原代腎細胞在創新藥體外評價領域的應用_abio生物試劑品牌網
關鍵詞：原代腎細胞，腎近端小管上皮細胞，腎小管上皮細胞，腎小球內皮細胞，腎系膜細胞，腎足細胞，Primary Kidney Cells, Renal Proximal Tubule EPIthelial Cells，RPTECs ， PTCs，Renal Tubular Epithelial Cells，RTECs，Glomerular Endothelial Cells，GECs，Mesangial Cells，MCs，Podocytes
腎臟（Kidney）是機體的重要器官，其功能涵蓋清除體內代謝產物、某些廢物、毒物，以及重吸收保留水分及其它有用物質，促進新陳代謝等。原代腎細胞（Primary Kidney Cells）是直接分離自動物腎臟組織的細胞，保留了天然的組織特性，是腎臟疾病機制和藥物開發等研究中不可替代的體外模型。在腎臟疾病相關藥物研發中，siRNA療法是目前研究的熱點。siRNA等小核酸藥物在治療肝病方面已表現出顯著的臨床研究熱情，這主要得益于GalNAc介導的肝靶向siRNA遞送系統的成功應用，而對于肝外遞送系統，比如腎臟siRNA遞送，近年來已取得了顯著進展，但仍面臨靶向性、穩定性和安全性等挑戰。這種擴展主要歸因于遞送平臺和給藥方式的創新，而原代腎細胞則是腎臟siRNA遞送研究的重要工具。
原代腎細胞（Primary Kidney Cells）主要包括腎小管細胞（Renal Tubular Cells）、腎小球內皮細胞（Glomerular Endothelial Cells，GECs）、腎系膜細胞（Mesangial Cells ，MCs）及腎足細胞（Podocytes）等。本文將簡要介紹各原代腎細胞的特點及功能，以供參考。
01 原代腎細胞特點及功能
腎皮質細胞（Renal Cortical Cells）
腎額狀切面后，其外層色深部分，叫腎皮質（Renal Cortex）。皮質包繞髓質，含有豐富的血管，肉眼觀察呈顆粒狀，主要由腎小體（Renal corpuscle）和腎小管（Renal tubule）構成，主要承擔濾過、重吸收及分泌功能?。腎小體是形成原尿的主要結構，近似球形，直徑約為200μm，其中央部分是毛細血管組成的腎小球，腎小球外面緊包腎小囊。腎小管是腎單位的一部分，系一細長的單層上皮管道，長約50mm，寬20～50μm，上端緊接腎小球末端為集合管，其外表面有一層連續的基底膜，腎小管的上皮細胞息于其上。
腎皮質細胞主要包括腎小球內皮細胞（Glomerular Endothelial Cells，GECs）、腎小管上皮細胞（Renal Tubular Epithelial Cells，RTECs）、成纖維細胞和血管內皮細胞等。
腎小球內皮細胞構成了腎小球毛細血管壁，具有窗孔結構（直徑70-100nm），允許血漿成分快速濾過。具有調節血流動力學（通過NO釋放），參與免疫細胞浸潤（如狼瘡性腎炎中的白細胞黏附）等功能。
腎小管上皮細胞是腎小管的外層細胞，能夠重新吸收糖和氨基酸，并將其他非營養物質排入尿液中，在腎功能中扮演著關鍵角色。在代謝和炎癥性疾病中，腎小管上皮細胞是主要的損傷部位。這些細胞可以分泌多種炎癥介質，包括細胞因子和趨化因子，并通過產生IL-8來促進白細胞的分化，積極參與急性炎癥過程。此外，腎小管上皮細胞是腎臟siRNA遞送研究的關鍵細胞類型之一。
成纖維細胞可分泌促紅細胞生成素（EPO），而皮質區血管內皮細胞則可以參與局部血流調節。
因此，腎皮質是腎臟外層的核心功能區域，研究腎皮質細胞有助于解析腎單位整體功能調控機制。研究皮質細胞的異質性（通過單細胞測序）可揭示不同區域（如皮質淺層與深層）的功能分工，為代謝綜合征相關腎病提供機制線索。
