人类肾脏也产生GRHL2，研究人员预计这些结果将与人类相关。

GRHL2是新疗法的潜在靶点

施密特-奥特说:“我们发现的是基本的新信息，我们现在可以用来进一步研究尿崩症等疾病，这是一种严重的、可能具有毁灭性的人类疾病。”这种疾病包括肾脏排泄异常大量的尿液，导致经常需要排尿和喝过量的液体。MDC的研究人员现在对是否可以控制GRHL2感兴趣，以便有一天为患有水平衡障碍的患者提供更好的治疗选择。