肾脏疾病的发病率一直在上升，目前每八名成年人中就有一人患有肾脏疾病，但开发有效的治疗方法仍然是一项挑战。肾脏是人体中能量最密集的器官之一。肾脏为了发挥功能，会不断产生和消耗大量的三磷酸腺苷 (ATP)，这是一种人体用来储存和运输能量的化学物质。然而，由于缺乏合适的成像技术，人们对肾脏内的 ATP 动态(即 ATP 产生和利用随时间的变化)的了解甚少。
利用新开发的 ATP 成像系统，研究人员能够可视化各种肾细胞中的 ATP 含量，包括肾元的深层部分，肾元是肾脏内的功能单元。这可以详细了解肾脏不同部位的能量产生和消耗方式。这种新系统使研究人员能够使用从 GO-ATeam2 小鼠(研究人员最近开发的一种表达 ATP 生物传感器的转基因小鼠模型)采集的肾切片实时研究 ATP 动态。
该研究的一个关键发现是，不同肾单位节段存在不同的 ATP 合成途径。研究发现，近端小管高度依赖氧化磷酸化 (OXPHOS) 来产生 ATP，而足细胞则同时依赖 OXPHOS 和葡萄糖转化。特定节段的 ATP 产生表明，针对这些途径可以更有效地治疗肾脏疾病。
研究人员还利用他们的成像系统研究了疾病模型中的 ATP 动态，包括缺血再灌注损伤和化疗引起的损伤。他们发现，在这些模型中，近端小管中的 ATP 水平尤其受到影响，这凸显了能量代谢在肾损伤中的重要性。
首席研究员 Shigenori Yamamoto 博士强调，在制定改善肾脏功能的治疗策略时，了解肾脏细胞之间复杂的相互作用非常重要。“包括我们的新系统在内的能够随时间分析多种细胞功能的实验技术将是一个强大的工具， ”他指出。
研究团队计划进一步完善他们的成像技术，并利用它来研究各种肾脏损伤模型中的 ATP 动态，包括与糖尿病、衰老和药物引起的损伤相关的模型。通过更好地了解 ATP 产生在这些情况下如何受到影响，他们希望找到新的治疗靶点并改善肾脏疾病的治疗。
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