腎近端小管上皮細胞（Renal Proximal Tubule Epithelial Cells）
近端小管是腎小管的起始部分，位于腎皮質迷路內，分為?曲部?（近曲小管）和?直部?（近直小管）?。曲部高度彎曲，直部延伸至髓質，共同構成腎小管的主要重吸收結構。
腎近端小管上皮細胞（Renal Proximal Tubule Epithelial Cells）具有密集的微絨毛（形成刷狀緣）、側突和質膜內褶，這些結構顯著擴大了細胞表面積，促進物質高效重吸收。腎近端小管細胞含大量線粒體，可為主動運輸供能；基底膜側質膜內褶發達，形成基底縱紋，增強物質轉運能力。腎近端小管細胞的核心功能如下：
（1）物質重吸收：幾乎全部葡萄糖、氨基酸、蛋白質及70%水分和鈉離子在此重吸收?。
（2）電解質調節?：通過鈉-氫交換（NHE3）等機制調控鈉、氯、碳酸氫鹽平衡，維持酸堿穩態。
（3）代謝產物排泄?：主動分泌有機陰/陽離子轉運蛋白（如OAT1/3,OCT1/2），參與藥物清除及毒素排泄（如圖1所示）。
（4）蛋白質回收?：通過胞吞作用回收腎小球濾過的微量蛋白質（如β2-微球蛋白），防止蛋白尿?。???
圖1 轉運蛋白在腎近端小管細胞中的分布（來源：腎臟有機陰離子轉運體介導的中藥腎毒性研究進展）
腎近端小管細胞擁有龐大的轉運系統和豐富的生物轉化酶，對外源性毒物的損害特別敏感，是藥物腎毒性損傷最常見的部位，是研究藥物腎毒性可靠的細胞模型。目前腎近端小管細胞正廣泛用于藥物腎損傷的機制、先導化合物的篩選和系列化合物腎毒性的比較研究。
腎小球內皮細胞（Glomerular Endothelial Cells，GECs）
腎小球內皮細胞（Glomerular Endothelial Cells，GECs）是由間充質細胞分化發育、襯貼于腎小球血管腔的單層扁平上皮細胞，是腎小球的固有細胞之一，與系膜細胞、足細胞共同維持腎小球濾過屏障功能。
腎小球內皮細胞示意圖 來源于網絡
腎小球內皮細胞的核心功能如下：
（1） 濾過屏障作用：作為腎小球濾過膜的首道屏障，通過物理孔徑（窗孔）和電荷選擇性阻攔血細胞及大分子物質（如白蛋白）進入原尿?。
（2） 代謝與信號調控：合成并釋放多種活性物質，包括凝血因子Ⅷ、血管緊張素轉換酶（ACE）、內皮素（ET）及一氧化氮（NO），參與調節血管張力、凝血和炎癥反應?；表達血管內皮生長因子（VEGF）及其受體，調控腎小球血管生成及通透性?。
（3） 免疫與炎癥調節：通過表面分子（如MHC-Ⅱ類抗原）參與免疫應答，在腎小球腎炎、移植排斥等病理過程中起關鍵作用?。
此外，腎小球內皮細胞也參與腎臟的損傷和疾病機制：
（1） 急性腎損傷?：缺血或毒素導致腎小球內皮細胞窗孔閉合、毛細血管腔面糖萼脫落，引發濾過率下降和蛋白尿?。
（2） 慢性腎病?：持續炎癥或代謝異常（如糖尿病）可引起腎小球內皮細胞凋亡、基底膜增厚，加速腎小球硬化。
（3） 遺傳性腎炎：如Alport綜合征中，IV型膠原基因突變導致基底膜結構異常，間接影響腎小球內皮細胞穩定性。
由此可見，腎小球內皮細胞通過獨特的窗孔結構和代謝活性，在濾過、免疫調節及病理進程中發揮關鍵作用?。其損傷與多種腎小球疾病密切相關，是腎病機制研究與治療的重要方向。 腎系膜細胞（Mesangial Cells ，MCs）
腎系膜細胞（Mesangial Cells ，MCs），即腎小球系膜細胞，又稱球內系膜細胞、間充質細胞或血管系膜細胞，是腎小球內的固有細胞，分布于毛細血管袢之間，呈星形多突起結構，胞質豐富，核較小且染色深?。電鏡下可見其細胞器發達，含大量微絲束，具有平滑肌細胞特征。?
