Eptelia, care alcătuiește nefronul, exercită funcții critice în rinichi. În cadrul glomerulului, podocitele mențin arhitectura glomerulară normală și funcția de barieră. De-a lungul tubului, celulele epiteliale participă la transformarea filtratului glomerular într-o urină concentrată a cărei compoziție este ajustată pentru a menține organismul într-o stare de echilibru. În ultimul deceniu s-au înregistrat progrese importante în ceea ce privește înțelegerea biologiei acestor celule. Acesta se referă în principal la diferențierea celulelor epiteliale atât în rinichiul prenatal, cât și în cel adult, la rolul celulelor epiteliale în apariția și progresia leziunilor renale și la mecanismele prin care leziunile renale sunt în cele din urmă reparate.
Cele de-a cincea ediție a Journées Gabriel Richet, intitulată „Renal Epithelial Cells: Differentiation and Plasticity”, a avut loc la Le Coudray Montceaux, lângă Paris, în perioada 14-15 iunie 2002. Acest simpozion a oferit un forum pentru ca experții în biologia celulelor epiteliale și în fiziopatologia renală să se întâlnească și să discute cele mai recente descoperiri în aceste domenii diferite. Informațiile emergente sunt rezumate mai jos și sunt prezentate în detaliu în acest număr special al Journal of the American Society of Nephrology.
În rinichiul și plămânul embrionar, interacțiuni epiteliale-mesenchimale specifice au ca rezultat diferite aspecte ale ramificării mugurilor epiteliali. Vainio a subliniat că localizarea colagenului de tip XVIII, o componentă a matricei extracelulare (ECM), ar fi un regulator cheie al acestui proces. Dovezile pentru această ipoteză includ (1) în studiile de organogeneză, expresia colagenului de tip XVIII pare limitată la vârful mugurelui epitelial în plămânul embrionar și la tulpina mugurelui ureteric în rinichiul embrionar și (2) în experimentele de recombinare tisulară care permit interacțiunea mugurelui ureteric cu mezenchimul pulmonar, expresia colagenului de tip XVIII este repatronată din regiunea tulpinii în cea a vârfului, iar acest proces este însoțit de expresia unor markeri specifici ai dezvoltării pulmonare. Informații suplimentare privind diferențierea celulelor mugurelui epitelial și transformarea celulelor mezenchimale în celule epiteliale au fost furnizate de Rossert. El a subliniat că deosebit de importantă este expresia spațio-temporală specifică a factorilor de transcripție, cum ar fi Pax2, Eya1 și Six2. De fapt, deși s-a acumulat un volum mare de informații cu privire la rolul acestor factori în fazele timpurii ale diferențierii celulare, se știe mai puțin despre implicarea lor în fazele terminale.
În rinichiul adult, celulele epiteliale din ductul colector cortical se diferențiază în două moduri: celulele principale sunt implicate în transportul de apă, sodiu și potasiu, iar celulele intercalate mediază transportul acido-bazic. Pentru prima dată în 1970, Hagege și Richet au demonstrat că celulele intercalate prezintă două forme morfologice in vivo, numărul lor respectiv modificându-se în funcție de starea acido-bazică. S-a demonstrat că aceste celule, denumite în prezent celule α și β, secretă H+ și, respectiv, HCO3-. Recent, Al-Awqati, folosind un model de acidoză metabolică in vitro, a confirmat observația anterioară a lui Hagege și Richet și a sugerat posibilitatea unei conversii a celulelor β în celule α. Mecanismele care stau la baza „plasticității” epiteliale au fost descrise în detaliu: mediile acide induc localizarea în ECM a unei proteine specifice, hensina, care, la rândul ei, inversează polaritatea fluxurilor de H+ și HCO3-.
