Bikunin蛋白 与尿结石

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楼主 2018-11-08 13:36:36
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1990年,Sokensen最早从正常人尿中分离得到一种氨基酸序列类似UAP的蛋白质,发现它具有抑制草酸钙结石形成的作用,起初人们称之为尿胰蛋白酶抑制物,后来称之为bikunin。目前对bikunin的来源,结构和功能都有较深入的研究,但对bikunin血的亚细胞水平合成、排泄和抑制草酸钙结晶作用的确切机理都还不清楚,并且bikunin的合成基因及其调节、结构的变化,正常人和结石患者bikunin的浓度、性质的差异都有待进一步研究。Bikunin是一种蛋白多糖,分子量为25KDa,由145个氨基酸残基和2个糖链组成(即由分子量为16KDa的多肽链、8KDa的硫酸软骨索链和一条与N端相连的11KDa的寡糖链以共价相连。Bikunin是一种存在于人类和其它啮齿类动物血浆和尿液中的糖蛋白。

Bikunin的基因位于第9号染色体上,其它的基因结构包括lO个外显子和9个内含子,总长为16.5kb。外显子包括6个编码a1微球蛋白C端序列的外显子和4个编码连接肽链和bikunin N端序列的外显子,它们被第6个内含子分隔开。bikunin包含两个结构域,第一条结构域(第22-77个氮基酸残基)和第二条结构域(第78-135个氨基酸残基)。两条结构域通过肽链中的Arg77和Thr78共价相连。两种结构域各有不同的电荷分布。目前已证实bikunin中的第一结构域没有抑制草酸钙结晶生长的作用。只有第二结构域有抑制作用,可能与它们的电荷分布有关系,但还未弄清楚带电荷的第二结构域是如何起作用的.只知道结构域中的Arg 22、Arg 88、lysl04、lysl06的正电荷残基能与草酸钙晶体中的草酸根离子和水分子起作用。此外.Arg88的侧链也参与这个反应过程。

血浆中的bikunin以游离型和结合型两种形式存在。过去人们一直认为bikunin来源于肝脏.近年来人们用分子生物学的方法发现大鼠的肾脏也表达bikunin的mRNA,此外用高度纯化的bikunin免疫家兔后所得的抗血清进行免疫组化研究表明bikunin的产生部位主要在肝细胞和肾上皮细胞这两个部位,而且这两个部位的免疫着色程度基本相同。尿中的bikunin是以一种蛋白多糖的形式存在。许多学者发现尿中有一种性质、大小类似血浆bikunin的蛋白质,但这种蛋白质的分子量不同于血浆bikunin的分子量。Atrnani实验发现这种从尿中分离的bikunin分子量比从血浆中分离的bikunin分子量约太10KDa,并且它的N端第10个氮基酸丝氨酸与硫酸软骨索糖胺聚糖链相连。当他用软骨素酶水解葡胺聚糖链后.尿中bikunin的分子量从35 KDa减少到25KDa。血浆和尿中bikunin的分子量不同,Atmani认为很可能由于实验中所用的不同的提取方法,特别是与实验中所用的丙烯酰胺的浓度有关或bikunin在不同场所肤链水解或葡胺聚糖链水解所致。

目前有许多关于尿中bikunin不同浓度的报道。但到目前为止.还没有确切的尿液中bikunin的精确维度的报道。Medetognon发现男性草酸钙结石患者尿bikunin浓度与正常人尿bikunin浓度有显著性差异。但正常女性和女性草酸钙结石患者24小时尿分秘的bikunln量并没有显著性的差异。Marengo等发现男性草酸钙结石患者尿bikunin的含量比正常人和女性结石患者高。正常情况下bikunin不能通过肾小球滤过.在某些病理条件下,如高草酸尿和草酸钙结石造成的炎症,肾上皮细胞bikunin的mRNA表达增强,尿中bikunin分泌量相应增加,而高草酸尿和草酸钙晶体沉积引起的肾功能损害时,尿中bikunin的分泌量也增加,并且是依赖于肾小球滤过率的,可能是肾功能损害时,肾上皮细胞对bikunin的吸收增强所造成的。尿酸结石患者尿bikunin的排泄量也有所增加。

Shizuka在用乙二醇诱导的大鼠草酸钙结石模型发现,当进行到第8周时,在成石组大鼠肾组织转录的bikunin mRNA是正常空白对照组的17倍,二者有显著性差异;而进行到第2周时的成石组大鼠肾bikunin mRNA的转录只有正常组的2倍.但在以上两组成石组与空白照组肝脏里转录的bikunin的mRNA量都无显著性差异。这也进一步证明了bikunin是在肝脏和肾脏合成的,同时在草酸钙结石患者中,肾脏会合成更多的bikunin,说明尿bikunin的分泌是由高草酸尿和草酸钙晶体在肾脏沉积调控的,但具体机制仍然不清楚。这种尿bikunin分泌情况与OPN相似是机体的一种防御机制,通过合成更多的bikunin来抑制结石形成。

人们也将bikunin对草酸钙结晶的抑制作用与枸椽酸,T-H蛋白、尿凝血酶原片段F1等尿中已分离出来并证实有抑制作用的物质进行比较。在正常人尿浓度下的枸椽酸的抑制作用最强。尿凝血酶原片段F1的抑制作用强于biktnin.但bikunin的抑制作用与肾钙素相似.但强于THP。草酸钙结石患者bikunin表达的增加,主要是由高草取尿和草酸钙结晶在肾脏沉积所致。而结石患者尿液中bikunin的抑制活性明显低于正常人,这也许是尿石症发病的重要环节。bikunin是一个钙结合蛋白,与草酸钙晶体竞争性结合钙离子结合位点。当它与草酸钙晶体结合后。通过以下几种途径抑制晶体聚集生长①bikunin是通过静电作用来抑制钙离子结合到晶体上。由于HI-8蛋白质表面的正电位排斥阳离子,它能改变晶体附近的表面静电电位,使晶体附近的钙离子浓度降低;②bikunin与晶体结合后,引起草酸钙晶体和晶体表面基质蛋白内部结构的变化,这种异构作用引起Ca2+与晶体结合的过程发生变化,最终起到钙螯合剂的作用③草酸钙晶体在肾脏的沉积过程也是肾上皮细胞与草酸钙晶体之间相互作用的过程,bikunin通过包围草酸钙晶体,使肾上皮细胞与晶体之间作用减弱,保护肾上皮细胞,从而抑制草酸钙结石的形成。也有人认为尿中的高浓度bikunin可以通过进一步抑制草酸钙晶体的聚集而抑制品体生长。

Bikunin也许能通过与某些受体或GTP结合蛋白结合引起某些离子通道的失活,参与细胞内钙的调控,能够抑制嗜中性细胞和肌细胞的钙内流。bikunin中抑制胰蛋白酶的区域可能参与此过程,而胰蛋白酶结合区域内多种残基位点的突变有这种可能性。此外,Karmyama认为bikunin对草酸钙结晶体的抑制作用的评价主要是在体外实验中稀释尿中进行的,通常都是以没有其它蛋白质的存在为前提条件,但这不能类推机体内蛋白质在未稀释尿中的作用,因而Karmyama认为bikunin对结晶的作用也可能是通过与其它蛋白质之间的柏互作用,如抑制凝血酶原的分解,间接影响结晶的形成。




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