腎系膜細胞的核心功能如下：
（1） 基質分泌與結構支持：分泌系膜基質（如纖維連接蛋白、層粘連蛋白），構成腎小球毛細血管網的支撐框架。
（2） 吞噬與代謝：清除血漿大分子物質（如免疫復合物）和細胞碎片，維持腎小球內環境穩定。
（3） 血流動力學調節：通過收縮和分泌血管活性物質（如血管緊張素Ⅱ、內皮素）調控腎小球濾過率。
（4） 信號調控：通過分泌TGF-β、PDGF等細胞因子，參與炎癥反應和纖維化過程。
此外，腎系膜細胞異常增殖或基質過度沉積是多種腎臟疾病的核心病理特征，例如：
（1） 系膜增生性腎炎?：早期表現為系膜細胞增殖和基質增多，進展可致腎小球硬化。
（2） ?IgA腎病?：免疫球蛋白易沉積于系膜區，需通過腎穿刺觀察系膜細胞變化輔助診斷。
（3） 糖尿病腎病：高血糖誘導細胞氧化應激，導致基質合成增加。
由此可見，腎系膜細胞的功能異常與多種腎臟疾病直接相關，其形態和活性變化常作為病理評估的關鍵指標。???
腎足細胞（podocytes）
足細胞（podocytes），也稱為腎小囊臟層上皮細胞，是腎臟中腎小球的一個重要組成部分。它們附著于腎小球基底膜（GBM）的外側，與血管內皮細胞和腎小球基膜一起構成了腎小球血液濾過屏障。足細胞呈星型多突狀，胞體伸出初級和次級足突，相鄰足突交錯形成裂孔膜（直徑約25nm），是血漿蛋白濾過的最后屏障。
足細胞示意圖 來源于網絡
足細胞的核心功能如下：
（1） 濾過屏障?：裂孔膜表面的陰離子外衣（如硫酸蛋白多糖）構成電荷屏障，阻止血漿蛋白漏出。
（2） 動態調節濾過功能：通過收縮或擴張足突改變裂孔大小，調節腎小球濾過率。
（3） 結構支持?：通過肌動蛋白等調節GBM張力，維持毛細血管結構穩定，并動態調節濾過面積?。
（4） 代謝作用?：分泌GBM成分（如IV型膠原）及降解酶（如MMPs），參與基底膜代謝平衡?。??
足細胞損傷可導致多種腎臟疾病，例如：
（1） 微小病變性腎病（MCD）：足細胞足突廣泛融合，激素治療敏感。
（2） 局灶性節段性腎小球硬化（FSGS）：足細胞凋亡導致瘢痕形成，預后較差。
（3） 糖尿病腎病：高糖誘導足細胞轉分化（EMT），喪失特異性標記物（如WT1）。
總之，足細胞在腎臟中起著至關重要的作用，與腎臟疾病的發生和發展密切相關。對足細胞的研究有助于深入了解腎臟疾病的發病機制，為疾病的預防和治療提供新的思路和方法。
綜上所述，腎臟作為機體重要的器官，承擔著排泄代謝廢物、調節體液平衡、維持電解質和酸堿平衡、內分泌、免疫以及代謝等多重功能，對維持機體內部環境的穩定起著至關重要的作用。其功能依賴于腎皮質細胞、腎近端小管細胞、腎小球內皮細胞、腎系膜細胞及腎足細胞等多種細胞的協同作用。同時，腎臟是許多腎相關疾病的目標器官，而腎臟細胞是siRNA藥物的腎臟靶向遞送研究的重要材料。因此，研究這些關鍵細胞對于揭示腎臟核心功能調控機制，構建腎臟疾病發生發展的完整圖譜，開發相關藥物及推動精準醫學與再生醫學發展都具有重要的意義。
02 IPHASE相關產品
鑒于此，IPHASE作為體外研究生物試劑引領者，憑借先進的設備、專業的技術人員和多年研發經驗，成功研發出人、猴、犬、大鼠及小鼠等多種屬的腎小管細胞（Renal Tubular Cells）、腎小球內皮細胞（Glomerular Endothelial Cells，GECs）、腎系膜細胞（Mesangial Cells ，MCs）及腎足細胞（Podocytes）等多種原代腎細胞，為客戶開展藥物研發等試驗提供更多選擇。
腎臟（Kidney）是機體的重要器官，其功能涵蓋清除體內代謝產物、某些廢物、毒物，以及重吸收保留水分及其它有用物質，促進新陳代謝等。原代腎細胞（Primary Kidney Cells）是直接分離自動物腎臟組織的細胞，保留了天然的組織特性，是腎臟疾病機制和藥物開發等研究中不可替代的體外模型。在腎臟疾病相關藥物研發中，siRNA療法是目前研究的熱點。siRNA等小核酸藥物在治療肝病方面已表現出顯著的臨床研究熱情，這主要得益于GalNAc介導的肝靶向siRNA遞送系統的成功應用，而對于肝外遞送系統，比如腎臟siRNA遞送，近年來已取得了顯著進展，但仍面臨靶向性、穩定性和安全性等挑戰。這種擴展主要歸因于遞送平臺和給藥方式的創新，而原代腎細胞則是腎臟siRNA遞送研究的重要工具。
