分解されたPorphyra yezoensis多糖体は、HK-2細胞を保護し、ナノコム結晶の毒性、接着、エンドサイトーシスを減少させる

Degraded Porphyra yezoensis polysaccharide protects HK-2 cells and reduces nano-COM crystal toxicity, adhesion and endocytosis.

• Hui Zhang
• Xin-Yuan Sun
• Xue-Wu Chen
• Jian-Ming Ouyang

抄録

ヒト近位尿細管上皮細胞(HK-2)におけるPolyphyra yezoensis多糖体(PYP)の分解物のナノシュウ酸カルシウム一水和物(COM)結晶の細胞毒性からの保護、およびCOM結晶の接着とエンドサイトーシスの制御について検討した。PYP1, PYP2, PYP3, PYP4の4つの分解画分が得られ、その分子量(Mws)はそれぞれ576.2, 49.5, 12.6, 4.02 kDaであった。PYP保護は結晶毒性を減少させ、細胞の形態や細胞骨格の破壊を防ぎ、活性酸素の産生やリソソームの完全性の低下を抑制し、オステオポンチンや膜貫通タンパク質(CD44)の発現を抑制した。PYPiは、ナノCOMによるHK-2細胞の接着とエンドサイトーシスを抑制した。エンドサイトーシスされたCOM結晶はリソソームに蓄積された。分子量が小さくなるにつれて、PYPの細胞損傷を抑制し、細胞の接着とエンドサイトーシスを阻害する能力が増加した。分子量が最も小さく、分子内水素結合が弱く、還元基が多いPYP4が最も優れた生物学的活性を示した。ＰＹＰｉは、結晶の細胞への酸化ダメージを軽減し、結晶の接着やエンドサイトーシスを阻害し、腎結石形成のリスクを低減することができる。したがって、PYP、特にPYP4は、シュウ酸カルシウム結石の形成および再発を抑制するためのグリーンドラッグとしての使用が可能である。

We studied the protection of degraded Porphyra yezoensis polysaccharide (PYP) on human proximal tubular epithelial cells (HK-2) from cytotoxicity of nano-calcium oxalate monohydrate (COM) crystal, and the regulation of adhesion and endocytosis of the COM crystal. Four degraded fractions, namely, PYP1, PYP2, PYP3, and PYP4, were successfully obtained, with molecular weights (Mws) of 576.2, 49.5, 12.6, and 4.02 kDa, respectively. PYP protection reduced the crystal toxicity, prevented the destruction of cell morphology and cytoskeleton, inhibited the production of reactive oxygen species and the decline of lysosomal integrity, and reduced the expression of osteopontin and transmembrane protein (CD44). PYPi inhibited the adhesion and endocytosis of HK-2 cells by nano-COM. Endocytic COM crystals were accumulated in the lysosomes. With decreasing molecular weight, the ability of PYP to reduce cell damage and inhibit cell adhesion and endocytosis increased. PYP4, which has the smallest molecular weight, weaker intramolecular hydrogen bonds and more reducing groups, showed the best biological activity. PYPi can reduce the oxidative damage of the crystal to the cell, inhibit the adhesion and endocytosis of the crystal, and reduce the risk of kidney stone formation. Therefore, PYP, especially PYP4, has potential for use as a green drug to inhibit the formation and recurrence of calcium oxalate stones.