リン酸カルシウム粒子の形成と安定化におけるフェトゥインAおよび酸性血清タンパク質の階層的役割

血清タンパク質fetuin-Aは、軟部組織石灰化の強力な全身性阻害剤です。Fetuin-Aは、タンパク質鉱物コロイドの形成と安定化に非常に効果的で、カルテンパン粒子（CPP）と呼ばれます。これらの粒子は、球体から大型の扁平楕円体への形態学的変換によって示される2段階のプロセスでin vitroで熟しました。光散乱と電子顕微鏡イメージングの組み合わせを使用して、第2段階の粒子は、第1段粒子の非常に異方性の伸長に起因すると判断しました。石灰化腹膜炎の患者からの腹水液の電子顕微鏡検査により、二次CPPを連想させる粒子が明らかになりました。したがって、CPPは体内で形成され、少なくとも病理学的状態では2段階の熟成を受けます。in vitroで生成されたCPPSとは異なり、腹水由来のCPPにはほとんどフェトゥインAが大量のアルブミンが含まれていました。これにより、CPP形成における他の血清タンパク質と組み合わされたFetuin-Aの役割を研究するようになりました。Fetuin-Aは、一次CPP形成に不可欠でした。一般に、アルブミンと酸性タンパク質は、二次CPPの形成されたフェトゥインAの形成を大幅に強化し、したがって、リン酸カルシウム沈殿の阻害を失うことなく、かなりの量のフェトゥインAを置き換えました。したがって、体内の溶質からの直接的な鉱物沈着は、十分なバルク酸タンパク質が利用できる限り、低いフェトゥインA血清レベルであってもほとんどありません。集合的にフェトゥインAおよびその他の酸性バルク血漿タンパク質は、コロイド錯体としてカルシウムおよびリン酸塩の体内の安定化、安全な輸送、およびクリアランスを媒介するミネラルシャペロンと見なされる可能性があり、したがって、異常の石灰化を防ぎます。

The serum protein fetuin-A is a potent systemic inhibitor of soft tissue calcification. Fetuin-A is highly effective in the formation and stabilization of protein-mineral colloids, referred to as calciprotein particles (CPPs). These particles ripen in vitro in a two-step process, indicated by a morphological conversion from spheres to larger prolate ellipsoids. Using a combined light scattering and electron microscopic imaging approach we determined that the second-stage particles resulted from a highly anisotropic outgrowth of the first-stage particles. Electron microscopy of ascites fluid from a patient with calcifying peritonitis revealed particles reminiscent of secondary CPPs. Thus, CPPs form in the body and undergo the two-step ripening at least in pathological conditions. Unlike in vitro generated CPPs, ascites-derived CPPs contained little fetuin-A but large amounts of albumin. This prompted us to study the role of fetuin-A combined with other serum proteins in CPP formation. Fetuin-A was indispensable for primary CPP formation. Albumin and acidic proteins in general greatly enhanced the fetuin-A triggered formation of secondary CPPs and, thus, substituted substantial amounts of fetuin-A without loss of inhibition of calcium phosphate precipitation. Thus, direct mineral deposition from solute in the body is unlikely even at low fetuin-A serum levels as long as sufficient bulk acidic protein is available. Collectively fetuin-A and other acidic bulk plasma proteins may be considered as mineral chaperones mediating the stabilization, safe transport, and clearance in the body of calcium and phosphate as colloidal complexes, thus, preventing ectopic calcification.