原代腎細胞（Primary Kidney Cells）主要包括腎小管細胞（Renal Tubular Cells）、腎小球內皮細胞（Glomerular Endothelial Cells，GECs）、腎系膜細胞（Mesangial Cells ，MCs）及腎足細胞（Podocytes）等。本文將簡要介紹各原代腎細胞的特點及功能，以供參考。
01 原代腎細胞特點及功能
腎皮質細胞（Renal Cortical Cells）
腎額狀切面后，其外層色深部分，叫腎皮質（Renal Cortex）。皮質包繞髓質，含有豐富的血管，肉眼觀察呈顆粒狀，主要由腎小體（Renal corpuscle）和腎小管（Renal tubule）構成，主要承擔濾過、重吸收及分泌功能?。腎小體是形成原尿的主要結構，近似球形，直徑約為200μm，其中央部分是毛細血管組成的腎小球，腎小球外面緊包腎小囊。腎小管是腎單位的一部分，系一細長的單層上皮管道，長約50mm，寬20～50μm，上端緊接腎小球末端為集合管，其外表面有一層連續的基底膜，腎小管的上皮細胞息于其上。
腎皮質細胞主要包括腎小球內皮細胞（Glomerular Endothelial Cells，GECs）、腎小管上皮細胞（Renal Tubular Epithelial Cells，RTECs）、成纖維細胞和血管內皮細胞等。
腎小球內皮細胞構成了腎小球毛細血管壁，具有窗孔結構（直徑70-100nm），允許血漿成分快速濾過。具有調節血流動力學（通過NO釋放），參與免疫細胞浸潤（如狼瘡性腎炎中的白細胞黏附）等功能。
腎小管上皮細胞是腎小管的外層細胞，能夠重新吸收糖和氨基酸，并將其他非營養物質排入尿液中，在腎功能中扮演著關鍵角色。在代謝和炎癥性疾病中，腎小管上皮細胞是主要的損傷部位。這些細胞可以分泌多種炎癥介質，包括細胞因子和趨化因子，并通過產生IL-8來促進白細胞的分化，積極參與急性炎癥過程。此外，腎小管上皮細胞是腎臟siRNA遞送研究的關鍵細胞類型之一。
成纖維細胞可分泌促紅細胞生成素（EPO），而皮質區血管內皮細胞則可以參與局部血流調節。
因此，腎皮質是腎臟外層的核心功能區域，研究腎皮質細胞有助于解析腎單位整體功能調控機制。研究皮質細胞的異質性（通過單細胞測序）可揭示不同區域（如皮質淺層與深層）的功能分工，為代謝綜合征相關腎病提供機制線索。
腎近端小管上皮細胞（Renal Proximal Tubule Epithelial Cells）
近端小管是腎小管的起始部分，位于腎皮質迷路內，分為?曲部?（近曲小管）和?直部?（近直小管）?。曲部高度彎曲，直部延伸至髓質，共同構成腎小管的主要重吸收結構。
腎近端小管上皮細胞（Renal Proximal Tubule Epithelial Cells）具有密集的微絨毛（形成刷狀緣）、側突和質膜內褶，這些結構顯著擴大了細胞表面積，促進物質高效重吸收。腎近端小管細胞含大量線粒體，可為主動運輸供能；基底膜側質膜內褶發達，形成基底縱紋，增強物質轉運能力。腎近端小管細胞的核心功能如下：
（1）物質重吸收：幾乎全部葡萄糖、氨基酸、蛋白質及70%水分和鈉離子在此重吸收?。
（2）電解質調節?：通過鈉-氫交換（NHE3）等機制調控鈉、氯、碳酸氫鹽平衡，維持酸堿穩態。
（3）代謝產物排泄?：主動分泌有機陰/陽離子轉運蛋白（如OAT1/3,OCT1/2），參與藥物清除及毒素排泄（如圖1所示）。
（4）蛋白質回收?：通過胞吞作用回收腎小球濾過的微量蛋白質（如β2-微球蛋白），防止蛋白尿?。???
