HKC细胞损伤对草酸钙晶体成核和聚集的促进作用

采用H2O2对人肾小管上皮细胞(HKC)进行损伤. HKC损伤后,其活力降低,并表达骨桥蛋白(OPN). 损伤细胞促进草酸钙晶体的成核、聚集,并促进一水草酸钙(COM)晶体的形成,但对晶体生长的促进作用不明显. 本文结果提示,HKC细胞损伤后增加了肾结石形成的危险性.     

肾小管上皮细胞损伤及其诱导草酸钙晶体成核

肾上皮细胞损伤可促进肾结石形成.本文采用过氧化氢(H2O2)对人类肾小管上皮细胞(HKC)进行了氧化损伤,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)和倒置显微镜观察了HKC损伤前后的形态变化及其调控草酸钙(CaOxa)晶体成核、生长的差异;采用zeta电位分析仪检测了损伤前后HKC表面的zeta电位变化.结果表明,H2O2能明显地损伤HKC,降低细胞活性,且在H2O2浓度范围0.1～0.5mmol/L、作用时间0.5～1.5h内具有明显的剂量和时间的依赖性;使用0.5mmol/LH2O2作用1.5h可使HKC损伤达到饱和状态.HKC损伤程度增加后,其诱导的晶体数量显著增加,但晶体尺寸增加不明显(P0.05),表明损伤细胞诱导尿石症形成主要是增加晶体的成核位点而非促进晶体的生长.本文所建立的HKC氧化损伤的模型有助于进一步阐明CaOxa结石形成的细胞机制.     

肾上皮细胞损伤对草酸钙形成和黏附的影响

肾结石是病理性生物矿化的产物,其主要矿物为草酸钙。肾小管上皮细胞(REC)损伤在肾结石形成过程中起着关键作用。本文综述了REC损伤后膜表面表达的功能分子,特别是可促进晶体黏附的含酸性基团分子,包括磷脂酰丝氨酸、透明质酸、如骨桥蛋白、跨膜糖蛋白等;从分子和超分子水平上讨论了这些功能分子调控草酸钙成核、生长和黏附的机理及其影响因素;并提出了今后的研究方向。     

肾上皮细胞损伤使草酸钙晶体黏附增强的分子机制

研究了非洲绿猴肾上皮细胞(Vero)在损伤前后与一水合草酸钙(COM)和二水合草酸钙(COD)晶体的黏附作用及其引起的细胞反应,探讨了肾结石形成机理.COM和COD晶体与损伤细胞的黏附加重了细胞的过氧化损伤程度,导致损伤细胞的活力进一步降低,乳酸脱氢酶(LDH)释放量和活性氧(ROS)进一步增加,坏死细胞数量进一步增多,细胞体积缩小,并出现凋亡小体.COM晶体对细胞的损伤能力显著大于COD晶体.扫描电子显微镜(SEM)观测结果表明,损伤组Vero与COM微晶的黏附作用显著强于对照组,且能促进COM微晶的聚集.共聚焦显微镜观测结果表明,Vero损伤后,其表面表达的晶体黏附分子透明质酸(HA)显著增加,HA分子是促进微晶黏附的重要原因.细胞表面草酸钙的黏附量和晶体聚集程度与细胞的损伤程度成正相关.本文结果从分子和细胞水平上提示,细胞损伤是导致草酸钙肾结石形成的重要因素.     

修复前后Vero细胞调控草酸钙晶体生长的差异

采用扫描电子显微镜(SEM)和流式细胞仪等多种方法研究了降解大豆多糖(SPS)对损伤的非洲绿猴肾上皮细胞(Vero)的修复作用;研究了修复前后Vero调控草酸钙(CaOxa)晶体形成的差异。经H2O2氧化损伤的Vero在被SPS修复后,其细胞活力、细胞外SOD活性及细胞内线粒体膜电位均增加,细胞形态逐渐恢复到接近正常细胞。在诱导草酸钙(CaOxa)晶体生长过程中,修复细胞可以减少棱角尖锐的一水草酸钙(COM)晶体生成,诱导更多的二水草酸钙(COD)晶体。三种状态Vero诱导的晶体尺寸从小到大顺序为:正常细胞<修复细胞<损伤细胞。本文结果表明,降解大豆多糖可以修复受损伤的Vero细胞,降低肾结石形成的危险性,提示SPS有可能是一种潜在的绿色防石药物。     

