Zusammenfassung
Die Mineralien Kalzium und Phosphat sind für den Zellstoffwechsel aller
lebenden Organismen unverzichtbar. Beide Ionen kommen in biologischen
Flüssigkeiten normalerweise in millimolaren Konzentrationen vor. Dies
führt zu einem Löslichkeits- und Transportproblem, da
Kalziumphosphate in Wasser kaum löslich sind und leicht aus
übersättigten Lösungen ausfallen. Mineral-Chaperone
stabilisieren Mineral als Kolloid und ermöglichen so den Transport und
die Clearance nominell übersättigter Mineral-Lösungen.
Am Beispiel des Plasmaproteins Fetuin-A erklären wir die Rolle
systemischer Mineral-Chaperone, insbesondere bei gestörtem
Mineralstoffwechsel. Wir beschreiben den Stoffwechsel kolloidaler
Protein-Mineralkomplexen, die in Anlehnung an Lipoprotein-Partikel
Calciprotein-Partikel, kurz CPP genannt werden. Wir behandeln die Rolle von CPP
bei der physiologischen Knochenbildung und der pathologischen Kalzifizierung.
Wir nennen wesentliche Regulatoren von Ossifizierung und Kalzifizierung auf
Ebene der Gene, Proteine und Metaboliten. Zuletzt erörtern wir
mögliche Therapien von Kalzifizierung anhand eines hierarchischen
Modells von mineralinduziertem Stress.
Abstract
The minerals calcium and phosphate are essential for cell metabolism in all
living organisms. Both ions normally occur in biological fluids in millimolar
concentrations. This leads to a solubility and transport problem, as calcium
phosphates are poorly soluble in water and readily precipitate from
supersaturated solutions. Mineral chaperones stabilize mineral as a colloid,
allowing transport and clearance of nominally supersaturated mineral solutions.
Using the plasma protein fetuin-A as an example, we explain the role of systemic
mineral chaperones, particularly in the presence of impaired mineral metabolism.
We describe the metabolism of colloidal protein-mineral complexes, which we have
named calciprotein particles, or CPP, in reference to lipoprotein particles. We
address the role of CPP in physiological bone formation and pathological
calcification. We name key regulators of ossification and calcification at the
gene, protein, and metabolite levels. Last, we discuss potential therapies of
calcification using a hierarchical model of mineral-induced stress.
Schlüsselwörter
Biomineralisation - Kalzifizierung - Mineral Chaperone - Heterotope Ossifikation - Fetuin-A
Key words
Biomineralization - Calcification - Mineral Chaperones - Heterotopic Ossification - Fetuin-A