Ein Computermodell des epithelialen Transports von gelösten Stoffen und Wasser entlang eines menschlichen Nephrons
2019
Duke University, Durham, USA
In dieser Studie wurde das erste Computermodell für den Transport von gelösten Stoffen und Wasser vom Bowman-Raum zur Papillarspitze des Nephrons einer menschlichen Niere entwickelt. Das Nephron wird als Tubulus dargestellt, der von einer Schicht Epithelzellen ausgekleidet ist, mit apikalen und basolateralen Transportern, die je nach Zelltyp variieren. Das Modell ist für den stationären Zustand formuliert und besteht aus einem großen System gekoppelter gewöhnlicher Differentialgleichungen und algebraischer Gleichungen. Die Modelllösung beschreibt den luminalen Flüssigkeitsfluss, den hydrostatischen Druck, die Konzentrationen gelöster Stoffe in der luminalen Flüssigkeit, die Konzentrationen gelöster Stoffe im Zytosol, das Epithelmembranpotential sowie transzelluläre und parazelluläre Flüsse. Es wurde festgestellt, dass das Modell, wenn angenommen wird, dass die Transporterdichte und -durchlässigkeiten bei Nephronen von Menschen und Ratten gleich sind (mit Ausnahme eines Glukosetransporters entlang des proximalen Tubulus und der H+-Pumpe entlang des Sammelrohrs), segmentale Abgaben und Urinausscheidungen von Volumen und wichtigen gelösten Stoffen liefert, die mit den Daten beim Menschen übereinstimmen. Das Modell sagte voraus, dass das menschliche Nephron ein glomerulotubuläres Gleichgewicht aufweist, sodass die Na+-Reabsorption im proximalen Tubulus proportional zur glomerulären Filtrationsrate des einzelnen Nephrons variiert. Um die Wirkung einer neuen Diabetesbehandlung zu simulieren, wurde der Na+-Glucose-Cotransporter 2 (SGLT2) entlang des proximalen gewundenen Tubulus gehemmt. Die Simulationsergebnisse sagten voraus, dass die Na+-Reabsorption des Segments signifikant abnahm, was zu Natriurese und osmotischer Diurese führte.
A computational model of epithelial solute and water transport along a human nephron
Anita T. Layton
Eingestellt am: 29.07.2024
[1] https://journals.plos.org/ploscompbiol/article?id=10.1371/journal.pcbi.1006108
