Tăng tương tác giữa tinh thể và tế bào trong điều kiện đồng văn hóa tế bào ống thận và tế bào mỡ bằng hệ thống đồng văn hóa ngoại vi mô phỏng hội chứng chuyển hóa

Urolithiasis - Tập 42 - Trang 17-28 - 2013
Jun Ichikawa1, Atsushi Okada1, Kazumi Taguchi1, Yasuhiro Fujii1, Li Zuo1, Kazuhiro Niimi1, Shuzo Hamamoto1, Yasue Kubota1, Yukihiro Umemoto1, Yasunori Itoh1, Takahiro Yasui1, Noriyasu Kawai1, Keiichi Tozawa1, Kenjiro Kohri1
1Department of Nephro-urology, Nagoya City University Graduate School of Medical Sciences, Nagoya City, Japan

Tóm tắt

Chúng tôi đã thiết lập một hệ thống đồng văn hóa thử nghiệm cho các tế bào ống thận và tế bào mỡ nhằm điều tra cơ chế hình thành sỏi thận trong điều kiện hội chứng chuyển hóa (MetS) và xem xét sự tương tác giữa các tế bào này về mặt hình thái học và di truyền. Các tế bào M-1 và 3T3-L1 được nuôi cấy riêng lẻ (đối chứng, CON), với huyết thanh nuôi cấy 24 giờ từ mỗi loại tế bào được thêm vào loại tế bào còn lại (thay thế, RP) trong đĩa đồng văn hóa 2 lớp trong 24 giờ (transwell, TW). Các tế bào M-1 sau đó được tiếp xúc với tinh thể oxalat canxi monohydrat (COM), và số lượng tinh thể COM được gắn 14C được định lượng. Biểu hiện của các gen liên quan đến sỏi thận và tế bào mỡ đã được phân tích. Độ phóng xạ của các tinh thể COM dính chặt tăng đáng kể trong TW và tương đối cao hơn trong RP so với CON. Các tế bào M-1 thể hiện sự gia tăng đáng kể của adiponectin (Adipoq) trong RP và secreted phosphoprotein 1 (Spp1) trong TW so với CON trước khi tiếp xúc với tinh thể COM, và sự điều chỉnh giảm đáng kể của Spp1 trong TW và tăng điều chỉnh của yếu tố hoại tử khối u (Tnf), interleukin 6 (Il-6) và ligand chemokine (C–C motif) 2 (Ccl2) so với CON sau khi tiếp xúc với tinh thể COM. Các tế bào 3T3-L1 cho thấy sự gia tăng đáng kể của Spp1, Adipoq, Tnf-α, và Ccl2 so với CON. Các xét nghiệm miễn dịch liên kết enzyme của môi trường đồng văn hóa cho thấy TNF-α tăng đáng kể trong TW. Kết quả của chúng tôi nhấn mạnh tiềm năng cho các tương tác ngoại tiết giữa các tế bào ống thận và tế bào mỡ và gợi ý rằng điều kiện MetS có thể dẫn đến sự hình thành sỏi thận.

Từ khóa

#hội chứng chuyển hóa #tế bào ống thận #tế bào mỡ #tinh thể oxalat canxi #tương tác tế bào #sỏi thận

