Naslov Izražaj kandidatnih gena za prirođene anomalije bubrega i urotrakta, FGFR1, FGFR2 i RIP5, tijekom fetalnog i postnatalnog razvoja u čovjeka i miša
Naslov (engleski) Expression of candidate genes for congenital anomalies of the kidney and urinary tract, FGFR1, FGFR2 and RIP5, during fetal and postnatal development in humans and mice
Autor Nela Kelam
Mentor Sandra Kostić (mentor)
Član povjerenstva Snježana Mardešić (predsjednik povjerenstva)
Član povjerenstva Adela Arapović (član povjerenstva)
Član povjerenstva Ivana Bočina (član povjerenstva)
Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj Sveučilište u Splitu Medicinski fakultet Split
Datum i država obrane 2025-02-17, Hrvatska
Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana BIOMEDICINA I ZDRAVSTVO Temeljne medicinske znanosti Citologija, histologija i embriologija
Univerzalna decimalna klasifikacija (UDC ) 61 - Medicina
Sažetak Prirođene anomalije bubrega i urotrakta (CAKUT) doprinose u oko 23% porođajnih abnormalnosti i odgovoran je za približno 50% pedijatrijskih slučajeva i 7% slučajeva završnog stadija bubrežne bolesti u odraslih diljem svijeta. Morfogeneza, razvoj i sazrijevanje bubrega složeni su procesi koordinirani međuodnosima mnogih gena. Do danas, monogenetske abnormalnosti povezane s CAKUT-om uključuju mutacije u više od 30 gena i otkrivene su u malom postotku (12%) istraženih slučajeva, s nedostatnim dokazima o njihovoj uzročnoj povezanosti. Prethodno provedena istraživanja pokazala su da su Receptori fibroblastnih čimbenika rasta 1 i 2 (FGFR1 i FGFR2) i Protein kinaza koja djeluje na receptor 5 (RIP5) potencijalni kandidat geni čija je mutacija odgovorna za nastanak prirođenih anomalija bubrega i mokraćnog sustava sindromskog ili izoliranog tipa. Stoga je cilj ovog istraživanja bio odrediti prostorno-vremenski obrazac navedenih proteina u modelu yotari (Dab1-/-) miša te u zdravim ljudskim bubrezima u razvoju i bubrezima zahvaćenim CAKUT-om (bubrezi udvostručenog uretera (DU), hipoplastični bubrezi (HYP), displastični bubrezi (DYS)) od 22. do 41. tjedna fetalnog razvoja, kako bismo utvrdili kako je potencijalna promjena izražaja gena i njihovih proteina povezana s pojavom CAKUT-a. Koristeći model Dab1-/- miša, opisali smo značajne razlike u obrascima prostorno- vremenskog izražaja FGFR1, FGFR2, RIP5 u embrionalnim i postnatalnim razvojnim fazama. Činjenica da je izražaj navedenih proteina zapažen u svim istraživanim fazama razvoja bubrega implicira njihovu ključnu ulogu u ranoj diferencijaciji metanefrogenog mezoderma, grananju mokraćovodnog pupoljka, nefrogenezi i preživljavanju nefron progenitora. Obzirom da su FGFR1, FGFR2 i RIP5 izraženi u svim dijelovima nefrona a neki od njih i u bubrežnoj vaskulaturi, opravdano je nagađati o njihovom značaju u održavanju homeostaze i sazrijevanju bubrega kao i o njihovoj ulozi u nastanku različitih bubrežnih patologija. Ipak, točan mehanizam putem kojeg Reelin/Dab1 put utječe na izražaj ispitivanih markera tek treba razjasniti. Smanjenje izražaja Erk1/2 i mTORa u bubrezima yotari miša može se objasniti predloženim signalnim putom u kojem je Dab1 samo djelomično uključen u MEK/Erk1/2 aktivaciju posredovanu Reelinom. Utjecaj CAKUT kandidat-gena na nefrogenezu i bubrežnu funkciju zdravih ljudskih bubrega u razvoju i bubrega zahvaćenih CAKUT-om potkrijepljen je značajnim varijacijama u prostorno-vremenskom obrascu izražaja ispitivanih markera. Izražaj FGFR1 i FGFR2 mRNA i njihovih proteina koji su značajno viši u citoplazmatskoj i jezgrinoj regiji stanica bubrega zahvaćenih CAKUT-om nego u normalnom tkivu, te promijenjena dinamika izražaja ispitivanih proteina, sugerira da je aktivacija FGF signalnog puta kritičan događaj u patogenezi prirođenih anomalija bubrega i urotrakta. Smanjeni izražaj RIP5 tijekom istraživanih razvojnih razdoblja ne može se pripisati očekivanim razinama apoptoze u hipoplastičnim i displastičnim bubrezima, što ukazuje da je proces apoptoze reguliran alternativnim signalnim putevima. Naši rezultati naglašavaju kritičnu ulogu istraživanih markera tijekom normalnog razvoja bubrega i njihovu potencijalnu ulogu u bubrežnoj patologiji i dijagnostici, gdje bi mogli poslužiti kao biomarkeri i terapijski ciljevi. Daljnja istraživanja su potrebna kako bi se okarakterizirala uloga ispitivanih gena i proteina u regulaciji diferencijacije bubrega, što bi moglo poboljšati pristup personaliziranoj medicini prirođenih anomalija bubrega i mokraćovodnog puta.
