Morphological Inhibition of Calcium Oxalate Monohydrate by Osteopontin
การยับยั้งรูปร่างผลึกแคลเซียมออกซาเลตโมโนไฮเดรตโดยใช้ออสทิโอพอนติน
Keywords:
แคลเซียมออกซาเลต , การตกผลึก , ออสทิโอพอนติน , โรคนิ่วไต , กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด, Calcium oxalate, Crystallization, Osteopontin, Kidney stone, Scanning electron microscopyAbstract
ผลึกแคลเซียมออกซาเลต (CaOx) มีหลากหลายรูปแบบและรูปร่าง CaOx มีบทบาทสำคัญต่อกลไกทางชีวภาพของพืชและเป็นแหล่งก่อให้เกิดโรคนิ่วไต นิ่วไตประกอบด้วยผลึกแคลเซียมออกซาเลตโมโนไฮเดรต (COM) เป็นหลัก งานวิจัยนี้ได้ศึกษาการตกผลึก CaOx โดยใช้แคลเซียมคลอไรด์และโซเดียมออกซาเลตในสภาวะที่มีและไม่มีออสทิโอพอนติน (OPN) และผลของความเข้มข้นของ OPN และอัตราส่วนความเข้มข้นของ [Ca2+]/[C2O42-] ที่มีอิทธิพลต่อการก่อรูปร่างผลึกของ CaOx ผลึกที่เกิดขึ้นถูกจำแนกโดยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) และปริมาณ Ca2+ ในสารละลายที่ทำปฏิกิริยาถูกศึกษาโดยเครื่องอะตอมมิกแอบซอร์บชั่นสเปก-โตรสโคปี (AAS) ผลการศึกษาพบว่าความเข้มข้นของ OPN และอัตราส่วนความเข้มข้นของ [Ca2+]/[C2O42-] มีผลต่อรูปร่างผลึกของ CaOx ซึ่งพบหลัก ๆ คือ เฮกซะโกนอล ออกตะฮีดรอล และเดนไดรท์ ปริมาณ OPN ที่เพิ่มขึ้นมีผลต่อการเพิ่มขึ้นของผลึกแคลเซียมออกซาเลตไดไฮเดรต (COD) ซึ่งมีรูปร่างแบบออกตะฮีดรอล การศึกษานี้แสดงให้เห็นว่า OPN สามารถยับยั้งการเกิดผลึกชนิด COM และมีผลทำให้เกิดผลึกชนิด COD ในหลอดทดลอง Calciumoxalate (CaOx) can be crystallized in several forms and morphologies. CaOx plays a functional role in plant physiology and is a source of chronic human disease called kidney stone, being primarily composed of calcium oxalate monohydrate (COM) crystals. In this research, we investigated the crystallization of CaOx by the precipitation of calcium chloride and sodium oxalate in the absence and presence of osteopontin (OPN). The effects of OPN concentration and [Ca2+]/[C2O42-] ratio on CaOx crystal forms and morphologies were studied. The crystals were characterized by scanning electron microscopy (SEM), and the quantities of Ca2+ in aqueous solution were detected by atomic absorption spectrometry (AAS). The results show that OPN concentration and [Ca2+]/[C2O42-] ratio affected the crystal morphologies that mainly were hexagonal, octahedral and dendrite. Higher OPN concentration increased the formation of calcium oxalate dihydrate (COD) crystals as the octahedral shape. This research shows the property of OPN to inhibit the formation of COM crystals, and to promote the induction of COD crystals simultaneously in tube experiment as an in-vitro method.References
Bayless, K.J., Davis, G.E. & Meininger, G.A. (1997). Isolation and biological properties of osteopontin from bovine milk. Protein Expression and Purification, 9, 309-314.
Jung, T., Kim, W.S. & Choi, C.K. (2004). Biomineralization of calcium oxalate for controlling crystal structure and morphology. Materials Science and Engineering: C, 24, 31-33.
Mandel, N. (1994). Crystal-membrane interaction. Journal of the American Society of Nephrology, 5, S37-S45.
Mazzali, M., Kipari, T., Ophascharoensuk, V., Wesson, J.A., Johnson, R. & Hughes, J. (2002). Osteopontin-a molecule for all seasons. International Journal of Medicine, 95, 3-13.
Nimmannit, S., Malasit, P., Susaengrat, W., Ong-Aj-Yooth, S., Vasuvattakul, S., Pidetcha, P., Shayakul, C. & Nilwarangkur, S. (1996). Prevalence of endemic distal renal tubular acidosis and renal stone in the northeast of Thailand. Nephron Journals, 72(4), 604-610.
Oehlschlager, S., Fuessel, S., Meye, A., Herrmann, J., Froehner, M., Albrecht, S. & Wirth, M.P. (2009). Role of cellular oxalate in oxalate clearance of patients with calcium oxalate monohydrate stone formation and normal controls. Urology, 73, 480-483.
Pachana, K. (2008). The application of nanotechnology to study surface mechanism of dissolution and formation of kidney stone (calcium oxalate) with the inhibitory and/or accelerator substances. Research Report, Department of Chemistry, Faculty of Science, Burapha University, Thailand.
Petrova, E.V., Gvozdev, N.V. & Rashkovich, L.N. (2004). Growth and dissolution of calcium oxalate mono-hydrate (COM) crystals. Journal of Optoelectronics and Advanced Materials, 6(1), 261-268.
Qiu, S.R., Wierzbicki, A., Orme, C.A., Cody, A.M., Hoyer, J.R., Nanocollas, G.H., Zepeda, S. & De Yoreo J.J. (2003). Molecular modulation of calcium oxalate crystallization by osteopontin and citrate. Proceedings of National Academy of Sciences of the United States of America, 101(7), 1811-1815.
Sheng, X., Jung, T., Wesson, J.A. & Ward, M.D. (2004). Adhesion at calcium oxalate crystal surfaces and the effect of urinary constituents. Proceedings of National Academy of Sciences of the United States of America, 102(2), 267-272.
