Randall斑与草酸钙结石形成：对免疫和炎症的作用

Review Article

Published: 29 January 2021

Randall’s plaque and calcium oxalate stone formation: role for immunity and inflammation

Saeed R. Khan, 

Benjamin K. Canales & 

Paul R. Dominguez-Gutierrez 

Nature Reviews Nephrology volume 17, pages417–433 (2021)Cite this article

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Randall斑(兰德尔斑块)和草酸钙结石形成：对免疫和炎症的作用

特发性草酸钙（ CaOx ）结石常附着于肾脏的兰德尔斑块上。与血管钙化过程中形成的斑块相似，Randall斑块由磷酸钙晶体与富含蛋白质的有机基质（例如α间胰蛋白酶抑制剂）以及脂质混合而成，并且包括膜结合囊泡或外泌体，胶原纤维和细胞外基质的其他成分。Randall斑块周围的肾脏组织与经典激活的促炎巨噬细胞（也称为M1）的存在以及替代激活的抗炎巨噬细胞（也称为M2）的下调有关。在动物模型中，肾脏中的晶体沉积与活性氧的产生，炎症小体活化以及与炎症级联反应有关的分子（包括骨桥蛋白，基质Gla蛋白和胎儿蛋白A（也称为α2-HS-糖蛋白）的表达增加有关。这些分子中的许多，包括骨桥蛋白和基质Gla蛋白，是众所周知的血管钙化抑制剂。我们提出，尿液过饱和的条件通过诱导活性氧和氧化应激的产生来促进肾脏损伤，并且随后的炎症免疫反应促进Randall斑块的启动和钙结石的形成。

要点

• Randall的斑块含有磷酸钙（CaP）晶体与膜囊泡，胶原纤维和参与炎症反应的分子混合，如骨桥蛋白和α间胰蛋白酶抑制剂。

• 钙化由许多通常参与炎症和成骨的大分子调节;这些分子在结石患者的肾脏和肾结石的实验模型中也高度表达。

• 肾上皮暴露于晶体诱导活性氧的产生，其激活含有NOD，LRR和吡啶结构域的蛋白质3炎症小体;抑制活性氧的产生和炎症小体活化可减少动物模型中的晶体沉积。

• 在啮齿动物模型中，对间质晶体沉积的炎症反应会吸引巨噬细胞，从而导致巨细胞形成，并可能最终导致晶体消除。

• 对肾结石患者肾脏的基因表达研究揭示了促炎巨噬细胞基因特征，而抗炎巨噬细胞的特征基因则不那么丰富。

• 更好地了解炎症小体激活和调节对尿液过饱和度和晶体沉积的免疫反应，可能为减少肾结石复发提供新的治疗选择。

   肾结石（即肾结石的存在）是一种常见疾病。结石形成的患病率在世界范围内呈上升趋势，在美国，男性和女性的患病率估计分别为 10.6% 和 7.1%。，这与糖尿病的患病率（9.7%）相似。患有高血压\糖尿病和代谢综合征等常见疾病的患者有结石形成的更高风险，而结石形成者有发生高血压的风险7.8，慢性肾病和肾衰竭8.9.这些患者患肾病的风险可能是由于肾结石的高复发率 - 一些报告表明，67%的首次结石形成者在首次发作后的五年内会有结石复发。2005年，美国肾结石患者的年度护理费用超过50亿美元，预计到2030年，由于人口增长以及肥胖和糖尿病的增加，每年将增加12.4亿美元。

肾结石由与有机物质混合的晶体聚集体组成，并根据其主要晶体成分命名。大约80%的肾结石主要由草酸钙（CaOx）晶体与不同量的磷酸钙（CaP）混合而成。这些结石中约 50% 不能归因于获得性或遗传性全身性疾病，因此称为特发性 CaOx 结石。由鸟粪石、尿酸和胱氨酸组成的结石分别见于 10%、9% 和 1% 的肾结石患者。大多数特发性 CaOx 结石似乎在附着在 CaP 上皮下斑块的肾表面发展，这被称为兰德尔斑块，或附着在末端收集管开口内的磷灰石结晶沉积物上（图 1）一些结石可能在没有附着的情况下发展为末端收集导管中的管内沉积物，但间质结石和导管结石显然都依赖于尿过饱和度.

