肾钙素是尿石形成的抑制剂？

肾钙素是尿石形成的抑制剂？首先需了解何为肾钙素。肾钙素的研究开始于1978年，当时Nakagawa与其同事们从正常人尿液中分离出一种酸性多肽，具有抑制草酸钙晶体生长的作用，起初将它称为糖蛋白晶体生长抑制剂(GCI)。Ito等从人及9种脊椎动物的尿、肾组织、肾细胞培养液、草酸钙结石中提纯并正式命名肾钙素（Nephroealcin，NC)。

NC是一种含有γ梭基谷氨酸残基(GLa)的酸性糖蛋白，能抑制草酸钙结石形成过程中的成核、生长与聚集这三个主要环节。早期对NC的研究是从人类尿液开始的，因此推测NC来源于肾脏。用高度纯化的NC免疫家兔后所得的抗血清MN1进行免疫组化研究表明，NC的产生部位在肾脏近曲小管和亨利氏拌升支粗段，这两个部位的免疫着色程度相同，而且主要位于细胞的顶端、刷状缘与基膜侧。用纯化后的NC进行生化分析表明，这是一种分子量为1.4x104道尔顿(Dal)的糖蛋白，在尿液中可形成二聚体、三聚体和四聚体。在聚合物中含有钙、镁和磷酸盐，钙镁之比为6:1，二价离子钙和镁的存在与NC单体相互聚体有关，而磷酸盐则可能与NC的抑石作用有关。

肾钙素是一种酸性糖蛋白，以物理性吸附结合到晶体表面。结石病人尿NC中酸性氨基酸总量低于正常NC，碱性总量高于正常。NC是尿中COM结晶生长聚集的主要抑制物，其机理为具有稳定双极性结构的NC分子通过羟基和磷酸基同晶体表面特殊位点暴露的离子结合，包裹其上，分子中非极性端朝外，防止草酸钙晶体进一步生长和互相聚集。结石病人由于尿NC分之中缺少Gla及氨基酸组成的异常，导致分支构型发生改变。正常NC蛋白是尿中天然存在的一水草酸钙(COM)结晶成核、生长、聚集的主要抑制物。

结石病人尿和草酸钙结石中NC，由于分子中缺少γ梭基谷氨酸(Gla)结构发生改变，抑制活性明显减弱。研究表明，NC单体中碳水化合物占10.3%，均为已糖和已糖胺，包括果糖、甘露糖、半乳糖、葡萄塘、半乳糖胺、葡萄糖胺和N--乙酞神经氨酸等，而不含葡萄糖醛酸，其糖链也不象GAGS分子中糖基片段的简单重复。NC单体的氨基酸组成中25%为酸性氨基酸，包括谷氨酸、天冬氨酸和GLa，与目前已知的314种蛋白质相比是极其少见的。由于NC分子中碱性氨基酸和芳香族氨基酸相对较少，用Coomassie蓝法染色则较难显示，而用改良银染法则可精确到2~3ug水平。

应用Lauda薄膜天平法研究发现NC具有较强的表面活性，它在缓冲液表面所形成的不溶性单分子层。每个NC单体含有2--3个GLa残基，而GLa末端又有两个梭基，将NC分子表面的亲水基团与疏水基团明确分开使之表现出良好的极性特征。在分离纯化NC的过程中，将尿液用大量去离子水透析后，尽管除去了30~40%的Lowry反应阳性的物质如某些蛋白质、多肤和氨基酸以及全部小分子物质包括构椽酸和焦磷酸等，而尿液抑制晶体生长的活性仅丧失了10%左右，说明尿液中不被透析的大分子物质如NC占全尿抑制活性的绝大部分。

草酸钙晶体的生长与晶体表面所暴露的生长部位有关。NC具有良好的吸附于晶体表面的能力，而且这种吸附作用与抑制晶体生长的活性呈平行关系。Hess等在体外试验中应用分光光度技术研究了NC对草酸钙晶体(COM)聚集的影响，发现NC具有较强的抑聚作用，并且呈浓度依赖性，溶液pH值和离子强度的变化对NC的作用无明显影响。虽然NC可以逆转COM表面的Zeta电位，但是Zeta电位的改变与聚集抑制作用却无明显相关性，当NC浓度超过0.1uM后，Zeta电位则不会改变。应用种晶技术，Asplin等[9]发现NC可以抑制COM的次级成核现象。当向草酸钙过饱和溶液中加人种晶和NC后，钙的消耗明显下降;当NC浓度为0.2uM时，抑制分数为0.42，如果将NC浓度增加到0.5uM时，则完全抑制，其抑制分数为1。此时电镜下可见种晶表面无雏晶附着。研究表明NC分子的轴向比为6:I，并且富含酸性氨基酸及GLa，使其具有较强的表面活性。NC通过其梭基和磷酸盐基团吸附于晶体表面，然后发生结构的变化，暴露出疏水基团而阻止晶体的生长与聚集，GLa所形成的结构可能与冷水鱼血中抗凝肤的:螺旋结构的功能有相似之处。

NC碳水化合物中不含葡萄糖醛酸，也没有糖基片段的简单重复，故而与葡胺聚糖有明显区别。虽然尿液中存在分子量为6.5kD的NC聚合物，与白蛋白(ALB)的分子量(6.8kD)相近。Worcester等研究从正常人尿液中纯化的NC与ALB和TH蛋白的区别在SDS聚丙烯凝胶电泳和DEAE高效液相色谱中，NC与ALB和THP的相对迁移率和洗脱峰特征有着显著不同，在直接酶联免疫试验中，纯化NC的兔抗血清与ALB和THP无明显反应，THP单克隆抗体与NC也无反应。在竞争性酶联免疫试验中，THP对NC与其抗血清的结合无影响。NC能吸附于COM表面，而THP则不能，即使浓度高达6uM也不能抑制COM的生长。然而，从尿石症患者尿液和肾结石基质中分离出的NC与正常人尿液NC相比具有相同的分子量和相似的生化组成，同样含有较丰富的酸性氨基酸，但却缺乏GLa，在液气交界面表现出的表面活性也明显弱于正常NC。尿石症患者尿液NC所形成的单分子层其最大崩溃压仅为正常NC的一半，而结石NC则不能形成稳定的单分子层。在体外试验中，结石患者的尿液NC抑制COM生长的作用较弱，NC与晶体的复合物也不稳定，其中有一半的NC其解离常数仅为正常NC的二十分之一。另外，结石患者的尿液NC抑制COM聚集的作用也仅正常NC的十分之一，而且逆转COM表面Zeta电位的能力也下降。在研究NC抑制草酸钙次级成核的试验中，结石患者的尿液NC的抑制分数为0.38，而正常NC则为1。结石患者的尿液NC抑石作用的上述差异可能与其分子中缺乏Gla有关[4]。蛋白质分子中Gla的修饰有赖于VitK的参与，是否尿石症患者肾细胞合成NC的某个环节存在缺陷倘需进一步研究。

NC是一种由肾小管细胞合成的富含酸性氨基酸的尿液糖蛋白，可能是尿石形成的生理性抑制剂，能抑制尿石形成的成核、生长与聚集这三个主要环节。尿石症患者NC存在分子缺陷，无GLa残基，使其表面活性以及抑石作用明显下降，但是目前还不清楚NC的亚细胞水平合成部位和抑石作用的确切机理。