远端肾段的生成涉及Aqp2+祖细胞的独特群体

Generation of Distal Renal Segments Involves a Unique Population of Aqp2 + Progenitor Cells

作者信息Chao Gao, Lihe Chen, Enuo Chen, Akaki Tsilosani, Yang Xia, Wenzheng Zhang
PMID34667084
发布时间2021-12
DOI10.1681/ASN.2021030399

实验完整度

包含体外和体内谱系追踪、免疫荧光共聚焦、肾脏微解剖、多种小鼠模型及功能验证,证据层级丰富。

主要模型

小鼠胚胎肾脏(E15.5、E19.5) 新生小鼠肾脏(P1) 成年小鼠肾脏(Aqp2Cre RFP/+、Aqp2ECE/+ RFP/+、Aqp2ECE/+ Brainbow/Brainbow) 小鼠肾脏肾小管微分离组织

重点核对

Aqp2Cre和Aqp2ECE/+的谱系追踪保真性(Cre在Aqp2+细胞中表达,RFP标记Aqp2系) Aqp2+ B1B2+细胞在E15.5出现,且为潜在AP(共表达多种标志物) 他莫昔芬诱导方案(P1诱导,P3和P42分析)及剂量(4mg注射或500mg/kg饲料) 克隆形成和多能性验证(单细胞衍生克隆含多种细胞类型,如PC、α-IC、β-IC)

摘要

背景:祖细胞具有克隆形成、自我更新和多能性能力,并且能够在发育过程中产生多种细胞类型。证明肾脏远端肾段存在此类祖细胞的证据尚缺乏。方法:为了鉴定Aqp2+祖细胞(AP)细胞,我们使用组成型(Aqp2Cre RFP/+)和他莫昔芬诱导型(Aqp2ECE/+ RFP/+、Aqp2ECE/+ Brainbow/+和Aqp2ECE/+ Brainbow/Brainbow)小鼠模型进行了体内谱系追踪。分析Aqp2Cre RFP/+小鼠从E14.5到成年阶段。诱导型模型在P1诱导,并分别在P3和P42进行检查。使用多种节段或细胞特异性标志物进行高分辨率免疫荧光共聚焦显微镜分析,以鉴定Aqp2+细胞衍生的细胞类型。结果:Aqp2Cre和Aqp2ECE/+均忠实地指示内源性Aqp2启动子的激活用于谱系追踪。Aqp2+细胞的一个子集表现为潜在的AP。基于Aqp2Cre的谱系追踪显示,胚胎AP产生五种类型的细胞,形成远端曲小管(DCT2)、连接小管(CNT1和CNT2)以及集合管(CD)。α-和β-闰细胞显然由胚胎AP逐步衍生。基于Aqp2ECE/+的谱系追踪鉴定了共表达Aqp2和V-ATP酶亚基B1和B2的细胞作为潜在的AP。新生儿AP产生子细胞,要么继承其特性(自我更新),要么分化成各种DCT2、CNT或CD细胞(多能性),在发育过程中形成单细胞衍生的多细胞克隆(克隆形成性)。结论:我们的研究表明独特的Aqp2+ B1B2+细胞是产生DCT2、CNT、CNT2和CD节段的潜在AP。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
肾脏远端肾段(DCT2、CNT1、CNT2、CD)的祖细胞身份及其自我更新、克隆形成和多能性机制是什么?
核心机制
Aqp2+B1B2+细胞作为潜在祖细胞,通过自我更新和逐步分化(获得或失去Aqp2、B1B2及节段特异性标志物)产生DCT2、CNT1、CNT2和CD细胞。
主要证据
通过Aqp2Cre和Aqp2ECE/+谱系追踪实验,结合免疫荧光共聚焦和克隆分析,观察AP细胞的分化产物和克隆形成。
研究意义
揭示了远端肾段的共同起源和分子特性,为肾发育机制和肾脏类器官生成提供了新见解。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

谱系追踪小鼠模型的生成与验证

验证Aqp2Cre和Aqp2ECE/+能否忠实报告Aqp2启动子激活,以追踪Aqp2+细胞谱系。

建立Aqp2Cre RFP/+、Aqp2ECE/+ RFP/+、Aqp2ECE/+ Brainbow/+和Aqp2ECE/+ Brainbow/Brainbow小鼠,进行PCR基因分型,并通过免疫荧光检测Cre、RFP及节段标记物确认谱系追踪的准确性。

2

胚胎AP细胞的出现和分化(E15.5)

