地質(zhì)學(xué)家“跨界”揭秘腎結(jié)石結(jié)構(gòu)，提出預(yù)防和治療新方法

■本刊綜合

夏天是腎結(jié)石高發(fā)的時段。腎結(jié)石是由一些晶體物質(zhì)，如草酸、尿酸、鈣和有機物在腎臟長期堆積導(dǎo)致的，屬于泌尿系統(tǒng)的疾病，主要發(fā)病人群為青壯年男性，左右腎臟發(fā)病的概率無太大差異。

盡管令人痛苦，但科學(xué)家觀察腎結(jié)石橫切面時，發(fā)現(xiàn)一些結(jié)石非常漂亮，有的像水晶洞，有的像樹木的年輪。而且，它們與珊瑚礁或石灰?guī)r構(gòu)造類似，富含有機質(zhì)，擁有礦物質(zhì)的分層結(jié)構(gòu)。

Bruce Fouke教授是美國伊利諾伊大學(xué)香檳分校（University of Illinois Urbana-Champaign）的一名地質(zhì)學(xué)家，他帶領(lǐng)團隊把研究地球沉積的經(jīng)驗和方法應(yīng)用于腎結(jié)石的研究。近日，這支研究團隊和妙佑醫(yī)療國際（Mayo Clinic）的研究人員合作，在《自然》旗下的《Nature Reviews Urology》雜志上發(fā)表了一篇論文，詳細描述了腎結(jié)石沉積過程中的多個階段，并用高分辨率成像技術(shù)進行了記錄?；诮Y(jié)石處于的不同形成階段以及正在經(jīng)歷的化學(xué)過程建立了一種新的分類方案，并提出了可能的臨床干預(yù)措施。

腎結(jié)石形成

之前醫(yī)生們曾認為，腎結(jié)石是一下子形成的。然而Fouke教授從地質(zhì)學(xué)得到的分析結(jié)果正相反，腎結(jié)石并不是一次性全部結(jié)晶沉積，而是經(jīng)過多次部分溶解再重構(gòu)的過程?？刂频厍蛏掀渌匀缓凸こ汰h(huán)境中磷酸鹽、碳酸鹽和硅酸鹽沉積的基本過程，與控制人類腎結(jié)石形成的過程其實是一樣的，這些過程被稱為普遍生物礦化和成巖相變。

一個特別具有啟發(fā)性的發(fā)現(xiàn)是在腎結(jié)石形成的最初階段：一開始時結(jié)石只是小小的圓形礦物微球，類似于天然火山巖沉積物中瑪瑙形成的小球體。這些礦物微球繼而在腎臟組織中融合并形成更大且完美的幾何晶體。正常情況下這種微小的礦物質(zhì)沉積會被排出人體外，但當它們生長過快并繼續(xù)形成更大的結(jié)石時，就無法離開腎臟，導(dǎo)致人體病痛，甚至在某些情況下致命。

研究人員發(fā)現(xiàn)，至少50%體積的結(jié)石都自然地經(jīng)歷了部分溶解和重結(jié)晶的多次循環(huán)過程，從而形成了一種標志性的層狀晶體模式，與瑪瑙、珊瑚骨架和溫泉沉積物非常相似。

“跨界”開發(fā)治療新法

基于對腎結(jié)石形成的了解，研究作者概述了幾種可能的臨床干預(yù)措施和治療目標，從藥物靶點到改變飲食或補劑，這些都可能破壞驅(qū)動腎結(jié)石形成的化學(xué)和生物級聯(lián)反應(yīng)。他們希望生物學(xué)研究人員和臨床醫(yī)生能夠探索和測試這些選項。

為了進行測試，研究小組還開發(fā)了一種叫“GeoBioCell”的微流體檢測盒，旨在模擬腎臟錯綜復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。希望該設(shè)備不僅能加速研究，還能加速臨床診斷檢測和潛在療法的評估。

“最終，我們的愿景是每個手術(shù)室都配備一個小型的地質(zhì)實驗室。在那個實驗室里，你可以在幾分鐘內(nèi)對一塊石頭或石頭碎片進行非?？焖俚脑\斷，并獲得個性化的治療靶點，”Fouke說。