Notícia

Estudo revela que células epiteliais dos rins são bombas de fluido mecanobiológicas ativas

CDC via Wikimedia Commons

Fonte

Universidade Johns Hopkins

Data

terça-feira, 24 maio 2022 06:15

Áreas

Biomecânica. Engenharia Biológica. Engenharia Biomédica. Fisiologia. Medicina. Nanobiotecnologia. Nefrologia.

Os rins humanos são uma intrincada rede de tubos que processam cerca de 190 litros de sangue todos os dias. Revestindo esses tubos estão as células epiteliais que transportam o sangue pelos rins e o circulam de volta ao corpo. Não se sabe completamente como essas células imóveis geram a força mecânica necessária para realizar esse trabalho. Para desvendar os segredos desse processo de transporte de fluidos, engenheiros mecânicos da Universidade Johns Hopkins, nos Estados Unidos, criou um dispositivo que mede as forças mecânicas geradas por células renais saudáveis ​​e doentes.

“As leis físicas fundamentais dizem que você precisa de forças para mover as coisas. Nesse caso, as células não estão se movendo, mas estão movendo um fluido. A questão então é como elas fazem isso?” disse o Dr. Sean Sun, professor do Departamento de Engenharia Mecânica da Escola de Engenharia da Johns Hopkins e membro do Instituto para Nanobiotechnologia da universidade.

O professor Sun e sua equipe recriaram o microambiente renal usando uma bomba renal microfluídica (MFKP). O dispositivo possui dois microcanais separados por células epiteliais renais. À medida que as células passam fluido entre os canais, ele registra a pressão do fluido gerada pelas células em tempo real.

Os pesquisadores notaram que as células epiteliais renais se comportam como bombas mecânicas de fluido e geram ativamente um gradiente de pressão de fluido. O comportamento de bombeamento de fluido é caracterizado por uma curva de desempenho da bomba, que é muito parecida com uma bomba de água comum. A maioria das pessoas acredita que os rins se comportam como um filtro convencional, que precisa de pressão externa para mover o fluido. No entanto, o professor Sun e sua equipe mostraram que as células podem realmente gerar a pressão necessária – um insight com implicações importantes para a compreensão da função fisiológica do rim.

“Todo mundo ouve que os rins filtram o sangue, mas conceitualmente isso está incorreto. O que mostramos é que as células renais são bombas, não filtros, e geram forças”, disse o Dr.Sun.

As descobertas foram publicadas recentemente na revista científica Nature Communications.

Colaborando com o Baltimore PKD Research and Clinical Core Center da Universidade de Maryland, também nos Estados Unidos, a equipe do Dr. Sun também usou o dispositivo para examinar comportamentos mecânicos de células epiteliais renais de pacientes com doença renal policística autossômica dominante(ADPKD). ADPKD é um distúrbio hereditário e agressivo comum no qual o rim desenvolve cistos cheios de líquido, resultando em um rim aumentado. O dispositivo da equipe mostrou que as células ADPKD bombeiam fluido na direção oposta das células epiteliais saudáveis. Esse comportamento modificado de bombeamento altera o perfil de pressão do tubo renal, resultando em mudança em sua forma e morfologia.

Os pesquisadores também testaram o medicamento Tolvaptan em células ADPKD usando sua bomba renal microfluídica. O tolvaptano é um medicamento aprovado pela agência regulatória FDA que ajuda a retardar a progressão da doença ADPKD. A equipe mostrou que as células ADPKD responderam à droga diminuindo o fluxo de bombeamento de fluido e os gradientes de pressão, o que significa que o cisto deve se desenvolver mais lentamente. Essa descoberta demonstra que o dispositivo da equipe tem potencial para ser usado como ferramenta de triagem para novos tratamentos para ADPKD e outras doenças renais.

Os próximos passos da equipe incluem modificar o dispositivo para ampliar suas medidas e para uso em outros processos de transporte epitelial, como aqueles que ocorrem em outros órgãos. Os pesquisadores querem mostrar que as forças mecânicas são importantes em sistemas e órgãos biológicos, o que pode melhorar a abordagem para triagem de drogas e modelagem de doenças.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade Johns Hopkins (em inglês).

Fonte: Gina Wadas, Universidade Johns Hopkins. Imagem: CDC via Wikimedia Commons.

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