マルチパラメトリックイメージングは、腎臓収集管内のミトコンドリアに富んだインターカレート細胞が非常に高い解糖能力を持っていることを明らかにした

Multiparametric imaging reveals that mitochondria-rich intercalated cells in the kidney collecting duct have a very high glycolytic capacity.

• Susan Ghazi
• Soline Bourgeois
• Alvaro Gomariz
• Milica Bugarski
• Dominik Haenni
• Joana R Martins
• César Nombela-Arrieta
• Robert J Unwin
• Carsten A Wagner
• Andrew M Hall
• Eilidh Craigie

抄録

腎臓収集管（CD）のαインターカレート細胞（αIC）は、ミトコンドリアリッチ細胞（MRC）のファミリーに属し、アピカルV-ATPaseポンプを介して尿を酸性化するために重要な役割を果たしています。αICsの代謝と輸送との関係については、これまでよくわかっていませんでした。ここでは、マウス腎臓組織における多光子ライブセルイメージング、FIB-SEM、および他の補完的な技術を用いて、αICにおけるミトコンドリアの構造と機能に関する新たな知見を提供する。αICミトコンドリアは丸みを帯びた構造を持ち、V-ATPaseを含む小胞の近くには配置されていないことを示しています。これらのミトコンドリアは、明るいNAD(P)H蛍光シグナルを示し、電圧依存性色素の取り込みは低いが、pH勾配によって活性化されている。しかし、複合体V（ATP合成酵素）の発現は、代謝性アシドーシスによって刺激された場合でも、αICsでは比較的低い。対照的に、嫌気性解糖能は驚くほど高く、完全な好気性阻害の存在下で細胞内カルシウムの恒常性を維持するのに十分である。さらに、解糖はV-ATPアーゼが介在するプロトンポンピングに不可欠である。主要な知見は、MRCファミリーの一部でもある精巣上体の狭小/透明細胞でも再現された。まとめると、αIC代謝をin situで調べるための様々な最先端の技術を用いて、これらのミトコンドリア密度の高い細胞が高い解糖能力を持っていることを発見しました。

Alpha intercalated cells (αICs) in the kidney collecting duct (CD) belong to a family of mitochondria rich cells (MRCs) and have a crucial role in acidifying the urine via apical V-ATPase pumps. The nature of metabolism in αICs and its relationship to transport was not well-understood. Here, using multiphoton live cell imaging in mouse kidney tissue, FIB-SEM, and other complementary techniques, we provide new insights into mitochondrial structure and function in αICs. We show that αIC mitochondria have a rounded structure and are not located in close proximity to V-ATPase containing vesicles. They display a bright NAD(P)H fluorescence signal and low uptake of voltage-dependent dyes, but are energized by a pH gradient. However, expression of complex V (ATP synthase) is relatively low in αICs, even when stimulated by metabolic acidosis. In contrast, anaerobic glycolytic capacity is surprisingly high, and sufficient to maintain intracellular calcium homeostasis in the presence of complete aerobic inhibition. Moreover, glycolysis is essential for V-ATPase-mediated proton pumping. Key findings were replicated in narrow/clear cells in the epididymis, also part of the MRC family. In summary, using a range of cutting-edge techniques to investigate αIC metabolism in situ, we have discovered that these mitochondria dense cells have a high glycolytic capacity.

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