探究胚胎期Aqp2+ B1B2+细胞是否为AP,并观察其分化产物。

通过免疫荧光染色检测E15.5肾脏中Aqp2、B1B2、RFP、NCC等标记物,鉴定AP细胞及其衍生细胞类型。

3

新生AP细胞的功能验证(克隆形成、自我更新、多能性)

验证新生期AP细胞是否具有克隆形成性、自我更新和多能性。

通过Aqp2ECE/+ Brainbow/Brainbow和Aqp2ECE/+ RFP/+小鼠,在P1诱导后于P3和P42分析单细胞衍生的克隆,观察克隆内细胞类型是否包含PC、IC及AP。

4

AP细胞增殖检测(CldU标记)

评估胚胎晚期AP细胞的增殖活性。

对E19.5胚胎腹腔注射CldU,24小时后检测P1新生肾脏中CldU标记的AP细胞。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
抗V-ATPase B1抗体Santa Cruzsc-55544
抗V-ATPase B2抗体Santa Cruzsc-55544
抗CAII抗体Santa Cruzsc-48351
抗CD24抗体Santa Cruzsc-19585
抗CD133抗体Thermo Fisher14-1331-82
抗BrdU抗体Abcamab74545
抗AE1抗体Alpha DiagnosticAE11-A
抗Cre抗体Millipore69050
抗Aqp1抗体MilliporeAB2219
抗Aqp2抗体Santa Cruzsc-28629
抗NCC抗体MilliporeAB3553
抗RFP抗体Clontech632496
抗GFP抗体Clontech632460
抗PAX2抗体Thermo Fisher71-6000
抗uromodulin抗体Santa Cruzsc-19554
抗megalin抗体Santa Cruzsc-16478
抗calbindin抗体Santa Cruzsc-7691
抗Aqp2抗体(山羊)Santa Cruzsc-9882
抗Aqp3抗体Santa Cruzsc-9885
抗Pendrin抗体Santa Cruzsc-16894
抗Jagged1抗体R&D SystemsAF599
抗Notch1抗体R&D SystemsAF1057
鸡抗GFP抗体Abcamab13970
Alexa 647标记驴抗山羊IgGInvitrogenA21447
Alexa 568标记驴抗兔IgGInvitrogenA10042
Alexa Fluor 488标记山羊抗小鼠IgGJackson ImmunoResearch115-545-003
Alexa Fluor 647标记驴抗兔IgGInvitrogenA31573
Alexa Fluor 594标记驴抗小鼠IgGJackson ImmunoResearch715-585-150
Alexa Fluor 594标记驴抗兔IgGInvitrogenA10042
Alexa 488标记驴抗山羊IgGInvitrogenA11055
Alexa 488标记驴抗鸡IgGJackson ImmunoResearch703-545-155
Alexa 488标记驴抗小鼠IgGJackson ImmunoResearch715-545-150
他莫昔芬Sigma-AldrichT5648
他莫昔芬饲料Envigo130857
胶原酶BRoche--
透明质酸酶Worthington Biochemical--
Prolong Gold抗淬灭封片剂Invitrogen--
OCT包埋剂----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
谱系追踪小鼠模型
小鼠品系(C57BL/6背景),基因型(Aqp2Cre RFP/+、Aqp2ECE/+ RFP/+、Aqp2ECE/+ Brainbow/+、Aqp2ECE/+ Brainbow/Brainbow),他莫昔芬诱导方案(剂量、时间、给药方式)
阅读提示:Methods: Generation, Genotyping, and Induction of Aqp2Cre RFP/+, Aqp2ECE/+ RFP/+, Aqp2ECE/+ Brainbow/+, and Aqp2ECE/+ Brainbow/Brainbow Mice
免疫荧光染色
一抗和二抗的组合、稀释比例(1:100-1:1000)、抗原修复条件、组织固定和切片厚度
阅读提示:Methods: Immunofluorescence Studies
肾小管微分离
胶原酶B和透明质酸酶的浓度、消化时间、微分离技术
阅读提示:Methods: Renal Tubule Microdissection and Immunofluorescence Staining
CldU标记实验
CldU剂量(50 mg/kg)和给药途径,胚胎阶段(E19.5)
阅读提示:Methods: CldU Labeling
克隆分析(Brainbow)
他莫昔芬诱导剂量(4mg或饲料500mg/kg),诱导时间(P1-P2),分析时间(P3和P42)
阅读提示:Figure 6 legend和Results中克隆分析部分