リアルタイムATPイメージングによる分岐腎形成時の代謝状態の解明

科学分野:

• 発生生物学
• 代謝調節
• 腎生理学

背景:

• 胚腎発生におけるエネルギー代謝、特に細胞質アデノシン三リン酸（ATP）レベルの役割を調査する。
• 高度なイメージング技術を用いて、腎形成中のATPの時空間的ダイナミクスを探る。

研究 の 目的:

• ネフロン形成は腎臓の発生に不可欠であるが、その根底にある代謝メカニズムは十分に理解されていない。
• 子宮内環境の乱れはネフロンの数に影響を与え、高血圧および慢性腎臓病のリスクを高める。
• 発生中の代謝状態とネフロン数の関連メカニズムをさらに調査する必要がある。

主な方法:

• 細胞外ATP-FRETバイオセンサーを発現するトランスジェニックマウス（GO-ATeam2）を利用し、胚腎のライブイメージングを行った。
• ネフロン腎臓のリアルタイムex vivoイメージングを単一細胞解像度で実施した。
• 尿管芽分岐および細胞接着に対する解糖阻害の影響を評価した。

主要な成果:

• 分岐腎形成中、尿管芽（UB）先端細胞は、UB柄部およびキャップ間葉（CM）細胞と比較して有意に低いATPレベルを示した。
• 解糖阻害はUB分岐を抑制し、UBおよびCM細胞のATPレベルを低下させたが、UB細胞により顕著な影響があった。
• 解糖系の低下は、UB分岐の低下、細胞接着の変化（N-cadherin発現）、およびCM細胞の無秩序化につながったが、酸化的リン酸化阻害はこれらの影響を及ぼさなかった。

結論:

• 分岐腎形成は、特に初期発生中のUB細胞において、解糖系に高度に依存している。
• UB細胞は間葉系細胞よりも解糖阻害に対して感受性が高い。
• 代謝調節、特に解糖系は、分岐腎形成において重要な役割を果たしている。