晶体|Randall斑与草酸钙结石形成：对免疫和炎症的作用(12) 肾脏|plaque|免疫|炎症|CaOx|斑块

肾脏的成骨变化
我们小组假设高草酸尿、高钙尿和低柠檬酸尿创造了诱导上皮细胞成骨转化的异常环境。在雄性 Sprague Dawley 大鼠给予羟基脯氨酸诱导的高草酸尿和管内 CaOx 晶体沉积的大鼠模型中，我们发现编码转录因子 RUNX1、RUNX2、Osterix、BMP2、BMP7、BMP 受体 2 型 (BMPR2) 的基因、胶原蛋白、骨钙素、骨连接蛋白、骨桥蛋白、MGP、骨保护素（也称为肿瘤坏死因子受体超家族成员 11B）、钙粘蛋白、纤连蛋白和波形蛋白在肾脏中上调，而编码碱性磷酸酶 (ALP) 和细胞角蛋白的基因的表达10 和 18 被下调。这些上调的基因产物中的一些在钙化中起作用，包括非胶原蛋白骨桥蛋白和骨钙素，它们是已知在血管钙化中起关键作用的成骨细胞标志物。
骨桥蛋白是一种成熟的矿化调节剂 - 它既可以作为晶体成核和生长的抑制剂，也可以作为钙化晶体成核的促进剂 - 并且是软组织钙化，兰德尔斑块，结石和尿晶体的无处不在的基质成分。骨钙素存在于骨骼和结石基质中，并且在间充质转化过程中上调。胶原蛋白是细胞外基质的主要成分，调节基质重塑，在钙化中以及兰德尔斑的扩建重要作用。其他已知在成骨细胞分化中具有活性的蛋白质包括BMP ， RUNX2 和 Osterix 。 ALP参与生理和病理性钙化。 .在高草酸尿症小鼠模型中（由C57BL / 6 N小鼠中乙醛酸盐给药诱导）， CaOx晶体沉积也与肾脏中与成骨相关基因的上调有关 - vimentin ， cadherin 11 ，骨桥蛋白， MGP和纤连蛋白155.细胞角蛋白 8、10 和 18 以及 E-钙粘蛋白（也称为钙粘蛋白 1）由上皮细胞表达，而 N-钙粘蛋白、纤连蛋白和葡萄球蛋白由间充质细胞表达。总的来说，这些基因表达模式表明，在高草酸环境中，肾上皮细胞可能发生成骨变化。
具有遗传诱导的高钙尿症（通过选择性育种获得）的大鼠在皮质和髓质肾小管中产生CaP沉积物。免疫组织化学分析显示，与这些管腔内CaP沉积物相关的肾上皮细胞比对照组表达更高水平的骨桥蛋白。高钙尿大鼠肾脏的逆转录聚合酶链反应和蛋白质印迹分析显示，与正常对照组相比， BMP2 ， RUNX2 ，骨桥蛋白和Osterix的mRNA和蛋白质水平显着增加。用RNA干扰慢病毒载体沉默肾脏中的维生素D受体（VDR）基因降低了这些骨骼相关因子的表达，以及CaP晶体沉积。因此，来自这些大鼠的上皮细胞原代培养物的维生素D处理增加了BMP2 ， RUNX 2和Osterix的基因和蛋白质表达，以及细胞内CaP沉积。来自高钙质大鼠的原代上皮细胞与钙的孵育增加，而VDR敲低降低BMP2 ， RUNX2和Osterix的表达。这些发现表明，与高草酸尿类似，高钙尿可导致肾上皮的成骨变化。
暴露于草酸盐可能会促进肾上皮细胞的上皮间质转化。小鼠内髓集合管细胞在体外暴露于草酸盐或 TGFβ1 ，上调间充质标志物波形蛋白和 α-平滑肌肌动蛋白（αSMA；也称为主动脉平滑肌肌动蛋白）的表达，并且表达的 E-钙粘蛋白水平低于对照组。将这些经过草酸盐处理的细胞暴露于含有抗坏血酸、β-甘油磷酸和地塞米松的钙化培养基中，导致成骨标志物 Runx2 和 Alp1 的增加。通过反式-4-羟基-L-脯氨酸喂养在小鼠中诱导的高草酸尿也上调了 Runx2 和 Alpl ，并增加了胶原蛋白的沉积。此外，波形蛋白在与 CaOx 晶体孵育后在大鼠肾上皮细胞系中上调。
肾钙质沉着症常见于髓质海绵肾（MSK）患者。一项研究调查了从一名在神经胶质细胞衍生的神经营养因子（GDNF）基因中具有杂合功能丧失突变的 MSK 患者中分离出的肾细胞的自发体外钙化，并表明 MSK 患者的肾钙质沉着症可能是由于成骨变化所致。来自该患者的细胞在形态学上类似于周细胞或间充质干细胞，并且在培养4-5个月后可以观察到自发矿化。此时，细胞对骨钙素呈弱阳性，对骨桥蛋白呈阴性，对骨肠菌素， vimentin ， αSMA和CD146（也称为细胞表面糖蛋白MUC18）呈阳性。