Podocitele sunt implicate în numeroase boli ereditare care afectează glomerulul și sunt caracterizate de proteinurie. După cum a ilustrat Gubler, identificarea mutațiilor genetice în aceste boli ereditare a demonstrat importanța diafragmei fantei podocitelor în procesul de permselectivitate. Proteinele care formează această barieră includ în principal nefrina, podocina și CD2AP. Studii recente privind mutațiile genei actinin-4 au subliniat rolul suplimentar al citoscheletului podocitelor. Leziunile podocitelor observate în bolile dobândite ale rinichiului pot duce, de asemenea, la alterări ale permselectivității, ducând astfel la proteinurie. De exemplu, în glomerulonefrita membranoasă, o cauză majoră a sindromului nefrotic, acumularea de depozite imune în contact strâns cu procesele podocitare ale piciorului are ca rezultat alterarea fenotipului podocitelor, care, la rândul său, este responsabil pentru apariția proteinuriei. Surprinzător este faptul că antigenele care sunt implicate în formarea acestor depozite nu sunt bine caracterizate. Ronco a raportat primul caz de glomerulonefrită membranoasă în care antigenul țintă a fost identificat ca fiind un antigen constitutiv exprimat pe podocite (endopeptidaza neutră). În glomerulonefrită, podocitele joacă un rol-cheie nu numai în inițierea leziunilor glomerulare, ci și în propagarea căilor care duc la glomeruloscleroză. Bruneval a avansat posibilitatea intrigantă ca podocitele și celulele epiteliale parietale să se transdiferetizeze în celule macrofagice și miofibroblaste. Tranziția de la epitelial la mezenchimal ar fi implicată în formarea semilunii și în progresia spre fibroză, de exemplu, în glomerulonefrita umană pauci-imună crescentică, așa cum sugerează coexpresia markerilor miofibroblastici și epiteliali în leziunile glomerulare.
După ce leziunile glomerulare sunt stabilite, proteinuria se extinde, promovând la rândul ei inflamația tubulointerstițială și fibroza. Căile de semnalizare celulară implicate în acest proces au fost descrise în detaliu de Zoja. Proteinele urinare se leagă de megalină și cubilină la polul apical al celulelor epiteliale din tubulii proximali. Endocitoza ulterioară duce la activarea proteinkinazei C, la producerea de specii reactive de oxigen și, în cele din urmă, la translocarea NF-κB în nucleu. Acest factor de transcripție joacă un rol-cheie în exprimarea genelor care sunt implicate în inflamație și fibroză. Este interesant faptul că, pe lângă compoziția fluidului tubular, fluxul fluidului tubular ar modifica prin el însuși fenotipul celulelor epiteliale din tubulul proximal. Essig a raportat că expunerea in vitro sau in vivo a acestor celule la fluxul laminar induce o reorganizare a citoscheletului de actină și astfel reduce expresia activității fibrinolitice. Acesta ar putea fi unul dintre evenimentele care stau la baza remodelării ECM după distrugerea nefronilor în diverse nefropatii. Într-adevăr, în aceste condiții, debitul tubular este crescut în nefronii funcționali rămași.
Recuperarea funcției renale după leziuni severe depinde de înlocuirea celulelor epiteliale necrotice cu epiteliu funcțional. Noile celule epiteliale pot proveni din celule stem rezidente în rinichi și/sau derivate din măduva osoasă. Faptul că celulele stem derivate din măduva osoasă participă la regenerarea tubulară a fost observat după necroza tubulară acută atât la modelele experimentale, cât și la om. Analizând rinichii care au fost transplantați de la persoane de sex feminin la persoane de sex masculin, Poulsom a furnizat dovezi că celulele circulante pozitive pentru cromozomul Y repopulează tubulii și prezintă un fenotip epitelial tubular. Cu toate acestea, numărul acestor celule stem derivate din măduva osoasă este limitat, iar procesul de reparare este mai degrabă legat de dediferențierea, migrarea și proliferarea celulelor epiteliale supraviețuitoare. Bonventre a raportat că expresia genică în aceste celule dediferențiate recapitulează modelele de expresie genică tipice pentru nefronul în curs de dezvoltare. Aceste gene codifică factori de transcripție, factori de creștere, molecule de adeziune și chemokine. De un interes deosebit în acest context este identificarea recentă a moleculei de leziune renală-1, o glicoproteină transmembranară exprimată pe celulele epiteliale tubulare proximale dediferențiate care se regenerează după o leziune de ischemie și care este posibil să fie implicată în migrarea și proliferarea acestora.
.