图 1 ：肾与兰德尔斑块和plug栓

草酸钙结石患者的内镜图像。一|棕色草酸钙结石嵌入含有白色兰德尔斑块（箭头）的尖端。沿着斑块外围（箭头）可以看到淡黄色的结石过度生长。b |取石后会出现相同的。更多的白色兰德尔斑块暴露（箭头）以及扩张的导管系统（*）靠近石头先前被堵塞的地方。一块结石碎片仍然塞在管道（箭头）中。结石引起创伤，产生了两个小的红色血块。

肾结石患者的治疗选择包括手术切除结石和药物治疗。器械小型化大大提高了肾结石的手术治疗。相比之下，医疗管理在过去30年中没有发生重大变化，主要依靠改变尿液化学以减少结晶盐过饱和度的药物。必须澄清导致肾结石形成的病理生理机制，以便能够开发新的靶向疗法.我们对肾结石病理生理学的大部分理解是基于流行病学和形态学数据，以及对尿液生化学的评估。此外，几项体内和体外研究表明，在许多情况下，特发性CaOx结石的形成至少涉及三个步骤 - Randall斑块的形成，斑块暴露于盆腔尿液和CaOx沉积在暴露的斑块表面上。

在本综述中，我们检查了从实验研究和临床数据中获得的证据，以讨论尿液成石变化后兰德尔斑块形成可能背后的过程。特别是，我们讨论了矿化调节剂，炎症和免疫细胞变化的潜在作用。

Randall斑的发展

间质斑块在结石形成者和非结石形成者中都很常见，并非所有斑块都与肾结石的形成有关或导致肾结石的形成。在对 50 组连续尸体肾脏的高分辨率 X 线照相研究中，研究人员发现 57% 的肾脏具有 CaP 的亚上皮沉积，这些沉积物延伸到靠近集合管和直小血管的间质深处。肾钙化患者的平均年龄为56岁，钙化与身高、体重或性别无关。此外，只有两人有肾结石病史。兰德尔的斑块在儿科结石成型者中也很常见，但附着的结石很少见。对1989年至2011年间完整移除或自发通过的30，000多颗CaOx结石的分析显示，随着时间的推移，与兰德尔斑块相关的结石在年轻人中的患病率显着增加，特别是在年轻女性中。年龄，体重和血清骨钙素水平与Randall斑块的存在独立相关。

Randall的斑块由CaP沉积物与胶原纤维，膜结合囊泡，一些不明的原纤维材料和其他细胞降解产物混合而成（图 2）。早期人类Randall斑块由同心层压的球状CaP晶体（直径0.5-2μm）聚集体组成，可以在Henle细环的基底膜和肾间质中检测到。大多数间质沉积物表现为细长钙化链的致密聚集体，其显示出指示钙化胶原纤维的带状图案，与聚集的球形单元混合。这些钙化沉积物含有羟基磷灰石晶体，并且中心比外围更结晶;其他成分包括骨桥蛋白，重链的α胰蛋白酶抑制剂和锌

图 2 ：肾中兰德尔斑块的组成。

特发性草酸钙结石患者肾中兰德尔斑块的透射电子显微镜图像。一|通过Henle环的细肢体（TL）切片显示基底膜（BM）中的球状磷酸钙（CaP）沉积物。b |间质中的大 CaP 沉积物被胶原纤维（ CO ）和其他未识别的成分包围。c |具有膜结合囊泡（V）的BM的更高放大倍率，其中一些含有针状CaP晶体。d |球形CaP的更高放大倍率，针状晶体突出到外围（箭头）。

兰德尔斑块形成的病理生理学尚不完全清楚 - 关于人肾间质过饱和度的数据有限，目前缺乏一种真正代表上皮下CaP斑块上CaOx结石形成的动物模型。然而，基于对患者肾结石的检查以及动物和细胞培养模型，已经提出了几种假设，如下所述。

高钙尿和斑块形成

     对结石形成剂肾脏的详细内窥镜检查表明，兰德尔斑块起源于Henle环的基底膜，钙排泄在斑块发展中起核心作用3。根据这些研究，兰德尔斑块的乳头表面覆盖程度与尿钙呈正相关，与尿量和pH值呈负相关。一种假设是，近端肾小管中钙重吸收的减少会增加髓袢升支粗段（TALL）中的钙浓度，并导致向间质的重吸收增加;这些作用被认为会增加上升的细支附近的过饱和度并促进斑块的形成。在一项研究中，研究人员连续切片了从结石患者中收集的肾活检样本，并对其进行了水通道蛋白（ 髓袢降支细段的标志物）和肾脏特异性氯化物通道蛋白 ClC - Ka （ 髓袢升支粗段的标志物）的染色。斑块与ClC-Ka共定位，但不是水通道蛋白，支持斑块在升支细段周围形成的假设。