Tài liệu tham khảo

Curhan GC (2007) Epidemiology of stone disease. Urol Clin N Am 34:287 Taylor EN, Stampfer MJ, Curhan GC (2005) Obesity, weight gain, and the risk of kidney stones. JAMA 293:455 West B, Luke A, Durazo-Arvizu RA et al (2008) Metabolic syndrome and self-reported history of kidney stones. Am J Kidney Dis 51:741 Abate N, Chandalia M, Cabo-Chan AV Jr et al (2004) The metabolic syndrome and uric acid nephrolithiasis: novel features of renal manifestation of insulin resistance. Kidney Int 65:386 Maalouf NM, Cameron MA, Moe OW et al (2007) Low urine pH: a novel feature of the metabolic syndrome. Clin J Am Soc Nephrol 2:883 Borghi L, Meschi T, Guerra A et al (1999) Essential arterial hypertension and stone disease. Kidney Int 55:2397 Kohri K, Nomura S, Kitamura Y et al (1993) Structure and expression of the mRNA encoding urinary stone protein (osteopontin). J Biol Chem 268:15180 Evan AP, Coe FL, Rittling SR et al (2005) Apatite plaque particles in inner medulla of kidneys of calcium oxalate stone formers: osteopontin localization. Kidney Int 68:145 Okada A, Nomura S, Saeki Y et al (2008) Morphological conversion of calcium oxalate crystals into stones is regulated by osteopontin in mouse kidney. J Bone Miner Res 23:1629 Okada A, Yasui T, Fujii Y et al (2010) Renal macrophage migration and crystal phagocytosis via inflammatory-related gene expression during kidney stone formation and elimination in mice: detection by association analysis of stone-related gene expression and microstructural observation. J Bone Miner Res 25:2701 Hirose M, Yasui T, Okada A et al (2010) Renal tubular epithelial cell injury and oxidative stress induce calcium oxalate crystal formation in mouse kidney. Int J Urol 17:83 Yasui T, Itoh Y, Bing G et al (1999) Aortic calcification in urolithiasis patients. Scand J Urol Nephrol 41:419 Reiner AP, Kahn A, Eisner BH et al (2011) Kidney stones and subclinical atherosclerosis in young adults: the CARDIA study. J Urol 185:920 Bjorntorp P (1998) Abdominal obesity and the development of noninsulin-dependent diabetes mellitus. Diabetes Metab Rev 4:615 Wajchenberg BL (2000) Subcutaneous and visceral adipose tissue: their relation to the metabolic syndrome. Endocr Rev 21:697 Okamoto M, Kohjimoto Y, Iba A et al (2010) Calcium oxalate crystal deposition in metabolic syndrome model rat kidneys. Int J Urol 17:996 Xu H, Barnes GT, Yang Q et al (2003) Chronic inflammation in fat plays a crucial role in the development of obesity-related insulin resistance. J Clin Invest 112:1821 Maric C, Aldred G, Antoine AM et al (1996) Effects of angiotensin II on cultured rat renomedullary interstitial cells are mediated by AT1A receptors. Am J Physiol Renal Fluid Electrolyte Physiol 271:F1020 Chauvet MC, Ryall RL (2005) Intracrystalline proteins and calcium oxalate crystal degradation in MDCK II cells. J Struct Biol 151:12 Lieske JC, Leonard R, Toback FG (1995) Adhesion of calcium oxalate monohydrate crystals to renal epithelial cells is inhibited by specific anions. Am J Physiol 268:F604 Adelman RD (2002) Obesity and renal disease. Curr Opin Nephrol Hypertens 11:331 Axelsson J, Stenvinkel P (2008) Role of fat mass and adipokines in chronic kidney disease. Curr Opin Nephrol Hypertens 17:25 Udo K, Aoki S, Uchihashi K et al (2010) Adipose tissue explants and MDCK cells reciprocally regulate their morphogenesis in coculture. Kidney Int 78:60 Umekawa T, Tsuji H, Uemura H et al (2009) Superoxide from NADPH oxidase as second messenger for the expression of osteopontin and monocyte chemoattractant protein-1 in renal epithelial cells exposed to calcium oxalate crystals. BJU Int 104:115 Golledge J, Muller J, Shephard N et al (2007) Association between osteopontin and human abdominal aortic aneurysm. Arterioscler Thromb Vasc Biol 27:655 Coe FL, Evan AP, Worcester EM, Lingeman JE (2010) Three pathways for human kidney stone formation. Urol Res 38:147–160 Khan SR, Johnson JM, Peck AB et al (2002) Expression of osteopontin in rat kidneys: induction during ethylene glycol induced calcium oxalate nephrolithiasis. J Urol 168:1173 Yasui T, Fujita K, Asai K et al (2002) Osteopontin regulates adhesion of calcium oxalate crystals to renal epithelial cells. Int J Urol 9:100 Zeyda M, Gollinger K, Todoric J et al (2011) Osteopontin is an activator of human adipose tissue macrophages and directly affects adipocyte function. Endocrinology 152:2219 Yamauchi T, Kamon J, Waki H et al (2001) The fat-derived hormone adiponectin reverses insulin resistance associated with both lipoatrophy and obesity. Nature Med 7:941 Matsuda M, Shimomura I, Sata M et al (2002) Role of adiponectin in preventing vascular stenosis. The missing link of adipo-vascular axis. J Biol Chem 277:37487 Yamauchi T, Kamon J, Waki H et al (2003) Globular adiponectin protected ob/ob mice from diabetes and ApoE-deficient mice from atherosclerosis. J Biol Chem 278:2461 Fujii Y, Okada A, Yasui T, Niimi K, Hamamoto S, Hirose M, Kubota Y, Tozawa K, Hayashi Y, Kohri K (2013) Effect of adiponectin on kidney crystal formation in metabolic syndrome model mice via inhibition of inflammation and apoptosis. PLoS One 8:e61343 Hotamisligil GS, Arner P, Caro JF et al (1995) Increased adipose tissue expression of tumor necrosis factor-alpha in human obesity and insulin resistance. J Clin Invest 95:2409 Clark DL, Connors BA, Evan AP et al (2009) Localization of renal oxidative stress and inflammatory response after lithotripsy. BJU Int 103:1562 Clark DL, Connors BA, Evan AP et al (2011) Effect of shock wave number on renal oxidative stress and inflammation. BJU Int 107:318 Gustafson B (2010) Adipose tissue, inflammation and atherosclerosis. J Atheroscler Thromb 17:332 Umekawa T, Chegini N, Khan SR (2002) Oxalate ions and calcium oxalate crystals stimulate MCP-1 expression by renal epithelial cells. Kidney Int 61:105 Itoh Y, Yasui T, Okada A et al (2005) Examination of the anti-oxidative effect in renal tubular cells and apoptosis by oxidative stress. Urol Res 33:261 Aihara K, Ikeda Y, Yagi S et al (2010) Transforming growth factor-β1 as a common target molecule for development of cardiovascular diseases, renal insufficiency and metabolic syndrome. Cardiol Res Pract 2011:175381 Vuruskan H, Caliskan Z, Kordan Y et al (2005) Elevated plasma concentrations of transforming growth factor-beta 1 in patients with unilateral ureteral obstruction. Urol Res 33:465 Okada A, Yasui T, Hamamoto S et al (2009) Genome-wide analysis of genes related to kidney stone formation and elimination in the calcium oxalate nephrolithiasis model mouse: detection of stone-preventive factors and involvement of macrophage activity. JBMR 24:908 Kent JW Jr, Comuzzie AG, Mahaney MC et al (2004) Intercellular adhesion molecule-1 concentration is genetically correlated with insulin resistance, obesity, and HDL concentration in Mexican Americans. Diabetes 53:2691 Brake DK, Smith EO, Mersmann H et al (2006) ICAM-1 expression in adipose tissue: effects of diet-induced obesity in mice. Am J Physiol Cell Physiol 291:C1232 Gambaro G, D’Angelo A, Fabris A, Tosetto E, Anglani F, Lupo A (2004) Crystals, Randall’s plaques and renal stones: do bone and atherosclerosis teach us something? J Nephrol 17:774–777