シュウ酸カルシウムの結晶化、成長、凝集、腎尿細管細胞に対する接着、および細胞外マトリックスによる浸潤に対するフィブロネクチンの調節効果

細胞外マトリックス（ECM）タンパク質であるフィブロネクチンは、腎臓結石疾患、特にシュウ酸カルシウム（CAOX）タイプの病原性メカニズムに関与していると考えられています。それにもかかわらず、Caox結晶の変調におけるその正確な役割は不明のままでした。したがって、結晶化、結晶の成長、結晶成長、凝集、腎尿細管細胞への接着を含む腎臓結石の病因のさまざまな段階で、Caoxモノ酸塩（COM）結晶（腎臓結石形成における主要な原因性化学結晶）に対するフィブロネクチンの効果の系統的評価を実施しました。腎間質におけるECMを介した侵入。データは、フィブロネクチンが用量依存的にCOM結晶の結晶化、成長、および接着能力を有意に減少させることを示した。対照的に、ECM移動チャンバーを介したCOMクリスタルの凝集と侵入は、フィブロネクチンによって用量依存的に大幅に増強されました。シーケンス分析により、フィブロネクチンの3つのカルシウム結合と6つのシュウ酸塩結合ドメインが明らかになりました。免疫蛍光研究により、フィブロネクチンのCOM結晶への結合が確認されました。さらに、カルシウムおよびシュウ酸塩の親和性アッセイにより、フィブロネクチンとのインキュベーション後のカルシウムイオンとシュウ酸イオンの両方の枯渇が確認されました。さらに、フィブロネクチンのカルシウム飽和およびシュウ酸飽和型の型は、COMの結晶化、結晶成長、凝集、および細胞への接着に対するフィブロネクチンの調節活性を著しく減少させました。これらのデータは、フィブロネクチンの二重関数を強く示しています。これは、腎管状細胞へのCOM結晶化、結晶成長、接着の阻害剤として機能しますが、一方で、ECMを介したCOM結晶凝集と浸潤のプロモーターとして機能します。最後に、そのCOM結晶調節活性は、結晶およびその環境上のカルシウムおよびシュウ酸イオンとの結合によって媒介される可能性が最も高い。

Fibronectin, an extracellular matrix (ECM) protein, has been thought to be involved in pathogenic mechanisms of kidney stone disease, especially calcium oxalate (CaOx) type. Nevertheless, its precise roles in modulation of CaOx crystal remained unclear. We thus performed a systematic evaluation of effects of fibronectin on CaOx monohydrate (COM) crystal (the major causative chemical crystal in kidney stone formation) in various stages of kidney stone pathogenesis, including crystallization, crystal growth, aggregation, adhesion onto renal tubular cells, and invasion through ECM in renal interstitium. The data showed that fibronectin significantly decreased crystallization, growth and adhesive capability of COM crystals in a dose-dependent manner. In contrast, COM crystal aggregation and invasion through ECM migration chamber were significantly enhanced by fibronectin in a dose-dependent fashion. Sequence analysis revealed three calcium-binding and six oxalate-binding domains in fibronectin. Immunofluorescence study confirmed binding of fibronectin to COM crystals. Additionally, calcium- and oxalate-affinity assays confirmed depletion of both calcium and oxalate ions after incubation with fibronectin. Moreover, calcium-saturated and oxalate-saturated forms of fibronectin markedly reduced the modulatory activities of fibronectin on COM crystallization, crystal growth, aggregation, and adhesion onto the cells. These data strongly indicate the dual functions of fibronectin, which serves as an inhibitor for COM crystallization, crystal growth and adhesion onto renal tubular cells, but on the other hand, acts as a promoter for COM crystal aggregation and invasion through ECM. Finally, its COM crystal modulatory activities are most likely mediated through binding with calcium and oxalate ions on the crystals and in their environment.