高钙尿症理论将斑块的形成解释为纯粹的化学反应，而不考虑生物因素，例如对高钙尿症，高草酸尿症或低枸橼酸尿症的细胞反应，或矿化调节剂的作用。然而，动物模型中的研究表明，孤立地，高草酸尿和高钙尿都会导致肾小管内中集合管内形成而不是间质沉积（表 1）。在一些模型中，管内晶体沉积物可以进入间质，但最终被消除。实验性高草酸尿产生的是CaOx晶体管腔内沉积物，而高钙尿产生管内 CaP 沉积物。在实验模型中，晶体总是与膜状囊泡和碎片一起存在。例如，雌性断奶大鼠在标准AIN-76饮食中变得高钙尿化，并在肾小管腔中产生CaP，与肾小管上皮刷边缘富含钙的囊泡萌芽有关。向大鼠施用维生素D也会导致高钙尿和CaP的管腔内沉积，而高草酸尿和CaOx的管腔内沉积可以通过除维生素D外的乙二醇来诱导。对这些动物的肾进行光学显微镜检查显示 CaOx 晶体沉积，尖端结垢和组织损伤。然而，没有观察到间质结晶沉积物。在黑腹果蝇中诱导的结晶也会产生管内晶体沉积物。例如，果蝇中黄嘌呤脱氢酶的缺乏，导致黄嘌呤沉积在马尔皮吉安小管中。这些沉积物还含有羟基磷灰石，其形态学上与人类兰德尔斑块中看到的相似。将乙二醇喂食果蝇，也会导致CaOx晶体的管内形成。这些发现证明了模型（果蝇和哺乳动物）之间发病机制的保守性，尽管肾脏生理学存在相当大的差异。

表1 肾脏中磷酸钙晶体沉积

     所选基因的实验消融，结合高钙尿或高草酸尿的诱导，除了动物模型中的管内晶体外，还可以诱导间质沉积物的形成。Na依赖性磷酸盐转运蛋白2 A（由NPT2编码;也称为SLC34A1）在近端肾小管上皮膜的腔表面表达，在近端肾小管中磷酸盐的重吸收中起着至关重要的作用。Npt2+−/−小鼠为高钙和高磷尿性，并形成结晶不良的生物磷灰石的管内和间质沉积物（表 1）。这些沉积物可以在Npt2中检测到−/−小鼠年龄范围广泛（5天至12个月），但间质沉积物的数量随着年龄的增长而增加，其中大多数在5个月大后出现。Npt2−/− 小鼠的管内沉积物由“针状”或“板状”富含基质的 CaP 晶体（100-111 nm 长）组成，它们以直径约 5 μm 的球形单位同心排列，或者位于 在管腔中游离或合并形成大的结晶核，有时可能大到足以阻塞肾小管并破坏肾小管上皮。结晶核在管腔内形成，但由于上皮损伤，最终在间质内发现。虽然这些结晶不良的CaP沉积物起源于皮质管腔，但它们在超微结构上与人类Randall斑块非常相似，其特征还在于存在同心排列的富含基质的针状或板状的聚集体。Npt2中高草酸尿的诱导−/−除了CaP凝结体之外，小鼠还产生管内CaOx晶体沉积物（图3），尽管两种类型的晶体沉积在肾小管的不同部分 - CaP沉积在皮质肾小管中，而CaOx沉积在集合管中。

图3：动物模型中的磷酸钙沉积物。

a |来自高草酸 Npt2-/- 小鼠的肾脏的光学显微镜图像（放大 40 倍）。肾小管内的磷酸钙 (CaP) 和草酸钙 (CaOx) 晶体沉积在肾单位的不同部分。CaOx 存在于管腔内（双箭头）和细胞内（单箭头）。b | Npt2 - / - 小鼠肾小管中CaP沉积物的透射电子显微镜外观。由球晶状结晶沉积物聚集生长形成的大块沉积物使肾小管闭塞。c | CaP 沉积在 Umod-/- 小鼠的管状上皮基底膜 (BM) 中。

    包括肾脏在内的各种器官的异位矿化在弹性假黄瘤 (PXE) 患者中很常见，PXE 是一种主要影响皮肤、眼睛和心血管系统的遗传疾病。PXE 是由 ATP 结合盒亚科 C 成员 6 (ABCC6) 基因突变引起的，该基因主要在肝脏中表达，在一定程度上在肾小管上皮中表达。婴儿期全身动脉钙化是另一种单基因矿化障碍，由外核苷酸焦磷酸酶/磷酸二酯酶 1 (ENPP1) 基因突变引起。ABCC6 和 ENPP1 的蛋白质产物是焦磷酸盐的重要来源，焦磷酸盐是众所周知的矿化抑制剂。一项研究报告称，在 113 名 PXE 患者中，约 40% 有 CaOx 肾结石病史，尽管尿钙排泄、pH、草酸盐和磷酸盐基本正常。Abcc6−− 和 Enpp1−/− 敲除小鼠出现肾钙质沉着症，主要影响肾髓质，同时涉及肾小管和血管；肾钙质沉着症的严重程度随着年龄的增长而增加 。Abcc6-/- 小鼠体内的矿床含有羟基磷灰石、碳酸磷灰石和一些无定形的 CaP，以及有机基质。大多数沉积物位于 Henle 环和直小血管的基底膜下，并且在结构上与 Randall 斑块中所见的相似。在 Abcc6-/- 小鼠的眼睛中也检测到钙化胶原纤维，其超微结构与 Randall 结石形成者斑块中所见的钙化胶原蛋白相似。Abcc6-/- 小鼠的尿钙排泄量与野生型对照组相似，而磷酸盐排泄量略微但显着降低（P < 0.03），焦磷酸盐排泄量显着降低（P < 0.01）53。Abcc6-/- 小鼠的肾脏钙化，表现为间质沉积增加和有限但增加的管内堵塞，当小鼠喂食富含维生素 D 和无机磷酸盐以及低镁的饮食时会加速。相同的饮食对对照野生型小鼠的矿物质沉积没有显着影响。在 Abcc6-/- 小鼠肾脏的矿物质沉积物中检测到矿化调节剂骨桥蛋白和胎球蛋白 A，这表明焦磷酸盐缺陷可导致异位矿化。

