A kalcifikáció szabályozása

A fetuin-A-ról szóló első közlésekben is kimutatták, hogy a molekula felhalmozódik a mineralizált szövetekben, így a csontban [12, 14] és a dentinben [58]. A kalciumtartalmú kristályokhoz való affinitás erősségét jellemzi, hogy (több lépés mellett) hidroxiapatit kromatográfiás oszlopon lehetett izolálni humán szérumból [59].

A fetuin alkotja az emlős csontok nem-kollagén állományának egynegyedét [14]. A kollagén után a legnagyobb mennyiségben van jelen a plazmában és kalcium-kötő képessége a csont- és porcképződéshez alapvető [30, 60].

A csontszövet AHSG tartalma az életkorral változik: magzati korban a legnagyobb [274], gyermekkorban lényegesen nagyobb, mint felnőttkorban [78]; az arány 7:3:1 [214].

Már a korai klinikai megfigyelések is arra utaltak, hogy a szérum fetuin-A koncentrációja és a csont turnovere között mind fiziológiás, mind patológiás viszonyok mellett szoros kapcsolat van. Osteogenesis imperfectában a csontszövet [61] és a szérum [51, 62] fetuin-A szintje szignifikánsan magasabb az azonos életkorú egészséges egyénekéhez képest.

Tumoros csontáttétekben szenvedő betegekben [63] és Paget-kórban alacsony szérumszintet figyeltek meg [14, 64, 65], mely negatívan korrelált a szérum alkalikus foszfatáz aktivitással és difoszfonát vagy calcitonin kezelésre normalizálódott [14, 64]. Ez utóbbi betegségben a csontmátrix fetuin-A tartalmát is emelkedettnek találták [65].

Osteopetrosisban viszont lényegesen alacsonyabb a csontszövet fetuin-A tartalma [65].

A molekulának a mineralizációban betöltött szerepére Jahnen-Dechent és mtsainak knock-out egereken végzett munkája derített fényt. A fetuin-A (AHS) génre knock-knock-out egerek túléltek, sőt, fertilisek voltak. Ugyanakkor a vad egértörzzsel ellentétben vérsavójuk nem gátolta in vivo az apatitképződést már a heterozigótákban sem. Homozigótákban extraosszeális kalcifikáció jelent meg a lágyszövetekben, a vesében, a tüdőben és a szívizomban [1]. Az AHS génre knock-out egereknek a növekedési lemezek korai mineralizációja miatt megrövidült hosszú csöves csontjaik vannak [1, 66]. Később kiderült, hogy nem a fetuin-A az egyetlen kalcifikációt gátló molekula, az oszteopontin és a matrix Gla protein (MGP) is hasonló tulajdonságú [22]. A fetuin-A a szérum kalcifikációt gátló hatásának feléért felelős [67]. A fetuin-A több módon gátolja a nemkívánatos kalcifikációt.

A fetuin-A kalciprotein monomer formájában képes megkötni a kalciumot. A primer kalciprotein partikulumok (CPP-k) 30–150 nm átmérőjű, gömb alakú részecskék, melyek 18%-ban amorf kalciumfoszfátot, 80%-ban fetuin-A-t és 2%-ban MGP-t tartalmaznak [68].

Ásványianyag-tartalmuk kevésbé strukturált. A kalciumfoszfát kristálymaghoz kötődik és ezáltal a további kristálynövekedést gátolja [69]. Stabilizálja a kalciprotein részecskéket: a 100–150 nm átmérőjűek legalább 24 óráig nem növekednek tovább [70]. Ugyanakkor nincs hatással a mineralizációs magok képződésére, viszont megelőzi azok gyors növekedését és aggregációját, ezáltal precipitációjukat [22]. Ezen túlmenően elősegíti a

reticuloendotheliális rendszer (RES) általi opszonizációjukat, mielőtt elérik a precipitációt eredményező nagyságot (1.6.1. ábra) [71].

