Adv Sci丨中南大学崔雨等团队合作揭示骨调蛋白诱导的肾间质成骨样微环境促进兰德尔斑块形成

学术   2024-09-06 08:50   河南  


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草酸钙(CaOx)肾结石很常见且容易复发,无法用药物预防。兰德尔斑块(RP)是肾乳头中的钙沉积物,是一些CaOx结石的病灶。

2024年9月3日,中南大学崔雨、曾锋、Lei Ting共同通讯在Advanced Science 在线发表题为Osteogenic-Like Microenvironment of Renal Interstitium Induced by Osteomodulin Contributes to Randall's Plaque Formation的研究论文。该研究探讨了成骨样细胞在类似骨化的RP形成中的作用。

草酸钙(CaOx)肾结石很常见且容易复发,无法用药物预防。兰德尔斑块(RP)是肾乳头中的钙沉积物,是一些CaOx结石的病灶。本研究探讨了成骨样细胞在类似骨化的RP形成中的作用。CaP晶体沉积在RP组织中的肾小管、间质和血管周围。与氯离子电压门控通道Ka阳性肾小管上皮细胞、水通道蛋白2阳性集合管细胞和血管内皮细胞相比,人肾间质成纤维细胞(hRIF)表现出最高的成骨样分化潜能,与RP组织内hRIF中上调的成骨标志物相呼应。利用RNA-seq,发现骨调节蛋白(OMD)在RP组织内的hRIF和成骨诱导后的hRIF中上调。此外,OMD与RP组织内的CaP晶体和钙囊泡共定位。OMD可在体内和体外增强hRIF的成骨样分化。此外,在CaOx肾钙化诱导后,肾间质成纤维细胞中Omd缺失的小鼠的晶体沉积减少。从机制上讲,OMD/BMP2/BMPR1A/RUNX2/OMD的正反馈回路驱动hRIF采用成骨样命运,OMD通过诱导肾间质的成骨样微环境参与RP的形成。作者将OMD上调确定为RP的病理特征,为预防CaOx结石铺平了道路。

肾结石是一种常见的泌尿系统疾病,可导致疼痛、尿路感染,甚至尿脓毒症以及肾脏损失。肾结石的患病率在过去三十年中显著增加,影响全球约10%的人口。草酸钙(CaOx)占肾结石的80%以上,5-10年内复发率为50%。然而,在理解CaOx结石的病理生理学和开发有效的预防措施方面一直缺乏突破。
兰德尔斑块(RP)由兰德尔于1937年报告,起源于肾间质内的磷酸钙(CaP)晶体沉积,向外生长,最终突破肾乳头表面,成为CaOx晶体的附着物,从而形成至少一些特发性CaOx结石。越来越多的证据表明,RP的形成与骨化过程有相似之处。纳米级RP分析显示钙化的有机囊泡和纳米矿物颗粒主要由CaP组成,核心存在碳酸盐。多种成骨相关蛋白在RP组织中上调,例如骨形成蛋白、骨形态发生蛋白2(BMP2)和胶原蛋白。此外,RP的空间锚定转录组图谱强调了矿化区域周围成骨样细胞的重要作用。人类近端肾小管上皮细胞(HK-2)和人类肾间质成纤维细胞(hRIFs)在成骨诱导后呈现成骨样表型,形成钙磷结节。尽管在阐明RPs的结构和鉴定具有成骨样分化潜能的细胞方面取得了重大进展,但主要细胞类型及其潜在分子机制驱动肾间质成骨样微环境仍不清楚。
CaOx结石相关的兰德尔斑块(RP)源自肾乳头内的磷酸钙(CaP)沉积(图源自Advanced Science
在本研究中,作者从因肾癌而接受肾切除术的CaOx结石患者身上获取了难以获取的肾乳头标本,并发现钙沉积物分布在RP组织中的肾小管、肾间质和肾小管周围血管周围。根据作者和其他研究中发现的钙沉积物的位置,作者评估了原代人肾小管上皮细胞、原代人集合管细胞、hRIF和原代人肾小管周围毛细血管内皮细胞(hRPCEC)体外成骨样分化的潜力。在这些细胞中,hRIF被确定为具有最高的成骨样分化潜力。接下来,作者利用RP组织和成骨诱导的hRIF的高通量转录组测序来探索潜在的关键调节因子。随后,骨调节蛋白(OMD)被确定为肾间质异位钙化的潜在分子标记,其驱动hRIF的成骨样分化并诱导肾间质成骨样微环境参与RP的形成。

参考消息:
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202405875

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