       因此，与常规饮食相比，Abcc6-/- 小鼠中膳食焦磷酸盐的增加显着降低了软组织钙化。与正常饮食或注射盐水的对照组相比，每天给 6 个月大的 Abcc6-/- 小鼠注射焦磷酸盐 5 个月可显着减少肾脏钙化。多药耐药相关蛋白 6（由 ABCC6 编码）缺乏与血清基质 Gla 蛋白 (MGP) 水平低和 γ-羧化减少有关。MGP 是各种骨形态发生蛋白 (BMP) 的抑制剂，最佳抑制作用取决于 γ-羧化谷氨酸残基。因此，与对照组相比，Abcc6-/- 小鼠的肝脏和肾脏中的 BMP 信号传导增加。总的来说，Randall 斑块中骨桥蛋白和胎球蛋白 A 的表达，以及在 Abcc6-/- 小鼠中观察到的增强的 BMP 信号传导和胶原纤维矿化，都表明存在活跃的成骨过程。根据这一假设，间质 CaP 晶体沉积物也存在于矿化抑制剂（如尿调节素和/或骨桥蛋白）表达减少或缺失的小鼠中58、59、60、61（图 3）。这些小鼠的自发性肾钙化随着年龄的增长而逐渐增加——85% 的 15 个月或更大的 Umod-/- 小鼠表现出肾内 CaP 结晶。年轻的 Umod-/- 小鼠同时具有管内和间质晶体，而间质晶体在老年小鼠中占主导地位。尽管这些小鼠的尿液中含有过饱和磷灰石62，但晶体沉积物主要由羟基磷灰石组成。类似于在 Npt2a-/- 小鼠中发现的沉积物和特发性结石形成者的间质斑块，这些沉积物由同心排列的富含基质的晶体组成。缺乏骨桥蛋白的高草酸小鼠（Spp1-/- 小鼠）比野生型高草酸小鼠更容易在肾脏中结晶，这表明骨桥蛋白保护肾脏免受 CaOx结晶侵袭。大约 10% 的 Spp1-/- 小鼠在肾乳头间质中产生磷灰石沉积物。未检测到尿钙、草酸盐或磷增加。在高草酸尿症的条件下，Umod-/- Spp1-/- 双敲除小鼠比单敲除小鼠更容易自发形成间质 CaP 晶体并产生更大的管内 CaOx 晶体。总之，动物研究表明，单独的高钙尿症或高草酸尿症只会产生管内晶体。其他因素，如缺乏结晶抑制剂（例如，焦磷酸盐、骨桥蛋白或尿调节素）似乎是诱导间质晶体沉积所必需的（表 1）。

斑块和血管钙化

    斑块形成为异位钙化的理论基于临床和实验观察，证明血管钙化和 Randall 斑块形成之间存在相似性（表 2）。心血管疾病和肾结石经常共存64，在这两种情况下，活性氧 (ROS) 在炎症的发展中发挥重要作用，并且与调节尿液中结晶和血管钙化的大分子有关（表 3）。巨噬细胞已被确定为血管钙化的关键调节剂，它们向促炎状态和吞噬活性的极化也可能有助于肾间质晶体沉积物的形成。细胞碎片和基质囊泡存在于肾乳头20,33 和血管65,66 钙化部位，并可能促进晶体成核。此外，在肾乳头组织、结石基质和结石形成者的尿液中可以检测到成骨标志物，并且成骨过程中产生的许多分子成为斑块和结石基质的一部分。

表 2 血管和肾脏钙化的共同特征

Table 2 Features common to vascular and kidney calcification

表2 血管和肾脏钙化的常见特征

来自： 兰德尔斑块和草酸钙结石形成：免疫和炎症的作用

观察

血管钙化

肾钙化

1. 该表根据动物模型、细胞培养和有限的临床数据编制而成。BMP，骨形态发生蛋白;MGP，基质格拉蛋白;NLRP3， NOD-， LRR- 和吡喃结构域蛋白 3;NADPH，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸;ROS，活性氧;RUNX2，Runt 相关的转录因子 2。

表 3 与结石病有关的生物分子

表3 涉及结石病的生物分子

来自： 兰德尔斑块和草酸钙结石形成：免疫和炎症的作用

分子

描述

免疫功能

肾结石的发现

裁判

1. 钙，草酸钙;CaP，磷酸钙;CCL2， CC-趋化因子配体2;HMGB1，高迁移率组框1蛋白;ICAM1，细胞间粘附分子1;ROS，活性氧;TGFβ，转化生长因子-β;TLR4，Toll样受体4。