Az elsődleges CPP-k sorsa kétféle lehet: vagy a reticuloendotheliális rendszer (RES) scavenger mechanizmusai eltávolítják őket, ezáltal nem rakódnak le és nem lesz kalcifikáció, vagy ha ez nem következik be, másodlagos CPP-vé növekednek.

A másodlagos CPP-k tű alakú, az elsődleges CPP-khez képest tömöttebb képződmények, melyekben a kalcium hidroxiapatit kristály formájában van jelen. A fetuin-A mellett albumint és savi fehérjéket is tartalmaznak [32, 72]. A molekula védi a mineralizációs fázist, lehetővé teszi a stabil CPP részecskék kialakulását, transzportját és eliminációját [21].

Ez a tulajdonsága nemcsak a szérumban, hanem a vizeletben lévő fetuin-A-nak is megvan [73]. Bár a veseköves betegek szérum fetuin-A koncentrációja nem különbözik az egészségesekétől [74], alacsonyabb vizelet fetuin-A koncentrációt írtak le a nem vesekövesekhez képest [74, 75], sőt a veseparenchymában, a nephronokban végig csökkent fetuin-A expressziót mutattak ki immunhisztokémiai vizsgálattal [74].

1.6.1. ábra. Az elsődleges és másodlagos kalciprotein (CPP) részecskék. Az elsődleges CPP részecskék (A) gömb alakúak, kevésbé strukturáltak. Az ásványi kötegeket fetuin-A veszi körül. A másodlagos kalciprotein részecskék (B) elnyújtottak, a rendezett kristályos ásványi magot veszi körül a fetuin-A. A szekunder CPP atherogén hatásához annak a primerhez képest magasabb apolipoprotein A4, E és C3 tartalma is hozzájárul. Forrás: [22, 76].

Reynolds vizsgálatai világítottak rá, hogy a fetuin-A kulcsszerepet játszik a humán éreredetű simaizomsejtek (VSMC) vezikulum-mediálta kalcifikációjának gátlásában, ezáltal enyhíti a kalcium túlterhelés káros hatásait a kalcifikálódó vezikulák mozgásakor, ily módon indirekt módon gátolva az apoptosist [77]. A szérumból származó molekula együtt fordul elő a kalcifikált simaizomsejtekkel in vitro és az elmeszesedett artériákkal in vivo. A molekula dózisfüggő módon gátolja az érfal simaizomsejtek emelkedett extracelluláris ásványi ion koncentráció által kiváltott meszesedését. Ez részben az apoptózis és a kaszpáz út gátlásával valósul meg. A fetuin-A-t felveszik az érfal simaizomsejtei és intracelluláris vezikulumokban tárolják. A fetuin-A az apoptotikus és élő ér-simaizomsejtek vezikulumaiból történő felszabadulással szekretálódik. A vezikulumokról ismert, hogy a kristálymagképződés fészkei. A fetuin-A jelenléte a vezikulumokban meggátolta a kalciumfoszfát kristályok képződését. Ezen túlmenően a fetuin-A fokozta a vezikulumoknak az érfal simaizomsejtek által történő fagocitózisát. Az intracelluláris kalcium koncentráció emelkedése számos enzim (foszfolipáz, proteáz, endonukleáz) aktivációjával jár, és ez a folyamat apoptózishoz vagy nekrózishoz vezet, melyet a fetuin-A csökkenteni képes [78]. A fetuin-A a fibrózis és a csontképződés folyamatában kulcsszerepet játszó TGF-β és a BMP megkötésével is szabályozza a csontképződést [79, 80].

A kalcifikáció gátlása az 1. cisztatin doménhez (D1) kötött. Ezen a doménen található a Ca-kötőhely és attól C-terminális irányban a TGF-β Ca-kötőhely is.

Mindezek alapján a fetuin-A egyik legfontosabb funkciója a mineralizációs fázis védelme, a fölösleges kalcium és foszfor megkötése a fiziológiásan nem mineralizálódó szövetekben, valamint a kalcium és a foszfor csontokba történő szállítása („mineral chaperone” szerep) [72, 81]. Emberben teljes fetuin-A hiányos állapotot eddig nem találtak [82].