圖1 轉運蛋白在腎近端小管細胞中的分布（來源：腎臟有機陰離子轉運體介導的中藥腎毒性研究進展）
腎近端小管細胞擁有龐大的轉運系統和豐富的生物轉化酶，對外源性毒物的損害特別敏感，是藥物腎毒性損傷最常見的部位，是研究藥物腎毒性可靠的細胞模型。目前腎近端小管細胞正廣泛用于藥物腎損傷的機制、先導化合物的篩選和系列化合物腎毒性的比較研究。
腎小球內皮細胞（Glomerular Endothelial Cells，GECs）
腎小球內皮細胞（Glomerular Endothelial Cells，GECs）是由間充質細胞分化發育、襯貼于腎小球血管腔的單層扁平上皮細胞，是腎小球的固有細胞之一，與系膜細胞、足細胞共同維持腎小球濾過屏障功能。
腎小球內皮細胞示意圖 來源于網絡
腎小球內皮細胞的核心功能如下：
（1） 濾過屏障作用：作為腎小球濾過膜的首道屏障，通過物理孔徑（窗孔）和電荷選擇性阻攔血細胞及大分子物質（如白蛋白）進入原尿?。
（2） 代謝與信號調控：合成并釋放多種活性物質，包括凝血因子Ⅷ、血管緊張素轉換酶（ACE）、內皮素（ET）及一氧化氮（NO），參與調節血管張力、凝血和炎癥反應?；表達血管內皮生長因子（VEGF）及其受體，調控腎小球血管生成及通透性?。
（3） 免疫與炎癥調節：通過表面分子（如MHC-Ⅱ類抗原）參與免疫應答，在腎小球腎炎、移植排斥等病理過程中起關鍵作用?。
此外，腎小球內皮細胞也參與腎臟的損傷和疾病機制：
（1） 急性腎損傷?：缺血或毒素導致腎小球內皮細胞窗孔閉合、毛細血管腔面糖萼脫落，引發濾過率下降和蛋白尿?。
（2） 慢性腎病?：持續炎癥或代謝異常（如糖尿病）可引起腎小球內皮細胞凋亡、基底膜增厚，加速腎小球硬化。
（3） 遺傳性腎炎：如Alport綜合征中，IV型膠原基因突變導致基底膜結構異常，間接影響腎小球內皮細胞穩定性。
由此可見，腎小球內皮細胞通過獨特的窗孔結構和代謝活性，在濾過、免疫調節及病理進程中發揮關鍵作用?。其損傷與多種腎小球疾病密切相關，是腎病機制研究與治療的重要方向。 腎系膜細胞（Mesangial Cells ，MCs）
腎系膜細胞（Mesangial Cells ，MCs），即腎小球系膜細胞，又稱球內系膜細胞、間充質細胞或血管系膜細胞，是腎小球內的固有細胞，分布于毛細血管袢之間，呈星形多突起結構，胞質豐富，核較小且染色深?。電鏡下可見其細胞器發達，含大量微絲束，具有平滑肌細胞特征。?