斑块形成的血管理论假设肾乳头尖端的血管系统由于缺氧和高渗微环境以及血流从层流到湍流的变化而容易受到损伤。根据这一假设，与受损血管壁的修复如何促进脉管系统的钙化反应类似，肾小管的损伤可能会引发促进钙化的反应，而这种沉积物最终可能会侵蚀乳头表面并成为肾小管的病灶,结石形成。在使用从肾细胞癌患者的根治性肾切除术获得的解剖学上正常的髓质 - 乳头组织（即具有乳头状尖端的外部和内部肾髓质）的研究中，在所有检查的组织中都观察到矿物质沉积，有或没有兰德尔斑块。

    外髓质中存在管内结晶沉积物，而间隙结晶沉积物位于尖端，与直小血管紧密对齐（表 1）。虽然这两种类型的沉积物都由CaP组成，但管状沉积物包含数百纳米长的板状或针状晶体的大球形聚集体，而间隙沉积物由小球形单元组成，这些单元聚结成嵌入胶原基质中的凝结物。此外，间质矿化与外髓质上游的管内晶体数量相关。研究人员认为，近端肾小管中的管内CaP沉积可导致远端间质Randall斑块沉积。已知参与血管钙化的非胶原蛋白 - 骨桥蛋白，骨钙素和骨唾液蛋白2 - 存在于耻管内和间质矿物质中.直小血管和肾小管也钙化，骨桥蛋白和骨钙素呈阳性。重要的是，在这些研究中，钙化的个体比对照组年长，因此在将这些标本的数据推广到较年轻的结石形成者时必须谨慎。虽然机制细节尚不清楚，但肾小管和血管在肾脏间质钙化过程中的潜在参与是一个有趣的理论。

肾结石和合并症

        流行病学研究表明，肾结石形成与多种心血管疾病 （CVD） 之间存在关联。CVD可能促进肾结石的形成，肾结石的形成与动脉钙化独立相关.重要的是，在流行病学研究中，肾结石与CVD的关联必须根据Randall斑块的发病机制进行仔细解释 - 结石通常在年轻得多的患者（20-49岁）中观察到，而不是在CVD和肾结石之间观察到流行病学关联的研究中观察到结石。因此，生命后期动脉粥样硬化病变的发展可能与早期状矿化无关。值得注意的是，美国一项针对18-30岁年轻人的基于人群的观察性研究也揭示了结石形成与颈动脉壁厚度增加之间的关联。

    一项回顾性研究表明，血脂异常（心血管疾病的重要危险因素）患者形成肾结石的风险很高。CaOx和尿酸结石形成剂也比不形成结石的个体排泄更多的脂质，CaOx和尿酸结石的有机基质都富含脂质（框1）。一项回顾性队列分析显示，在调整年龄、性别和合并症后，他汀类药物（抗炎和降胆固醇药物）与结石形成风险降低有关。动脉壁中的胆固醇积聚导致动脉僵硬并减少血流量，并导致足细胞损伤和蛋白尿;相反，降低胆固醇水平可改善慢性肾脏病患者的肾功能。此外，他汀类药物通过提高一氧化氮的生物利用度和减少氧化应激来保持内皮功能。重要的是，另一项回顾性研究表明，他汀类药物可能对尿石症具有保护作用。据报道，在他们的队列中开具他汀类药物的患者也更有可能接受噻嗪类利尿剂治疗。这些药物通常用于预防肾结石患者的结石形成，并且可能有助于降低这些患者尿石症的风险。

      高血压是心血管疾病的另一个重要危险因素，一些研究表明，基线高血压男性肾结石的发病率高于血压正常的个体。有趣的是，与尸体肾脏中兰德尔斑块的存在相关的唯一临床参数是高血压。停止高血压饮食的饮食方法，可减少氧化应激，改善血管功能，降低血压并降低了中风和心血管疾病的风险，在对卫生专业人员随访研究（n = 45，821名男性;18年随访），护士健康研究I（n = 94，108名老年妇女;18年随访）和护士健康研究II（n = 101，837名年轻女性;14年随访）的数据分析中，结石形成的风险也降低了45%85.