Sažetak (engleski) Congenital anomalies of the kidney and urinary tract (CAKUT) account for 23% of congenital anomalies at birth and are implicated in roughly 50% of pediatric cases and 7% of cases of end-stage kidney disease in adults globally. The development, maturation, and morphogenesis of kidneys are intricate processes influenced by numerous genes. So far, monogenic abnormalities linked with CAKUT involve mutations in over 30 genes, identified in a limited proportion (12%) of examined cases, with insufficient evidence to establish their direct causal relationship. Previously conducted research has shown that Fibroblast Growth Factor Receptors 1 and 2 (FGFR1 and FGFR2) and Receptor-interacting protein kinase 5 (RIP5) are potential candidate genes that may lead to the development of congenital anomalies of the kidneys and urinary system, either in a syndromic or isolated form. Hence, the objective of this study was to examine the spatial and temporal distribution of the specified proteins in the yotari (Dab1-/-) mouse model, as well as in normally developing human kidneys and those affected by CAKUT (including duplex (DU) kidneys, hypoplastic kidneys (HYP), and dysplastic kidneys (DYS)), spanning from the 22nd to the 41st week of fetal development. This investigation aimed to discern the potential correlation between gene and protein expression alterations and the onset of CAKUT. Utilizing the Dab1-/- mouse model, we identified notable discrepancies in the spatio- temporal expression profiles of FGFR1, FGFR2, and RIP5 during embryonic and postnatal developmental phases. The consistent expression of these proteins across all examined stages of kidney development suggests their critical involvement in the early differentiation of the metanephrogenic mesoderm, ureteric bud branching, nephrogenesis, and the viability of nephron progenitors. Given their expression in various segments of the nephron and some within the renal vasculature, it is reasonable to speculate about their significance in maintaining overall kidney homeostasis and maturation, as well as their potential role in the genesis of diverse renal pathologies. The precise mechanism through which the Reelin/Dab1 signalling pathway influences the expression of the examined markers remains unclear. The reduction in Erk1/2 and mTOR expression in the kidneys of yotari mice may be attributed to a proposed signaling pathway where Dab1 is only partially involved in MEK/Erk1/2 activation mediated by Reelin. The impact of CAKUT candidate genes on nephrogenesis and renal function in normally developing human kidneys and those affected by CAKUT is supported by significant variations in the spatio-temporal expression patterns of the investigated markers. The elevated expression of FGFR1 and FGFR2 mRNA and proteins, particularly in the cytoplasmic and nuclear regions of CAKUT-affected kidney cells compared to normal tissue, along with altered dynamics in the expression of the examined proteins, suggests that activation of the FGF signaling pathway plays a crucial role in the pathogenesis of congenital kidney anomalies and urinary tract issues. The decreased expression of RIP5 during the developmental periods under investigation cannot solely be attributed to the expected levels of apoptosis in hypoplastic and dysplastic kidneys, indicating that other signaling pathways regulate the apoptosis process. Our findings underscore the pivotal role of the investigated markers in normal kidney development and their potential significance in renal pathology and diagnostics, where they could serve as biomarkers and therapeutic targets. Further research is warranted to delineate their roles in regulating renal differentiation, thereby enhancing personalized medicine approaches for congenital kidney and urinary tract anomalies.
Ključne riječi
urogenitalne abnormalnosti
Ključne riječi (engleski)
Urogenital Abnormalities
Jezik hrvatski
URN:NBN urn:nbn:hr:171:999825
Projekt Šifra: IP-2016-06-2575 Naziv: Karakterizacija kandidat gena za kongenitalne anomalije bubrega i urotrakta (CAKUT) tijekom razvoja u miša i čovjeka Naziv: Characterization of candidate genes for congenital anomalies of the kidney and urotract (CAKUT) during development in mice and humans Kratica: CAKUT Voditelj: Katarina Vukojević Pravna nadležnost: Hrvatska Financijer: Hrvatska zaklada za znanost Linija financiranja: Research Projects
Studijski program Naziv: Biologija novotvorina Vrsta studija: sveučilišni Stupanj studija: poslijediplomski doktorski Akademski / stručni naziv: doktor/doktorica znanosti, područje biomedicine i zdravstvo (dr. sc.)
Vrsta resursa Tekst
Način izrade datoteke Izvorno digitalna
Prava pristupa Otvoreni pristup
Uvjeti korištenja
Datum i vrijeme pohrane 2025-01-31 14:22:50