Cadmium (Cd) is a common environmental pollutant. Its effects on human health have attracted great attention. The kidney is the organ that is the most affected by Cd exposure. Thus, it is highly desirable to develop a reliable model to evaluate Cd-induced nephrotoxicity in vitro. We present a kidney-on-a-chip with three compartmentalized culture chambers to examine Cd-induced nephrotoxicity. The culture and collection channels represent the capillary and the glomerular capsule sides of the glomerular filtration barrier, respectively. Isolated primary rat glomerular endothelial cells (GECs) were cultured on the side surface of the middle gel channel. The integrated GEC layer demonstrated the selective permeability of the renal barrier. Therefore, it was further utilized to study the nephrotoxicity induced by Cd exposure at different concentrations. Cd induced significant cytotoxicity and disrupted the expression of tight junction protein ZO-1 in a dose-dependent manner. Moreover, Cd exposure increased the permeability of the endothelial layer to large molecules, immunoglobulin G and albumin. These results facilitate the understanding of the underlying mechanism of kidney dysfunction and glomerular disease. This is the first study on Cd-induced nephrotoxicity using primary GECs in a microfluidic device. The kidney-on-a-chip device enables direct visualization and quantitative analysis of GEC responses to Cd in real time. It may provide a micro-scale platform based on the human system for nephrotoxicity testing under varying environmental exposure.

中文翻译：

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使用单片肾脏设备评估镉诱导的肾毒性。

镉（Cd）是一种常见的环境污染物。它对人体健康的影响引起了极大的关注。肾脏是受镉暴露影响最大的器官。因此，非常需要开发一种可靠的模型来评估体外Cd诱导的肾毒性。我们提出了一个肾与三个隔间的培养室芯片，以检查镉诱导的肾毒性。培养和收集通道分别代表肾小球滤过屏障的毛细血管侧和肾小球囊侧。在中间凝胶通道的侧面培养分离的原代大鼠肾小球内皮细胞（GEC）。集成的GEC层显示了肾脏屏障的选择性渗透性。因此，它被进一步用于研究不同浓度的镉暴露引起的肾毒性。Cd诱导了显着的细胞毒性，并以剂量​​依赖的方式破坏了紧密连接蛋白ZO-1的表达。此外，Cd暴露增加了内皮层对大分子，免疫球蛋白G和白蛋白的渗透性。这些结果有助于了解肾功能不全和肾小球疾病的潜在机制。这是在微流控设备中使用初级GEC对Cd诱导的肾毒性进行的首次研究。片上肾脏设备可实现GEC对Cd响应的实时直接可视化和定量分析。它可以提供基于人类系统的微型平台，用于在各种环境暴露条件下进行肾毒性测试。镉暴露增加了内皮层对大分子，免疫球蛋白G和白蛋白的渗透性。这些结果有助于了解肾功能不全和肾小球疾病的潜在机制。这是在微流控设备中使用初级GEC对Cd诱导的肾毒性进行的首次研究。片上肾脏设备可实现GEC对Cd响应的实时直接可视化和定量分析。它可以提供基于人类系统的微型平台，用于在各种环境暴露条件下进行肾毒性测试。镉暴露增加了内皮层对大分子，免疫球蛋白G和白蛋白的渗透性。这些结果有助于了解肾功能不全和肾小球疾病的潜在机制。这是在微流控设备中使用初级GEC对Cd诱导的肾毒性进行的首次研究。片上肾脏设备可实现GEC对Cd响应的实时直接可视化和定量分析。它可以提供基于人类系统的微型平台，用于在各种环境暴露条件下进行肾毒性测试。这是在微流控设备中使用初级GEC对Cd诱导的肾毒性进行的首次研究。片上肾脏设备可实现GEC对Cd响应的实时直接可视化和定量分析。它可以提供基于人类系统的微型平台，用于在各种环境暴露条件下进行肾毒性测试。这是在微流控设备中使用初级GEC对Cd诱导的肾毒性进行的首次研究。片上肾脏设备可实现GEC对Cd响应的实时直接可视化和定量分析。它可以提供基于人类系统的微型平台，用于在各种环境暴露条件下进行肾毒性测试。