专栏1 草酸钙结石的组成

草酸钙（CaOx）结石存在于集合系统中，由CaOx晶体与少量磷酸钙（CaP）和普遍的有机基质混合而成。肾结石基质含有碳水化合物、蛋白质和脂质59，69，可以在晶体外部和内部找到。糖胺聚糖（GAGs）占石基质的20%硫酸肝素和透明质酸是CaOx结石和尿CaOx晶体基质中最常见和最丰富的GAG.。CaOx 结石基质的蛋白质部分通常包括血清白蛋白、尿钼素、骨桥蛋白、α1-微球蛋白（AMBP 蛋白的裂解产物）、尿凝血酶原片段 1、α间胰蛋白酶抑制剂的轻链和重链以及钙粒蛋白 A、B 和 C59，69，116.髓过氧化物酶，α防御素，乳转移铁蛋白，核仁素和热休克蛋白90也在CaOx结石的基质中鉴定出来68.此外，CaOx结石包括大量的甘油三酯，胆固醇，胆固醇酯，磷脂和糖脂。

将尿液分子掺入结石基质中似乎是选择性的。一些基质成分，如尿凝血酶原片段1、骨桥蛋白和磷脂，在结石中的浓度高于尿液。相比之下，尿路调蛋白等分子虽然常见于尿液中，但在结石基质中含量很少。

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活性氧

    肾小管液中钙和/或草酸盐的增加可能通过肾素-血管紧张素系统激活肾上皮细胞中的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）氧化酶并诱导ROS产生（图 4）。此外，使用抗氧化剂和NADPH氧化酶抑制剂apocynin治疗逆转了与实验诱导的雄性大鼠高草酸尿和CaOx肾结石相关的基因表达模式（即上调基因减少，而下调基因增加）。暴露于CaOx引起的氧化应激也表现为谷胱甘肽的减少和线粒体膜电位的丧失，这导致细胞色素c释放到细胞质基质中和凋亡细胞死亡88.ROS还激活转录因子，如核因子-κ B（NF-κB），Runt相关转录因子2（RUNX2），Osterix（也称为转录因子Sp7）和转录因子AP-1（也称为原癌基因c-Jun），以及生长因子，例如通过P38丝裂原激活的蛋白激酶转化生长因子β（TGFβ）。高草酸尿大鼠模型中的基因表达分析也表明，含NOD、LRR和吡啶结构域的蛋白3（NLRP3）炎症小体可能通过硫氧还蛋白与硫氧还蛋白的解离而被激活。在同一模型中，半胱天冬酶1的表达增加表明细胞凋亡诱导。

图4：活性氧产生响应于脑管内晶体的拟议效应。

钙化盐的高尿过饱和度导致管状液中形成管内晶体，这可能激活肾素 - 血管紧张素系统和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）氧化酶，导致观察到的活性氧（ROS）产生的增加。氧化应激表现为线粒体变化，包括谷胱甘肽（GSH）的减少，线粒体膜电位（∆Ψ）的丧失以及细胞色素C（Cyt-c）释放到细胞质基质中。ROS生产下游的信号传导事件，例如P38丝裂原激活蛋白激酶（MAPK）的激活，导致各种转录因子的激活，包括核因子-κ B（NF-κB），AP1，Runt相关转录因子2（RUNX2）和Osterix，它们诱导已知在钙化中起作用的分子的表达，例如骨桥蛋白，基质Gla蛋白（MGP）， 骨形态发生蛋白（BMP）和碱性磷酸酶。含有NOD，LRR和吡啶结构域的蛋白3（NLRP3）炎症小体也被激活，这导致半胱天冬酶和炎症细胞因子的产生，促进巨噬细胞浸润。暴露于晶体的上皮细胞在腔内和基底表面释放膜结合的囊泡。细胞凋亡也导致膜状囊泡的形成。基质囊泡促进磷酸钙（CaP）晶体的形成，钙化通过胶原蛋白和细胞外基质的其他成分的矿化进行。ALP，碱性磷酸酶，CCL2，CC-趋化因子配体2。

ROS和炎症的产生似乎是结石形成和合并症的共同特征.对从特发性复发性钙结石男性患者和健康对照组（年龄和性别匹配）获得的临床数据的分析表明，抗氧化缺陷在结石形成者中很常见，并且由于细胞氧化损伤，可能是结石形成的触发因素。91.在1988-1994年国家健康和营养检查调查的参与者中，抗氧化剂α-胡萝卜素，β-胡萝卜素和β-隐黄质的血清水平较低，与没有结石疾病的参与者相比，自我报告的肾结石病史。在血清中β-胡萝卜素和β-隐黄质水平最高的参与者中，肾结石的患病率较低。

炎症和矿化调节剂    在高草酸尿症和 CaOx 肾结石的动物模型中，与基线水平或对照相比，几种矿化调节剂的表达增加，包括骨桥蛋白 86、α-胰蛋白酶间抑制剂、α-1 微球蛋白 93、钙颗粒蛋白、硫酸肝素和 MGP。这种表达的增加主要在肾小管中观察到——骨桥蛋白的表达主要局限于有晶体的小管——但在与 Henle 环相邻的管周内皮中检测到 MGP 表达。NF-κB、肾损伤分子 1 (KIM1；也称为 HAVcr1)、增殖细胞核抗原 (PCNA) 和 CD44 的表达也增加，表明肾脏损伤和炎症。许多这些分子的尿排泄也增加。同样，肾上皮细胞在体外暴露于 CaOx 晶体会诱导编码转录激活因子、细胞外基质调节因子、生长因子和促炎和抗炎分子的基因表达，例如骨桥蛋白、CC-趋化因子配体 2 (CCL2)、前列腺素E2 (PGE2)，α-胰蛋白酶间抑制剂的组分，例如α-胰蛋白酶间抑制剂轻链（从蛋白质 AMBP 中切割下来；也称为 bikunin）、α-1 微球蛋白、CD44、钙颗粒蛋白、硫酸肝素、骨连接蛋白（也称为 SPARC）、纤连蛋白和 MGP86、95、96、97。许多这些上调的大分子不仅是结晶的调节剂（表 3、图 4 和 5），而且也是炎症和纤维化的组成部分。