腎系膜細胞的核心功能如下：
（1） 基質分泌與結構支持：分泌系膜基質（如纖維連接蛋白、層粘連蛋白），構成腎小球毛細血管網的支撐框架。
（2） 吞噬與代謝：清除血漿大分子物質（如免疫復合物）和細胞碎片，維持腎小球內環境穩定。
（3） 血流動力學調節：通過收縮和分泌血管活性物質（如血管緊張素Ⅱ、內皮素）調控腎小球濾過率。
（4） 信號調控：通過分泌TGF-β、PDGF等細胞因子，參與炎癥反應和纖維化過程。
此外，腎系膜細胞異常增殖或基質過度沉積是多種腎臟疾病的核心病理特征，例如：
（1） 系膜增生性腎炎?：早期表現為系膜細胞增殖和基質增多，進展可致腎小球硬化。
（2） ?IgA腎病?：免疫球蛋白易沉積于系膜區，需通過腎穿刺觀察系膜細胞變化輔助診斷。
（3） 糖尿病腎病：高血糖誘導細胞氧化應激，導致基質合成增加。
由此可見，腎系膜細胞的功能異常與多種腎臟疾病直接相關，其形態和活性變化常作為病理評估的關鍵指標。???
腎足細胞（podocytes）
足細胞（podocytes），也稱為腎小囊臟層上皮細胞，是腎臟中腎小球的一個重要組成部分。它們附著于腎小球基底膜（GBM）的外側，與血管內皮細胞和腎小球基膜一起構成了腎小球血液濾過屏障。足細胞呈星型多突狀，胞體伸出初級和次級足突，相鄰足突交錯形成裂孔膜（直徑約25nm），是血漿蛋白濾過的最后屏障。
足細胞示意圖 來源于網絡
足細胞的核心功能如下：
（1） 濾過屏障?：裂孔膜表面的陰離子外衣（如硫酸蛋白多糖）構成電荷屏障，阻止血漿蛋白漏出。
（2） 動態調節濾過功能：通過收縮或擴張足突改變裂孔大小，調節腎小球濾過率。
（3） 結構支持?：通過肌動蛋白等調節GBM張力，維持毛細血管結構穩定，并動態調節濾過面積?。
（4） 代謝作用?：分泌GBM成分（如IV型膠原）及降解酶（如MMPs），參與基底膜代謝平衡?。??
足細胞損傷可導致多種腎臟疾病，例如：
（1） 微小病變性腎病（MCD）：足細胞足突廣泛融合，激素治療敏感。
（2） 局灶性節段性腎小球硬化（FSGS）：足細胞凋亡導致瘢痕形成，預后較差。
（3） 糖尿病腎病：高糖誘導足細胞轉分化（EMT），喪失特異性標記物（如WT1）。
總之，足細胞在腎臟中起著至關重要的作用，與腎臟疾病的發生和發展密切相關。對足細胞的研究有助于深入了解腎臟疾病的發病機制，為疾病的預防和治療提供新的思路和方法。
綜上所述，腎臟作為機體重要的器官，承擔著排泄代謝廢物、調節體液平衡、維持電解質和酸堿平衡、內分泌、免疫以及代謝等多重功能，對維持機體內部環境的穩定起著至關重要的作用。其功能依賴于腎皮質細胞、腎近端小管細胞、腎小球內皮細胞、腎系膜細胞及腎足細胞等多種細胞的協同作用。同時，腎臟是許多腎相關疾病的目標器官，而腎臟細胞是siRNA藥物的腎臟靶向遞送研究的重要材料。因此，研究這些關鍵細胞對于揭示腎臟核心功能調控機制，構建腎臟疾病發生發展的完整圖譜，開發相關藥物及推動精準醫學與再生醫學發展都具有重要的意義。
02 IPHASE相關產品
鑒于此，IPHASE作為體外研究生物試劑引領者，憑借先進的設備、專業的技術人員和多年研發經驗，成功研發出人、猴、犬、大鼠及小鼠等多種屬的腎小管細胞（Renal Tubular Cells）、腎小球內皮細胞（Glomerular Endothelial Cells，GECs）、腎系膜細胞（Mesangial Cells ，MCs）及腎足細胞（Podocytes）等多種原代腎細胞，為客戶開展藥物研發等試驗提供更多選擇。
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