地质学家“跨界”揭秘肾结石结构，提出预防和治疗新方法

■本刊综合

夏天是肾结石高发的时段。肾结石是由一些晶体物质，如草酸、尿酸、钙和有机物在肾脏长期堆积导致的，属于泌尿系统的疾病，主要发病人群为青壮年男性，左右肾脏发病的概率无太大差异。

尽管令人痛苦，但科学家观察肾结石横切面时，发现一些结石非常漂亮，有的像水晶洞，有的像树木的年轮。而且，它们与珊瑚礁或石灰岩构造类似，富含有机质，拥有矿物质的分层结构。

Bruce Fouke教授是美国伊利诺伊大学香槟分校（University of Illinois Urbana-Champaign）的一名地质学家，他带领团队把研究地球沉积的经验和方法应用于肾结石的研究。近日，这支研究团队和妙佑医疗国际（Mayo Clinic）的研究人员合作，在《自然》旗下的《Nature Reviews Urology》杂志上发表了一篇论文，详细描述了肾结石沉积过程中的多个阶段，并用高分辨率成像技术进行了记录。基于结石处于的不同形成阶段以及正在经历的化学过程建立了一种新的分类方案，并提出了可能的临床干预措施。

肾结石形成

之前医生们曾认为，肾结石是一下子形成的。然而Fouke教授从地质学得到的分析结果正相反，肾结石并不是一次性全部结晶沉积，而是经过多次部分溶解再重构的过程。控制地球上其他自然和工程环境中磷酸盐、碳酸盐和硅酸盐沉积的基本过程，与控制人类肾结石形成的过程其实是一样的，这些过程被称为普遍生物矿化和成岩相变。

一个特别具有启发性的发现是在肾结石形成的最初阶段：一开始时结石只是小小的圆形矿物微球，类似于天然火山岩沉积物中玛瑙形成的小球体。这些矿物微球继而在肾脏组织中融合并形成更大且完美的几何晶体。正常情况下这种微小的矿物质沉积会被排出人体外，但当它们生长过快并继续形成更大的结石时，就无法离开肾脏，导致人体病痛，甚至在某些情况下致命。

研究人员发现，至少50%体积的结石都自然地经历了部分溶解和重结晶的多次循环过程，从而形成了一种标志性的层状晶体模式，与玛瑙、珊瑚骨架和温泉沉积物非常相似。

“跨界”开发治疗新法

基于对肾结石形成的了解，研究作者概述了几种可能的临床干预措施和治疗目标，从药物靶点到改变饮食或补剂，这些都可能破坏驱动肾结石形成的化学和生物级联反应。他们希望生物学研究人员和临床医生能够探索和测试这些选项。

为了进行测试，研究小组还开发了一种叫“GeoBioCell”的微流体检测盒，旨在模拟肾脏错综复杂的内部结构。希望该设备不仅能加速研究，还能加速临床诊断检测和潜在疗法的评估。

“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。