图 5：提出的 Randall 斑块形成模型。

a|高草酸尿、高钙尿和低环骨酸尿是肾结石发病机制的危险因素，可导致上皮细胞损伤。b |这些矿物质和其他因素的水平，如pH和水合作用，促进腔内晶体的形成。c |晶体可以通过尿液流排泄，但如果它们被保留并附着在上皮细胞上，它们可以通过物理接触，毒性和受体激活引起损伤。这些过程可能促进上皮细胞的成骨变化，并诱导可以调节炎症和矿化的分子的产生，例如CC-趋化因子配体2，骨桥蛋白，α间胰蛋白酶抑制剂，纤连蛋白和基质Gla蛋白。d |附着的晶体可以被内细胞化到间质间隙中，在那里它们与组织巨噬细胞（肾脏驻留或从循环中招募）接触，这些巨噬细胞响应于上皮细胞损伤和细胞因子产生而被激活。e |抗炎巨噬细胞通过溶酶体处理吞噬并破坏晶体。f |然而，长期暴露于晶体可能会使巨噬细胞偏向促炎表型。此外，从循环中招募的巨噬细胞响应细胞损伤和炎症细胞因子的产生可能采用促炎表型。促炎巨噬细胞的增加伴随着抗炎巨噬细胞的减少将进一步维持炎症微环境，这将促进晶体成核和粘附在自我延续的循环中。g |促炎巨噬细胞和上皮细胞产生的钙化囊泡以及伴随的炎症促进胶原沉积（h）和矿化（i），从而导致Randall斑块的形成。CaOx，草酸钙。

矿化调节剂，如 MGP、焦磷酸盐、骨桥蛋白和胎球蛋白 A，也抑制血管平滑肌细胞矿化 。MGP 主要是血管钙化的抑制剂 和 BMP2 活性的调节剂，但是，虽然它首先从骨骼中分离出来 ，但大鼠肾脏中的 MGP mRNA 表达是骨骼中的五倍 。在 Mgp-/- 小鼠中，动脉钙化以无定形 CaP 开始，转化为磷酸八钙，最终转化为羟基磷灰石和碳酸盐磷灰石 。MGP 可能参与肾脏的类似过程。日本 和中国患者 的 CaOx 肾结石病与 MGP 多态性有关，并且肾小管细胞体外暴露于高浓度钙会抑制 MGP 表达并促进钙化 。主要由肝脏合成的血清蛋白胎球蛋白 A（由 AHSG 编码）对 CaP 具有高亲和力，因此特别富含矿化组织和软组织钙化 。胎球蛋白 A 在体外抑制羟基磷灰石沉淀，Ahsg 敲除小鼠出现广泛的软组织钙化。在人类中，接受透析的患者的血清胎球蛋白 A 水平低于没有尿毒症的个体，并且胎球蛋白 A 缺乏与肾衰竭患者的心血管钙化和主动脉僵硬有关。肾结石患者的尿液、肾脏和血清中的胎球蛋白 A 水平也低于健康对照组。相比之下，富含胎球蛋白 A 和 MGP 的外泌体从健康个体的血管壁中释放出来，并可能在预防钙化中发挥作用。血清胎球蛋白 A 与钙和磷酸盐结合形成矿物质-蛋白质复合物——钙蛋白颗粒——降低 CaP 过饱和，从而抑制磷灰石晶体的形成。因此，这些颗粒可能参与矿物质运输和血管钙化。

