Osteopontin蛋白在泌尿系結(jié)石中形成機(jī)制的研究進(jìn)展

張前進(jìn) 王耀 吳志平（通訊作者）

（1貴州醫(yī)科大學(xué) 貴州 貴陽 550004）

（2貴州醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院 貴州 貴陽 550004）

泌尿系結(jié)石是泌尿外科最常見的疾病之一，全世界尿路結(jié)石患病率呈明顯升高趨勢，世界范圍內(nèi)發(fā)病率為2%～20%[2]，我國為尿路結(jié)石高發(fā)區(qū)，平均發(fā)病率6.5%，一般人群中發(fā)病率可達(dá)到1%～10%[3]左右，尿路結(jié)石發(fā)病與性別、年齡、種族、飲食、經(jīng)濟(jì)水平、社會(huì)文化等多種因素有關(guān)，近些年來，隨著科技進(jìn)步，醫(yī)療水平的提高，對(duì)泌尿系結(jié)石發(fā)病因素、結(jié)石成分分析研究的深入，形成了以ESEL、PCNL、URS等多元化、系統(tǒng)的治療方案，但尿路結(jié)石治愈后復(fù)發(fā)率高也是全世界范圍泌尿外科醫(yī)師面臨的挑戰(zhàn)。因此，我們需要更加深入的去研究結(jié)石的發(fā)病機(jī)制，從源頭解決問題。最新研究發(fā)現(xiàn)，骨橋蛋白（Osteopontin）在結(jié)石患者腎臟組織中的表達(dá)明顯增高，提示骨橋蛋白與泌尿系結(jié)石有很大的關(guān)系。骨橋蛋白是一種多組織分泌型磷酸化 多功能糖蛋白，Osteopontin蛋白能夠通過其特殊結(jié)構(gòu)與鈣離子結(jié)合進(jìn)而抑制尿路結(jié)石的形成，同時(shí)能參與細(xì)胞遷移擾亂草酸鈣晶體的形成進(jìn)程。尿路結(jié)石發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，目前骨橋蛋白與尿路結(jié)石發(fā)病機(jī)制的影響尚未明確，但目前的研究也肯定了二者之間存在必然的關(guān)聯(lián)。本文就尿液中Osteopontin蛋白與尿路結(jié)石形成的關(guān)系的相關(guān)性研究做了總結(jié)，以便此后更加深入的研究尿路結(jié)石的病因及發(fā)病機(jī)制等。

1.骨橋蛋白（Osteopontin）生物學(xué)特性

20世紀(jì)70年代，Senger等首次報(bào)道了這種磷酸化蛋白，20世紀(jì)80年代，Oldberg等人[4]發(fā)現(xiàn)了具有相同結(jié)構(gòu)的蛋白，正式命名為Osteopontin蛋白。Shirage[5]在尿液中分離出Osteopontin蛋白，并且后續(xù)研究證實(shí)在鼠類、人的腎臟中都存在Osteopontin蛋白。Osteopontin蛋白來源廣泛，是由多種細(xì)胞分泌的分子量為44kd的高酸性磷酸化糖蛋白，人類Osteopontin蛋白，由314個(gè)氨基酸組成。人類Osteopontin蛋白基因定位在4q13，長大概5.4～8.2kb，由6個(gè)內(nèi)含子和7個(gè)外顯子組合而成，為獨(dú)立編碼蛋白基因。骨橋蛋白的功能域[6]包括RGD序列、鄰近的凝血酶裂解位點(diǎn)、凝血酶裂解后呈現(xiàn)的整聯(lián)蛋白結(jié)合序列、鈣結(jié)合序列、兩個(gè)肝磷脂結(jié)合區(qū)域、基質(zhì)金屬蛋白酶家族的3個(gè)裂解位點(diǎn)以及許多磷酸化與糖基化結(jié)合位點(diǎn)和礦物結(jié)合多聚天冬氨酸區(qū)域。其中RGD序列在不同物種的骨橋蛋白中都普遍存在,這對(duì)于骨橋蛋白的粘附功能起著重要作用。骨橋蛋白在人體內(nèi)各個(gè)系統(tǒng)組織內(nèi)分布廣泛[7]，研究發(fā)現(xiàn)其大量分布在骨骼、腎臟、子宮、乳腺、胃腸中，由于分布部位不同，其表達(dá)不同生物學(xué)功能，Osteopontin蛋白本身是一種高度酸性磷酸化糖蛋白，可夠誘導(dǎo)細(xì)胞的信號(hào)蛋白磷酸化，利于調(diào)節(jié)細(xì)胞的黏附、信號(hào)傳導(dǎo)、遷移、炎癥反應(yīng)等，另外,研究發(fā)現(xiàn),目前有多種細(xì)胞因子和生長因子也能促進(jìn)骨橋蛋白的表達(dá),如-1(IL-1)、-1(ET-1)、-α(TNF-α)、(PDGF)、β1(TGF-β1)、(EGF)等等。我們主要探討尿液中Osteopontin蛋白在泌尿系統(tǒng)中對(duì)尿路結(jié)石的影響。

