Các đại thực bào cư trú ở thận có các quần thể con riêng biệt và chiếm cứ các môi trường vi mô riêng biệt

Đại thực bào là những tế bào miễn dịch có nhiệm vụ dập chìm và tiêu hóa các mầm bệnh, tế bào ung thư hoặc các mảnh vụn tế bào. Thận - giống các mô khác trong cơ thể - chứa các đại thực bào trú ngụ ở thận, còn gọi là KRM, ngay từ khi được sinh ra. Các KRM này bảo vệ thận chống lại nhiễm trùng hoặc tổn thương và giúp duy trì sức khỏe của mô bằng cách ‘nuốt’ các mảnh vụn hoặc các tế bào thận đang chết.

Trong các cơ quan khác, vị trí của đại thực bào ảnh hưởng đến chức năng của chúng. Tiến sĩ James George và các đồng nghiệp tại Trường Đại học Alabama - Birmingham (UAB) lần đầu tiên báo cáo rằng thận ở chuột chứa bảy quần thể KRM riêng biệt nằm trong các môi trường vi mô rời rạc về mặt không gian và mỗi quần thể con có một ký hiệu phiên mã độc nhất – một thước đo gen hoạt động, giới hạn chức năng riêng biệt của mỗi loại.

Nghiên cứu của UAB, được công bố trên tạp chí JCI Insight, là một ứng dụng của phương pháp phiên mã không gian (spatial transcriptomics) - một phương pháp để chỉ định các loại tế bào cho vị trí của chúng trong các phần mô học, được tạp chí Nature Methods công bố là Phương pháp của năm 2020.

George cho biết: “Sự phân tầng của KRM thành các khu vực cụ thể trong thận trước đây chưa từng được biết đến. Vị trí không gian của đại thực bào tác động đến chức năng của chúng trong các mô khác, chẳng hạn như phổi, lá lách và gan, đồng thời định hình phản ứng với thách thức miễn dịch học. Mặc dù nhiều trạng thái bệnh được biết có mối liên hệ với KRM và nhắm mục tiêu các quần thể sẽ mang đến hứa hẹn điều trị lớn, nhưng để thiết kế thành công và thực thi các chiến lược như vậy bị hạn chế bởi hiểu biết hiện tại của chúng tôi về quy định KRM và phản ứng với chấn thương theo chức năng”.

George, Anupam Agarwal và các đồng nghiệp UAB đã lần ra dấu vết các KRM này ở thận bình thường và ở thận chấn thương thực nghiệm do hạn chế lưu lượng máu trong 19 phút. Chấn thương thận cấp tính như vậy có thể dẫn đến bệnh thận mãn tính, do đó, kiến ​​thức về những thay đổi trong quần thể KRM sau chấn thương là một phần quan trọng trong tập bản đồ KRM của thận ở chuột. Tập bản đồ này sẽ là điểm tham khảo cho các nghiên cứu trong tương lai về vai trò của hệ thống đại thực bào thường trú trong thận bình thường và bị chấn thương.

Thận bị thương đã được kiểm tra lúc 12 giờ và sau khi bị thương 1, 6 và 28 ngày.

George nói rằng: “Thận sau bị chấn thương, chúng tôi theo dõi thấy dường như các tiểu quần thể di chuyển khắp nơi trong mô. Điều này gợi ý đến khả năng dịch chuyển để phản ứng với chấn thương của các tế bào này. Đại thực bào có khả năng di chuyển, tương tự như loài amip. Vào 28 ngày sau khi bị thương, 3 trong số các tiểu quần thể đại thực bào phần lớn quay trở lại vị trí mà chúng được tìm thấy trước khi bị thương, nhưng 4 tiểu quần thể vẫn nằm rải rác khắp thận. Do đó, dữ liệu của chúng tôi hỗ trợ một giả thuyết lâu dài về sự rối loạn điều hòa hệ thống miễn dịch sau chấn thương thận cấp tính có thể là một yếu tố chính góp phần làm tăng nguy cơ mắc bệnh thận mãn tính sau một sự kiện chấn thương thận cấp tính".

Trong mỗi quả thận người có hơn 1 triệu nephron. Nephron là một đơn vị chức năng nhỏ của thận, loại bỏ chất lỏng từ máu, và sau đó đưa phần lớn chất lỏng đó trở lại máu trong khi giữ lại nước tiểu sẽ được thải chảy qua niệu quản đến bàng quang. Các phần khác nhau của nephron thực hiện các chức năng khác nhau và các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng các quần thể đại thực bào riêng biệt có liên quan đến các phần riêng biệt của nephron.

Nghiên cứu bắt đầu với việc giải trình tự RNA đơn bào của 58.304 KRM được phân lập từ toàn bộ thận của chuột. Thông qua phân tích 3.000 gen biến đổi, họ đã xác định được bảy quần thể phụ khác biệt chính có các dấu hiệu phiên mã độc nhất - các RNA thông tin được phiên mã từ các gen hoạt động.

Các gen biểu hiện khác biệt của 6 cụm trong số các cụm chỉ ra ít nhất một chức năng cụ thể nào đó. George nói, ví dụ như, các biểu thị bản thể học gen quan trọng nhất trong Cụm 1, 3 và 6 có liên quan đến các phản ứng chống vi khuẩn, kháng vi-rút và chống nấm. Cụm 2 chứa các biểu thị liên quan đến phản ứng với sắt, thực bào và chữa lành vết thương, tham gia vào các chức năng cân bằng nội môi. Các cụm 0 và 4 được ánh xạ tới một số biểu thị, nhưng phân tích có đề cập đến yếu tố hoại tử khối u và quá trình apoptosis. Các ánh xạ bản thể học gen khác nhau này gợi ý rằng mỗi cụm thực hiện một chương trình phiên mã riêng biệt có thể là thực hiện chức năng của vị trí mà mỗi cụm đó cư trú.

Để tìm thấy các vị trí của các cụm, nhóm nghiên cứu đã đặt một lát mỏng của quả thận lên một tấm kính hiển vi Visium Spatial Gene Expression có kích thước khoảng một phần tư insơ vuông. Công nghệ tích hợp trong kính này cho phép các nhà nghiên cứu xác định vị trí quần thể con cư trú trong thận dựa trên tín hiệu phiên mã của chúng.

Các transcriptomes và vị trí của các Cụm 1, 3 và 6 mô tả một hàng rào miễn dịch chiến lược từ niệu quản, nguồn gốc phổ biến nhất của nhiễm trùng thận. Điều quan trọng ở đây là, tập bản đồ phiên mã KRM vào thời điểm 28 ngày sau khi thận bị thương đã bị thay đổi liên tục, không tồn tại ở các vị trí ban đầu của chúng nữa.

Do sự gián đoạn liên tục trong quá trình phiên mã và phân bố không gian ngoài tổn thương cấp tính, KRM có thể ảnh hưởng đến quá trình chuyển đổi sang bệnh thận mãn tính, George cho biết.

P.T.T (NASATI), theo https://medicalxpress.com/news/2022-09-kidney-resident-macrophages-distinct-subpopices.html, 28/9/2022