非洲绿猴肾上皮细胞的损伤模型及其对草酸钙生长的调控作用

采用H₂O₂对非洲绿猴肾上皮细胞(Vero)进行了损伤, 通过检测细胞存活率、培养基中超氧化物歧化酶(SOD)浓度、丙二醛(MDA)释放量和细胞表面晶体粘附分子骨桥蛋白(OPN)的表达量变化, 检测了细胞的损伤程度. H₂O₂对Vero细胞的损伤作用呈现时间依赖性和浓度依赖性|细胞损伤后, MDA释放量增加, SOD浓度降低, OPN表达量显著增加, 导致粘附的晶体量增加. 利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)研究了细胞损伤前后对草酸钙(CaOxa)晶体生长的调控作用. 对照组细胞诱导生成的CaOxa晶体棱角圆钝, 同时含有一水草酸钙(COM)和二水草酸钙(COD)晶体|而损伤细胞诱导生成的晶体形状不规则, 棱角尖锐, 主要为COM晶体, 因此, 细胞损伤后增加了草酸钙结石形成的危险性. 所建立的Vero细胞氧化损伤模型有助于从细胞水平上阐明草酸钙结石的形成机制.     

缺陷LB膜诱导草酸钙晶体环图形形成

利用存在缺陷的LB膜来模拟受损伤的肾上皮细胞膜, 研究了膜缺陷的微结构及其影响一水草酸钙(COM)晶体成核、生长、沉积图形和黏附的分子机制. 二棕榈酰磷脂酰胆碱(DPPC)LB膜经草酸钾处理后可形成圆形缺陷, 并诱导COM微晶排列成环状图形, 相比之下, 没有经草酸钾处理的LB膜只诱导零散的六边形COM晶体生成. 随着生长时间增加, 环内单个COM晶体的尺寸明显增加, 空心的环状晶体图形倾向于转变为实心的圆形图形, 且小尺寸(5~20 mm)的圆形晶体图案数量增加. 本结果有助于在分子和超分子的水平上进一步了解肾上皮细胞膜损伤后诱导肾结石形成的分子机制.     

二水草酸钙的形成及其对尿路结石的防治

二水草酸钙(COD)是泌尿系结石的主要成分之一,其成核、生长和聚集过程与尿石的形成密切相关。本文结合我们近年来的工作,综述了生物膜及其模拟膜对COD的调控作用,尿大分子、焦磷酸盐、多磷酸盐、柠檬酸、酒石酸及表面活性剂等尿小分子的诱导作用,过饱和度、化学计量条件、pH值、离子强度、温度等体系参数对COD形成的影响;讨论了COD的形貌、晶面电荷及其与细胞膜粘附的研究进展。从临床上预防和治疗草酸钙结石的角度,综述了有利于COD形成的因素。     

LB膜诱导下草酸钙晶体的生物矿化研究

草酸钙（CaC２O４）结石是生物体内异常矿化形成的产物，是泌尿系结石的主要组成部分犤１犦。它形成于泌尿系统中尿路表皮细胞上犤２犦。磷脂的Langmuir－Blodgett（LB）膜是生物细胞膜的简化模拟体系犤３犦。用磷脂LB膜作为模板来研究CaC２O４晶体的形成过程，比在水溶液中更能接近CaC２O４结石在生物体内细胞膜表面形成的真实情况，将有助于对尿路结石的形成及防治的研究犤４犦。尿大分子硫酸软骨素A（C４S）存在于尿液中，但不存在于CaC２O４结石中。在结石病人尿液中C４S的含量明显低于正常人尿液中的含量，因此推测其在体内…     

不同晶相的草酸钙晶体引起肾上皮细胞的毒性差异

采用扫描电子显微镜(SEM)、激光共聚焦显微镜(LSM)、流式细胞仪、电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)等方法比较研究了尺寸约1.2μm的一水草酸钙(COM)和二水草酸钙(COD)晶体对非洲绿猴肾上皮细胞(Vero细胞)的损伤差异。COM和COD均能引起Vero细胞的细胞活力和超氧化物歧化酶(SOD)活力降低、丙二醛(MDA)含量升高以及碘化丙啶(PI)红染细胞数目增多,且均呈现浓度依赖性。在相同晶体浓度时,COM的细胞毒性明显比COD强,引起细胞表面表达的粘附分子透明质酸(HA)比COD多,粘附量也显著增加。相比于COM晶体,Vero细胞更容易内吞COD晶体。COM与COD晶体对肾上皮细胞的毒性差异与晶面的离子密度以及细胞与晶体间的静电作用等因素密切相关。本文结果将有助于从分子水平上和细胞水平上阐释草酸钙结石的形成机理。     

Promotion on Nucleation and Aggregation of Calcium Oxalate Crystals by Injured African Green Monkey Renal Epithelial Cells

