Disposal of ferritin in the glomerular mesangium of rats.

Disposal of ferritin in the glomerular mesangium of rats. Mechanisms involved in the mesangial disposal of exogenous macromolecules were investigated in rats using native horse-spleen ferritin as a probe. After intravenous injection of ferritin into rats, renal tissue was examined at intervals from 1min to 28 days. Immunofluorescence microscopy studies showed that the biodegradable protein component, apoferritin, was detectable in glomeruli within 10min, was most prominent by 6 hr, and became undetectable at 14 to 28 days. By contrast, glomerular staining for the iron core of ferritin was strongest at 24hr and did not noticeably change during the remaining study period. Apoferritin and iron were localized in a mesangial pattern including the stalk and lacis area. Transmission electron microscopy showed entry of ferritin into the mesangial matrix within 10min and incorporation into cells in the mesangium by 30min. After day 3, all ferritin was found intracellularly. No shift of ferritin from the glomerular tuft to the vascular pole was observed and ferritin was not found in adjacent interstitial areas or macula densa cells. Counts of mesangial Ia-antigen bearing cells, demonstrated in cryostat sections by immunofluorescence, increased from a mean of 2.1 per glomerular tuft section (range, 0 to 6), in noninjected rats, to 2.8 (range, 0 to 8) 14 days after ferritin injection. However, simultaneous phase contrast microscopy revealed that only a proportion of Ia-positive cells was associated with mesangial ferritin granules and that the bulk of ferritin was located to Ia-negative cells. Counts of infiltrating monocytes, monitored by histochemical staining for nonspecific esterase, rose from 0.1 stained cells per tuft section in controls to a maximum of 1.3 (range, 0 to 3) on day 3, at a time when most cells in the mesangium showed ferritin uptake by electron microscopy. The results demonstrate that the glomerulus disposes of ferritin, upon entry into the mesangial space, by endocytosis by mesangial cells involving degradation of apoferritin and storage of iron cores in phagolysosomes. The great majority of these cells do not bear Ia-antigens. The contribution of infiltrating monocytes to this process appears small. While the fraction of ferritin which is removed from the mesangium by an extracellular route remains undetermined, there is no appreciable egress of ferritin from the glomerulus via the vascular pole to the adjacent interstitium or tubules. Elimination de la ferritine dans le mesangium glomerulaire de rats. Les mecanismes impliques dans l'elimination mesangiale de macromolecules exogenes ont ete etudies chez des rats en utilisant de la ferritine native de rate de cheval. Apres injection intraveineuse de ferritine aux rats, le tissu renal etait examine a des intervalles compris entre 1min et 28 jours. Les etudes en microscopie avec immunofluorescence ont montre que le composant proteique biodegradable, l'apoferritine, etait detectable dans les glomerules en 10min, qu'il etait predominant en 6hr et devenait indetectable de 14 a 28 jours. Par contraste, la coloration glomerulaire pour le noyau ferrique de la ferritine etait tres forte a 24hr et ne changeait pas de facon notable pendant le reste de la periode d'etude. L'apoferritine et le fer etaient localises dans un site mesangial comprenant la tige et l'aire du lacis. La microscopie electronique par transmission a montre l'entree de ferritine dans la matrice mesangiale en 10min et l'incorporation dans les cellules du mesangium en 30min. Apres le jour 3, toute la ferritine etait trouvee intracellulaire. Aucun deplacement de la ferritine de la touffe glomerulaire au pole vasculaire n'a ete observe, et la ferritine n'etait pas trouvee dans les aires interstitielles adjacentes, ni dans les cellules de la macula densa. Le compte des cellules mesangiales comportant de l'antigene Ia, mises en evidence dans des sections au cryostat par immunofluorescence s'elevaient d'une moyenne de 2,1 par section de touffe glomerulaire (intervalles zero a 6) chez les rats non injectes, a 2,8 (intervalle zero a 8) 14 jours apres l'injection de ferritine. Cependant, la microscopie en contraste de phase simultanee a revele que seulement une proportion de cellules Ia positives etait associee avec des granules mesangiaux de ferritine et que la majorite de la ferritine etait localisee dans des cellules Ia negatives. Le compte des monocytes infiltrants, reperes par coloration histochimique pour l'esterase non specifique, se sont eleves de 0,1 cellules colorees par section de touffe dans les controles, un maximum de 1,3 (intervalle de zero a 3) au jour 3, a un moment ou la plupart des cellules du mesangium montraient une captation de la ferritine par microscopie electronique. Ces resultats demontrent que le glomerule se debarrasse de la ferritine lors de son entree dans l'espace mesangial, par endocytose par les cellules mesangiales mettant en jeu une degradation de l'apo-ferritine et un stockage des noyaux ferriques dans des phagolysosomes. La grande majorite de ces cellules n'a pas d'antigene Ia. La contribution des monocytes infiltrants a ce processus apparait faible. Bien que la fraction de ferritine enlevee a partir du mesangium par une voie extracellulaire reste indeterminee, il n'y a pas de sortie appreciable de ferritine du glomerule par le pole vasculaire vers l'interstitium ou les tubules adjacents.