2.Osteopontin蛋白在尿路結(jié)石行成中的機(jī)制

Shirage在尿液中分離出Osteopontin蛋白，并且后續(xù)研究證實(shí)在鼠類、人的腎臟中都存在Osteopontin蛋白。骨橋蛋白是血管腎小管細(xì)胞和腎乳頭表面細(xì)胞均可分泌Osteopontin蛋白,在體外可抑制草酸鈣晶體的聚集,成年人尿液中的骨橋蛋白的濃度為6×108mol·L-1[8],足以抑制草酸鈣結(jié)晶,其在尿中濃度可以反映尿抑制結(jié)石形成的能力。Merchant等專家通過用蛋白質(zhì)組學(xué)也在腎臟結(jié)石中檢測出了骨橋蛋白。在腎臟,骨橋蛋白參與新月體的形成,通過抑制誘導(dǎo)性一氧化氮合酶(iNOS)的生成從而抑制了一氧化氮的產(chǎn)生，并且同時(shí)對(duì)腎間質(zhì)和小管細(xì)胞的凋亡同樣有抑制作用，骨橋蛋白同時(shí)對(duì)腎小管細(xì)胞有修復(fù)作用；骨橋蛋白參與了結(jié)石的形成,但其在結(jié)石形成中的具體作用機(jī)制仍有爭議[9]。骨橋蛋白介導(dǎo)草酸鈣晶體在腎小管上皮的附著和沉積，但是對(duì)于其具體作用機(jī)制目前仍存在不同見解。Yasui等科研人員用反義的骨橋蛋白cDNA序列在翻譯水平抑制了NRK-52E細(xì)胞骨橋蛋白的表達(dá)，然后將在翻譯水平被抑制的細(xì)胞骨橋蛋白與草酸鈣晶體混合在一起培養(yǎng)，觀察到草酸鈣晶體與這種細(xì)胞的黏附明顯降低，從側(cè)面也可表現(xiàn)出骨橋蛋白有促進(jìn)草酸鈣晶體與細(xì)胞黏附的作用[10]。現(xiàn)有科研結(jié)果顯示，尿液中的骨橋蛋白可通過其特征的由精氨酸、甘氨酸、天冬氨酸構(gòu)成的RGD序列與草酸鈣晶體結(jié)合,從而促進(jìn)了草酸鈣晶體在腎小管上皮細(xì)胞腔表面的黏附和沉積，這個(gè)結(jié)果對(duì)腎結(jié)石的形成有著最初的促進(jìn)作用[11]。另外，Kumar等[12]人研究發(fā)現(xiàn)，在人類尿液中的骨橋蛋白可包裹在草酸鈣晶體的外面，并且形成了蛋白質(zhì)外殼，通過這么一種機(jī)制抑制草酸鈣結(jié)晶與腎小管上皮細(xì)胞的結(jié)合。還有人報(bào)道，草酸鈣晶體可在一定的條件下與腎上皮細(xì)胞迅速結(jié)合，并且在這種條件下的結(jié)合呈濃度依賴性，其具體機(jī)制有可能是骨橋蛋白通過與草酸鈣晶體表面的一些相關(guān)黏附位點(diǎn)結(jié)合，從而可以抑制草酸鈣晶體與腎小管上皮細(xì)胞的結(jié)合[13]。

Osteopontin蛋白是一種獨(dú)特酸性大分子，具有抑制結(jié)晶的重要生物學(xué)功能，可能減少草酸鈣晶體的生長和聚集，并直接抑制草酸鈣晶體對(duì)腎小管上皮細(xì)胞的束縛[14]。然而,骨橋蛋白可能是鈣石基質(zhì)中最重要的成分之一,它暗示了它在尿路結(jié)石中的潛在作用。Wang等人報(bào)道[15],他們選取骨橋蛋白中保守并富含天冬氨酸殘基的片段進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)磷酸化的骨橋蛋白天冬氨酸殘基片段在濃度小于44nmol/L時(shí)，可明顯加速單水草酸鈣成核的誘導(dǎo)時(shí)間，同時(shí)可使晶體的生長速度減慢一半；但是非磷酸化的骨橋蛋白片段沒有上述作用，而是隨著濃度增長而表現(xiàn)出有促進(jìn)成核的作用。Langdond等一些人報(bào)道，磷酸化的骨橋蛋白能和單水草酸鈣晶體中富含鈣離子的晶體面相結(jié)合，通過這種機(jī)制抑制晶體的生長[16]。Chien等人研究發(fā)現(xiàn),骨橋蛋白以其多聚天冬氨酸序列與二水草酸鈣晶體的結(jié)合，可抑制二水草酸鈣晶體的生長，從而能降低結(jié)石的發(fā)生率。骨橋蛋白能使單水草酸鈣轉(zhuǎn)變?yōu)槎菟徕}，而二水草酸鈣則不容易在腎小管上皮表面黏附等，更容易隨尿液排出體外[17]。因此，尿液中骨橋蛋白含量降低，則易引起尿路結(jié)石。

3.結(jié)語

泌尿系結(jié)石是全世界所有種族和人口范圍內(nèi)泌尿外科最常見疾病之一，作為多因素疾病，尿路結(jié)石不僅僅受生活方式和環(huán)境的影響。尿路結(jié)石與酸性大分子有關(guān)，骨橋蛋白是一種獨(dú)特的酸性大分子，具有抑制尿結(jié)晶的重要生物學(xué)功能,它暗示了骨橋蛋白在尿路結(jié)石中的潛在作用.尿液中骨橋蛋白與泌尿系結(jié)石形成之間存在關(guān)聯(lián)性，但仍需要進(jìn)一步科學(xué)研究去證實(shí)。相信，隨著對(duì)骨橋蛋白等可能與泌尿系結(jié)石發(fā)病有關(guān)的因素加強(qiáng)更深入的研究，泌尿系結(jié)石的診療將會(huì)得到進(jìn)一步的發(fā)展。