The purpose of this work was to detect the properties of African green monkey renal epithelial cells (Vero) after oxidative injury and to study the mediation of the injured Vero on aggregation and formation of calcium oxalate crystals. This injury model was induced by 0.15 mmol/L H₂O₂ according to the pretest evaluation. The results suggested that H₂O₂ could injure Vero significantly and decrease cell viability in a time‐dependent manner for exposure time of 0.5–2 h. After cell injury, the indexes connected with oxidative injury changed. The malondialdehyde (MDA) content and osteopontin (OPN) expression increased, while superoxide dismutase (SOD) level decreased. It resulted in the increase of both the amount of CaOxa crystals and the degree of crystal aggregation on the injured cells. This work indicated that injured cells promoted the formation of calcium oxalate monohydrate (COM) crystals, thus increased the risk of formation of urinary stone.     

不同纵横比一水草酸钙晶体的合成、表征、吸附性能及其对肾上皮细胞的毒性差异

合成了长宽比分别为1∶2、1∶3、1∶4和1∶5的4种一水草酸钙(COM)晶体COM-1∶2、COM-1∶3、COM-1∶4和COM-1∶5,采用X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜(SEM)、ζ电位仪和比表面测试仪等对其理化性质进行了表征。SEM图片显示晶体的宽度相近,但长度分别为(3±0.3)μm、(5.2±0.3)μm、(7.0±0.7)μm和(8.8±1.2)μm。随着反应温度升高,生成的晶体长度变长;搅拌速度越大,生成的晶体尺寸越小;随着添加剂明胶的浓度减小,COM晶体的(101)面被拉长。细胞活力、细胞总死亡率和活性氧检测表明,不同长宽比COM对人肾近端上皮细胞(HK-2)的毒性大小为COM-1∶2>COM-1∶3>COM-1∶4>COM-1∶5>对照组,SEM检测证明4种COM晶体均能够黏附到细胞表面。毒性差异与以下各原因呈正相关：晶体大比例的(101)晶面、大的比表面积、大的细胞-晶体剪切应力。     

不同晶相的草酸钙晶体引起肾上皮细胞的毒性差异

采用扫描电子显微镜(SEM)、激光共聚焦显微镜(LSM)、流式细胞仪、电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)等方法比较研究了尺寸约1.2 μm的一水草酸钙(COM)和二水草酸钙(COD)晶体对非洲绿猴肾上皮细胞(Vero细胞)的损伤差异.COM和COD均能引起Vero细胞的细胞活力和超氧化物歧化酶(SOD)活力降低、丙二醛(MDA)含量升高以及碘化丙啶(PI)红染细胞数目增多,且均呈现浓度依赖性.在相同晶体浓度时,COM的细胞毒性明显比COD强,引起细胞表面表达的粘附分子透明质酸(HA)比COD多,粘附量也显著增加.相比于COM晶体,Vero细胞更容易内吞COD晶体.COM与COD晶体对肾上皮细胞的毒性差异与晶面的离子密度以及细胞与晶体间的静电作用等因素密切相关.本文结果将有助于从分子水平上和细胞水平上阐释草酸钙结石的形成机理.     

Biofilm Medium Chemistry and Calcium Oxalate Morphogenesis

The present study is focused on the effect of biofilm medium chemistry on oxalate crystallization and contributes to the study of the patterns of microbial biomineralization and the development of nature-like technologies, using the metabolism of microscopic fungi. Calcium oxalates (weddellite and whewellite in different ratios) were synthesized by chemical precipitation in a weakly acidic environment (pH = 4–6), as is typical for the stationary phase of micromycetes growth, with a ratio of Ca²⁺/C₂O₄²⁻ = 4.0–5.5, at room temperature. Additives, which are common for biofilms on the surface of stone in an urban environment (citric, malic, succinic and fumaric acids; and K⁺, Mg²⁺, Fe³⁺, Sr²⁺, SO₄²⁺, PO₄³⁺ and CO₃²⁺ ions), were added to the solutions. The resulting precipitates were studied via X-ray powder diffraction (XRPD), scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDXS). It was revealed that organic acids, excreted by micromicetes, and some environmental ions, as well as their combinations, significantly affect the weddellite/whewellite ratio and the morphology of their phases (including the appearance of tetragonal prism faces of weddellite). The strongest unique effect leading to intensive crystallization of weddellite was only caused by the presence of citric acid additive in the medium. Minor changes in the composition of the additive components can lead to significant changes in the weddellite/whewellite ratio. The effect of the combination of additives on this ratio does not obey the law of additivity. The content of weddellite in the systems containing a representative set of both organic acids and environmental ions is ~20 wt%, which is in good agreement with natural systems.