An increasing number of investigations is dealing
with the repair of acute and chronic renal failure by the
application of stem/progenitor cells. However, accurate data
concerning the cell biological mechanisms controlling the
process of regeneration are scarce. For that reason new
implantation techniques, advanced biomaterials and morphogens
supporting regeneration of renal parenchyma are
under research. Special focus is directed to structural and
functional features of the interface between generating
tubules and the surrounding interstitial space. The aim of
the present experiments was to investigate structural features
of the interstitium during generation of tubules. Stem/
progenitor cells were isolated from neonatal rabbit kidney
and mounted between layers of a polyester fleece to create an
artificial interstitium. Perfusion culture was performed for
13 days in chemically defined Iscove’s Modified Dulbecco’s
Medium containing aldosterone (1x10 -7 M) as tubulogenic
factor. Recordings of the artificial interstitium in comparison
to the developing kidney were performed by morphometric
analysis, scanning and transmission electron microscopy.
The degree of differentiation was registered by immunohistochemistry.
The data reveal that generated tubules are
embedded in a complex network of fibers consisting of newly
synthesized extracellular matrix proteins. Morphometric
analysis further shows that the majority of tubules within
the artificial interstitium develops in a surprisingly close
distance between 5 and 25 μm to each other. The abundance
of synthesized extracellular matrix acts obviously as a spacer
keeping generated tubules in distance. For comparison, the
same principle of construction is found in the developing
parenchyma of the neonatal kidney. Most astonishingly,
scanning electron microscopy reveals that the composition of
interstitial matrix is not homogeneous but differs along a
cortico-medullary axis of proceeding tubule development.

Immer mehr Untersuchungen beschäftigen sich mit der Therapie von akuten und chronischen Nierenerkrankungen. Ein innovativer Therapieansatz untersucht die Verwendung von Stamm/Progenitorzellen. Allerdings gibt es bisher nur wenige Informationen bezüglich der zellbiologischen Mechanismen, die eine Regeneration unterstützen. Im Focus der Grundlagenforschung stehen neue Implantationstechniken, innovative Biomaterialien zum Anheften von Stamm/Progenitorzellen und morphogene Substanzen, die eine Regeneration stimulieren. Ein spezielles Augenmerk wird dabei auf die strukturellen und funktionellen Wechselbeziehungen zwischen regenerierenden Tubuli und dem erkrankten Interstitium gelegt.
Um einen Einblick in die Entstehung von Tubuli zu erhalten, wurden Stamm/Progenitorzellen der neonatalen Kaninchennieren isoliert und zwischen 2 Lagen aus Polyestervlies kultiviert. Mit diesem neuen Verfahren wird ein künstliches Interstitium erzeugt, in dem mit Hilfe der Perfusionskultur und einem chemisch Iscove’s Modified Dulbecco’s Medium über 13 Tage strukturierte Tubuli entstehen. Die morphometrischen Analysen, sowie die Befunde aus Raster- und Transmissionselektronenmikroskopie geben erste Einblicke in die räumliche Orientierung von wachsenden Tubuli in diesem künstlichen Interstitium. Die aktuellen Daten zeigen, dass sich dabei die Tubuli in der Mehrzahl in einem Abstand von 5 bis 25μm anordnen.
Weitere Untersuchungen zeigen, dass sich das gleiche Konstruktionsprinzip im embryonalen Parenchym der neonatalen Nieren wiederfindet. Aufnahmen mit dem Rasterelektronenmikroskop belegen, dass die Zusammensetzung der extrazellulären Matrix im Interstitium nicht homogen ist, sondern sich entlang einer cortico-medullären Achse der entstehenden Tubuli verändert.