以地质学家的角度看待肾结石
近日，美国伊利诺伊大学香槟分校、梅奥诊所及其他机构的研究人员在《Nature Reviews Urology》杂志上发表了一篇论文，描述了肾结石的地质特征，勾勒出了肾结石形成的过程，建立了一个新的分类方案，并提出了可能的临床干预措施。
伊利诺伊大学的地质学教授Bruce Fouke表示：“肾结石的形成过程是整个自然界中形成石头的自然过程的一部分。我们正将地质学、生物学和医学结合起来，一步一步地绘制肾结石形成的全过程。这个路线图有助于开发出更有效且有针对性的临床干预措施。”
根据美国国家肾脏基金会的数据，肾结石是一个痛苦的问题，每十个成年人中就有一个会患上肾结石，每年美国约有50万人因此被送往急诊室。然而，人们对肾结石形成的地质机制还知之甚少。
Fouke小组先前的研究发现，肾结石的形成方式与自然界中的石头相同：它们不是一次结晶，而是部分溶解并再次形成，这与医生认为肾结石突然形成且保持完整的观点相反。
在这项工作中，研究人员利用高分辨率的成像技术，详细描述了肾结石形成、溶解和再形成的多个阶段。这些发现与医生正在使用的典型分类方案背道而驰。因此，研究人员开发出一种新的分类方案，根据结石的形成阶段以及它正在经历的化学过程来分类。
“如果我们能够鉴定出这些阶段转变，那么也许我们可以干预这一过程，并在结石带来麻烦之前，打破肾脏组织内部发生的化学反应链，”Carl R. Woese基因组生物学研究所的Mayandi Sivaguru谈道。
一个很有启发性的发现是在肾结石形成的最初阶段：结石从微球粒或矿物质微滴开始，它们在肾脏组织内融合形成更大的晶体。Fouke表示，在正常情况下这些结石会被排出体外，但如果它们融合形成更大的结石并继续生长，有时会让人痛不欲生甚至致命。
“结石的形成是肾脏内自然发生的健康过程的一部分，这些微小的矿物质沉积会被排出体外，”Fouke谈道。“然而，当这些矿物质沉积开始过快地生长，并且无法排出肾脏时，就会出现一个转折点。”
在结石的形成过程中，更多的微球粒融合，失去其圆形形状，并转变成更大的完美几何晶体。研究人员发现，结石经历了多个部分溶解并再次生长的循环，形成了层状晶体的标志性图案，很像在世界各地见到的玛瑙、珊瑚骨骼和温泉沉积物。
基于对肾结石形成的了解，研究人员概括了几种可能的临床干预措施和治疗靶点。Sivaguru表示，他们希望研究人员和临床医生能够探索和试验这些选择，包括药物靶点以及饮食或补充剂的改变，这些改变可能会破坏驱动肾结石形成的化学和生物级联。
为此，Fouke领导的研究团队开发出一种名为GeoBioCell的微流体卡盒，能够模拟肾脏的复杂内部结构。他们希望这种设备不仅能够加快研究速度，还能加速临床诊断检测和潜在治疗方法的评估，尤其是对于70%以上的肾结石复发患者。
“最终，我们的愿景是每个手术室都配备一个小型的地质实验室。在那个实验室里，你可以在几分钟内对一块石头或石头碎片进行非常快速的诊断，并获得个性化的治疗靶点，”Fouke说。
