Sci Rep：惊人发现！你的肾结石可能正在“谱写”每天的健康史
2018-09-16 佚名 中国生物技术网
目前，全球有超过10％的人患有肾结石，男性发病多于女性，且多发生于青壮年。已知肾结石通常与包括糖尿病、高血压和肥胖等其他重大健康问题相关。这些结石中近70％主要由草酸钙组成，草酸钙是一种以前被认为在肾脏中不溶的矿物质。最近一项新研究表明，肾结石从地质学的意义上来讲就是石头。
目前，全球有超过10％的人患有肾结石，男性发病多于女性，且多发生于青壮年。已知肾结石通常与包括糖尿病、高血压和肥胖等其他重大健康问题相关。这些结石中近70％主要由草酸钙组成，草酸钙是一种以前被认为在肾脏中不溶的矿物质。最近一项新研究表明，肾结石从地质学的意义上来讲就是石头。
这是一个由地质学家、显微镜学家和医学博士组成的跨学科研究团队，他们发现了肾结石的惊人特征。这些传统上被认为是均质元素的结晶块实际上是逐层形成的，就像任何天然或人工矿化作用一样。
然而，更重要的是该团队报告称，在整个生命周期中，肾结石会部分溶解并重新形成，这一发现有助于开发新的非侵入性治疗方法。
研究显示，肾结石由一层层富含钙的物质形成，这与自然界中的其他矿化作用非常类似，比如珊瑚礁、钟乳石或石笋、还有与温泉相关的结构或地下油田等。这与人们通常的认知不符合，即肾结石与自然界中的石头不同，是同质的且永不会溶解。
这项研究的通讯作者，美国伊利诺伊大学的地质微生物学教授Bruce Fouke解释说：“这与医生在医学培训中的所学知识相反。我们发现，肾结石会经历生长-溶解-生长-溶解的动态过程。这意味着，未来某天我们可以通过干预手段使肾结石在患者的肾脏中完全溶解，而这对于今天的大多数医生来说是不可能的。”
这项研究结果得益于新的成像技术，使研究人员能比以前更加详细地观察肾结石，并且他们还使用了一系列更广泛的光学和电子显微技术来完成这项研究。为了让读者更直观地感受到该研究所使用的显微技术的复杂性，下面介绍一下该团队都使用了哪些技术：包括亮场成像、相位对比成像、偏振成像、共焦成像、荧光成像和电子显微镜，还有将这些方法结合的技术，顶部还用了X射线光谱法。
Fouke评论道：“鉴于我在地球物理学方面的学术背景，对于我个人来说真正兴奋的是这些成像技术在传统上都是地质学和其他地球科学的领域。虽然它们在这些领域很常见，但是还从未被真正用于研究活体生物体内的矿化作用，比如肾结石和胆结石。”
该团队在成像过程中使用的紫外线也非常有用，因为该技术使得特定的矿物质或蛋白质在合适的波长下产生荧光，从而可以在显微镜下快速准确地识别这些元素。一种相对较新的名为Airyscan超分辨率显微技术，也让研究团队能够获取一些令人难以置信的140纳米分辨率的肾结石结构：
COD=二水合草酸钙;COM=一水草酸钙;UA=尿酸;HSE=事件的历史顺序
Fouke解释说：“这些肾结石不仅是毫无价值的结晶块，它还记录了肾脏每分每秒的健康状况和功能情况。”
这些图片表明，肾结石最初是微小的二水合草酸钙的微小结晶，它也被称为草酸钙石（Weddellite）。这些晶体可能会失去一些水分，这取决于体内的环境，然后会转化成为草酸钙水合物（矿物草酸钙石）。这听起来有点像宠物小精灵的名字。
在肾结石形成的早期阶段，这些晶体会结合在一起形成不规则团块。有机物质和其他矿物质会逐层地附着在这些团块上，形成一个外壳。这个过程对于地质学家来说非常熟悉。
这些层次的出现还使得研究团队能够重现肾结石的发育历史，就像研究地质构造一样。这些层中的间隙表明肾结石的特定部分（通常是内部二水合物晶体）在过去曾经溶解过。这些间隙随后被草酸钙一水合物晶体填充。
Fouke说：“在地质学中，层次意味着某些更古老的物质位于年轻物质下面。每一层既可能在很短时间也可能在很长时间内形成。因此，一颗肾结石就能够代表完整的一系列事件，这些事件对于解析肾结石疾病的历史来说非常重要。”
该研究还表明，肾结石并不仅仅是一块稳定的结晶，它其实是一系列矿物质和有机物质在肾脏中的意外“相遇”。肾结石还是非常有活力的，它们不断发展，很可能记录了人体内部的历史。
该论文写道：“根据粗略估计，这些微小的层可能是在一天、几个小时、甚至是几分钟内形成的。如果真是如此，那么未来我们可以在临床条件下‘读取’肾结石，作为一种前所未有的超级详细的活体人类肾功能和动态生化反应的记录。”
该研究已发表在9月13日的《Scientific Reports》上。
原始出处：
Mayandi Sivaguru, Jessica J. Saw, James C. Williams Jr., et al. Geobiology reveals how human kidney stones dissolve in vivo. Scientific Report. 13 September 2018.
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