人类肾结石：普遍生物矿化的自然记录

Sivaguru M, Saw JJ, Wilson EM, Lieske JC, Krambeck AE, Williams JC, Romero MF, Fouke KW, Curtis MW, Kear-Scott JL, Chia N, Fouke BW. Human kidney stones: a natural record of universal biomineralization. Nat Rev Urol. 2021 Jul;18(7):404-432. doi: 10.1038/s41585-021-00469-x. Epub 2021 May 24. PMID: 34031587.

人类肾结石：普遍生物矿化的自然记录

GeoBioMed——一种整合了地质学、生物学和医学领域的新的跨学科方法——揭示了由富含钙的矿物质组成的肾结石是从一系列重复的结晶、溶解和重结晶事件中沉淀出来的，这些事件是由相同的基本自然过程产生的。统治着地球上数十亿年的生物矿化。我们对肾结石形成理解的这种背景变化开辟了人类肾结石研究的全新途径，包括分析晶体结构和地层学、成岩相变以及从数百纳米到厘米的广泛长度尺度（10 的 5 次方）的共生序列）。这种范式转变也使得根据热力学能量学和晶体结构开发新的肾结石分类方案成为可能。有证据表明，≥50% 的单个结石总体积经历了重复的体内溶解和重结晶。无定形磷酸钙和羟基磷灰石小球合并形成平面同心带和扇形带，表明不平衡沉淀。此外，二水草酸钙和一水草酸钙晶体聚集体表现出高频富含有机物和富含矿物质的纳米分层，其数量级高于在类似的珊瑚礁、罗马渡槽、洞穴、深层地下和高温下观察到的分层。弹簧沉积物。这种更高频率的纳米层代表了肾脏独特的微环境，有效的结晶促进剂和抑制剂在其中相互对抗。这些 GeoBioMed 见解确定了以前未探索的策略，用于开发和测试预防和治疗肾结石的新临床疗法。

关键点

• 来自新兴领域 GeoBioMed 的数据表明，人类肾结石的形成受控于地球上其他自然和工程环境中控制磷酸盐、碳酸盐和硅酸盐沉积的相同基本过程序列，即普遍生物矿化和成岩相变.

• 人类肾结石分类为“磷灰石”、“COD”（二水草酸钙）、“COM”（一水草酸钙）或简称“CaOx”（草酸钙）实际上由多种矿物成分组成（没有一种是 100% 纯一种矿物），包括它们形成的成岩相变的连续体，包括无定形磷酸钙 (ACP)、羟基磷灰石 (HAP)、COD 和 COM。

• ACP 和 HAP 小球生长、聚集和聚结形成具有平面同心分区和扇形带的自面 COD 晶体，表明来自过饱和尿液的不平衡沉淀。

• ACP、HAP、COD 和 COM 纳米层和横切结晶关系（例如，溶蚀空隙、压裂和断层）记录了完整的地层记录和共生序列，类似于天然和工程生物矿化和成岩相变系统，唯一的区别是时间和规模。

• 至少 50% 的完整和碎片肾结石总体积自然经历了体内溶解和重结晶的重复事件。

• 这种方法揭示了用于开发新临床疗法的多个测试目标，其中包括在控制关键参数（例如尿溶液化学的梯度和波动、变化的流量、蛋白质和小分子浓度）期间肾结石在 GeoBioCell 微流体试验台内的生长和微生物组组成。