Според научно откритие бъбреците работят и като помпа при филтрирането на кръвта

Според ново изследване на експерти от „Johns Hopkins“ бъбреците не филтрират кръвта, така както всички знаем, а я изпомпват. Инженерът Шон Сън смята, че описанието на функцията им не е точно. Ако резултатите на екипа се потвърдят, е възможно да се намери лечение за много бъбречни заболявания.

До утре по същото време всяка капка кръв в нашето тяло ще е преминала през бъбреците ни десетки пъти. С всяко преминаване водата, замърсена с непотребните и вредни вещества от организма, се изхвърля под формата на урина, след което пречистената кръв отново се включва кръвообращението.

Доскоро експертите твърдяха, че целият този жизненоважен процес на филтриране е задвижван от налягането, което оказва туптящото ни сърце. Шон Сън и колегите му обаче са на малко по-различно мнение. „Всеки от нас е чувал, че бъбреците филтрират кръвта ни, но чисто концептуално не е точно така. Това, което открихме е, че бъбречните клетки всъщност играят ролята на помпа, а не на филтър“*, добавя той.

Не става въпрос за пропуск или недоглеждане. Структурата и функцията на бъбреците са известни още от 17-ти век.

Функция на бъбреците

Не по-малко проучвана е способността на органа да разчита едновременно на пасивната физика на осмозата и на активния транспорт, чрез което става прехвърлянето на различни химични вещества. Благодарение на двата процеса бъбреците осигуряват баланса на соли, отпадни продукти и вода вътре в нашето тяло.

Всеки бъбрек е изграден от километри каналчета и тубули, концентрирани върху площ с размерите на човешки юмрук, което означава, че тяхното разпределение е уникално, а протичащите процеси – много по-сложни от очакваното.

Бъбречните клетки реагират на промени в налягането

Проучванията показват, че клетките, които покриват тези тубули, усещат промяната в хидростатичното налягане и дори реагират на нея. Загадка е обаче начинът, по който течностите преминават през каналчетата. За да се хвърли повече светлина върху хидравличните процеси в малките бъбречни каналчета, е нужно да бъде разработена иновативна технология, с чиято помощ да се отделят случайните сили от силите, които имат определена функция.

Създаване на микрофлуидна бъбречна помпа

Затова Сън и други американски експерти създават микрофлуидна бъбречна помпа с пореста мембрана, която може да задържи върху себе си клетки като тези, покриващи каналчетата. Учените поставят клетките на специалните им места и провеждат множество тестове за електрическо съпротивление и магнитна проницаемост. След това изчисляват колебанията в налягането по цялата повърхност при всяко инжектиране на течност със спринцовка.

От наблюденията става ясно, че движението на флуида близо до клетките се забавя, когато хидравличното налягане се покачи, като в двата края на тъканта то е различно. С други думи, потвърждава се теорията на екипа, че бъбречните тубули играят ролята на помпа.

До какво водят промените в налягането?

По-задълбочен анализ на протеините, които клетките произвеждат, разкрива, че малките промени в налягането на течностите водят до пренареждане на йонните канали и поддържащата ги структура, а оттам и до изменения в нейните форма и функция.

За повечето от нас това означава, че флуидите, които преминават от кръвта в мрежата от бъбречни каналчета, до известна степен се движат в посоката, зададена от самите клетки. Откритието дава нова информация за начина, по който функционират бъбреците, и би могло да се окаже решаващо за лечението на някои бъбречни заболявания.

Резултатите от изследването са публикувани в списание „Nature Communications“.

Изследване върху пациенти с автозомно доминантно поликистозно бъбречно заболяване

Екипът от „Johns Hopkins“ решава да провери дали процесът протича идентично и в бъбрек с нарушена функция. За целта той взема клетки от пациенти с автозомно доминантно поликистозно бъбречно заболяване (АДПБЗ). Заради промените във формата на клетките, покриващи бъбречните каналчета, при тях се образуват кисти, които увреждат тъканта и създават предпоставка за камъни в бъбреците и инфекции на пикочните пътища. Според учените не само това е причина за развитието на болестта. Те установяват, че клетките в увредения орган изпомпват в обратна посока, като налягането е по-високо в другия край, а не в този, характерен за здравите хора.

Когато започват лечение с „Толваптан“, одобрен от Агенцията за храните и лекарствата в САЩ, налягането се нормализира, което доказва, че медикаментът намалява стреса върху тъканите, а оттам и риска от образуване на кисти.

Не е изключено и други тъкани да функционират благодарение на свои собствени системи за изпомпване, които регулират налягането на течността според нуждите на организма. Сън и екипът му възнамеряват да модифицират създадената от тях микрофлуидна бъбречна помпа, за да разширят периметъра на изследването си. 

* Choudhury, M.I., Li, Y., Mistriotis, P. et al. Kidney epithelial cells are active mechano-biological fluid pumps. Nat Commun. 2022.