Novel regulatory mechanisms of the glomerular endothelium

点击翻译按钮获取中文摘要

Glomerular endothelial cells play pivotal roles in the maintenance of the normal structure and function  of  the  healthy  glomerulus,  and  also  in  the  development  of  glomerular  injury  in  kidney  diseases.  However,  our  knowledge  of  the  mechanisms  that  constantly  maintain  and  regenerate  the  glomerular  endothelium after injury have been limited, due to the inaccessibility of this cell type and lack of in vivo  research technologies. Our laboratory has recently developed novel transgenic mouse models and an  intravital  imaging  approach  using  serial  multiphoton  microscopy  (MPM)  of  the  same  glomerulus  over  several  days-­weeks  to  quantitatively  visualize  and  track  the  fate  and  function  of  the  same  single  glomerular endothelial cells in the intact living kidney. This technical advance provided visual clues on  the development of clonal endothelial cell clusters at the glomerular vascular pole in response to dietary  salt restriction and various types on glomerular injury, and suggested its control by the juxtaglomerular  apparatus  (JGA).  In  addition,  the  foundation  of  this  proposal  is  our  recent  preliminary  findings  which  suggested that macula densa (MD) cells of the JGA are novel chief organizers and master regulators  of  glomerular  remodeling  in  the  adult  kidney.  Gene  profiling  showed  that  MD  cells  produce  novel  secreted tissue remodeling factors that act in a paracrine fashion on resident progenitor cells. One of  the top new MD genes responsible for this new glomerular remodeling program was identified as CCN1  (also known as Cyr61), coding for a secreted angiogenic protein that is known to target endothelial cells  as well as other cell types. Our main hypothesis is that MD cells, via Wnt signaling-­mediated synthesis  and secretion of angiogenic proteins including CCN1, are major paracrine regulators of the glomerular  endothelium.  This  project  will  use  comprehensive  experimental  approaches  including  in  vitro  cell  culture,  new  transgenic  mouse  models,  fluorescently  tagged  cell  lineages,  cell  fate  tracking,  in  vivo  disease models and serial MPM to investigate the angiogenic role, mechanisms, and importance of MD  cells and CCN1 in glomerular endothelial maintenance and repair. The specific aims are to (i) Examine  the  role  and  mechanism  of  MD  cells  in  the  maintenance  of  normal  glomerular  capillary  structure  and  function, (ii) Study the regulation of the MD cell angiogenesis promoting program, and (iii) Test for renal  and cardiovascular disease modifying roles and mechanisms of MD cells.