蛋白质组学技术已经鉴定出结石基质中的大量蛋白质，一些研究报告称，在 CaOx 结石中发现的大部分蛋白质与炎症细胞和过程有关。对于在肾结石患者尿液中唯一检测到的蛋白质，也有类似的发现。其中两种蛋白质也在肾结石患者的肾脏中过度表达——肾小管细胞中的纤连蛋白和浸润性白细胞中的钙颗粒蛋白 A（也称为 S100A8）。肾乳头组织的全基因组基因表达谱显示，特发性 CaOx 结石形成者和健康对照组之间以及非 Randall 斑块和来自结石形成者的 Randall 斑块组织之间存在显着差异。与正常的非斑块相关的乳头组织相比，与斑块相关的肾乳头组织显示出 LCN2、IL11、PTGS1、GPX3 和 MMD 的上调，以及 SLC12A1 和 NALCN 的下调。这些基因与丝裂原活化蛋白激酶和 Akt-磷脂酰肌醇 3-激酶途径以及导致肾损伤和氧化应激的促炎细胞因子有关。与正常的非斑块组织相比，具有 Randall 斑块的肾组织中的免疫细胞数量和细胞凋亡水平也有所增加。这些发现表明炎症、氧化应激和细胞凋亡可能与 CaP 晶体的沉积和兰德尔斑块的发展有关。另一项研究使用定量 PCR 发现炎症细胞因子的表达显着增加，包括 CCL2、CCL5、CCL7、CC-趋化因子受体 2 (CCR2)、CD40、巨噬细胞集落刺激因子 1 受体 (CSF1)、CXC-趋化因子配体比较肾结石患者肾乳头尖端中的 9 (CXCL9)、CXCL10、Fas 配体 (FASLG)、受体相互作用的丝氨酸-苏氨酸激酶 2 (RIPK2)、e-选择素 (SELE) 和 Toll 样受体 3 (TLR3)带有控件，无论结石类型；在患者组织中也报道了 SPP1 上调和抗炎基因 FN1 表达降低。此外，另一项研究报告称，肾结石患者的促炎细胞因子 TNF、IL-1β 和 IL-6 的血清水平高于对照组。与健康对照组相比，患有肾结石、高钙尿症和低柠檬酸尿症的儿童尿中与凝血、纤溶、粘附、炎症、脂质转运和氧化应激相关的蛋白质的排泄量也显着增加。此外，据报道，青少年结石形成者尿中与慢性炎症和纤维化有关的细胞因子水平升高，而没有其他代谢紊乱的迹象 。总的来说，这些结果表明炎症、氧化应激和斑块形成之间存在关联。

巨噬细胞极化

巨噬细胞是一种异质性细胞群，其表型和功能特征取决于其微环境、疾病类型和阶段123。长期以来，人们一直认为巨噬细胞与人类肾乳头中的间质晶体有关。与对照组相比，肾结石患者肾乳头组织中表达的基因微阵列分析显示，与炎症巨噬细胞表型（也称为M1表型）相关的基因上调，与抗炎巨噬细胞表型（也称为M2表型）相关的基因下调。

     另一项研究报告称，结石形成者外周血中 CD14+CD163+CX3CR1+ M2 单核细胞的频率明显低于对照组，而 CD14+CD68+CCR2+ M1 单核细胞的频率较高 。用重组人巨噬细胞集落刺激因子 1 (CSF1; 也称为 M-CSF) 或粒细胞-巨噬细胞 CSF (GM-CSF) 处理的人单核细胞，并暴露于 CaOx 晶体和/或结石碎片，分泌几种趋化因子和细胞因子，包括 CCL2、CCL3、IL-1 受体拮抗剂（IL-1ra）、补体蛋白 C5 和 C5a 以及 IL-8。有趣的是，正常大鼠肾上皮细胞暴露于培养物中的 CaOx、透钙石或尿酸晶体也产生 CCL2。用过氧化氢酶（一种自由基清除剂）处理可减少上皮细胞产生的 CCL2，表明 ROS 的参与。原代人单核细胞对 CaOx 晶体也有强烈反应，并产生 TNF、IL-1β、IL-8 和 IL-10；这些细胞在体外暴露于 CaOx 晶体 6 天后分化为炎性巨噬细胞 。      与野生型小鼠相比，Csf1-/- 小鼠缺乏 M2 巨噬细胞，并且产生了更多的高草酸尿诱导的 CaOx 晶体。用重组 CSF1 治疗或输注 M2 巨噬细胞可减少晶体沉积。在另一项研究中，过继转移至 C57BL/6 J 小鼠的骨髓源性巨噬细胞 (BMDM) 极化为具有脂多糖和 GM-CSF 的 M1 表型，随后每天腹腔内给予脂多糖和 IFNγ，促进了由乙醛酸盐处理与对照相比。相比之下，与对照相比，输注骨髓来源的巨噬细胞极化为具有 M2 表型的 IL-4 和 IL-13 抑制了晶体形成。在这些研究中，接受 M2 巨噬细胞的小鼠肾脏中晶体相关基因（如 Spp1 和 CD44）的表达高于过继转移 M1 巨噬细胞的小鼠，后者表达更高水平的促炎和粘附相关基因，如Tnf、Il6、Nos2、C3 和 Vcam1。NLRP3 炎性体在晶体诱导的炎症中具有重要作用，其激活与炎性细胞因子如 IL-1β 的产生有关，IL-1β 也是血管钙化的关键可溶性因子。在喂食高草酸盐饮食的小鼠中，用 β-羟基丁酸抑制 NLRP3 和含有半胱天冬酶募集结构域 (hASC) 的凋亡相关斑点样蛋白可减少肾脏中 CaOx 晶体的沉积，并使肾脏浸润性巨噬细胞的表型出现偏差。与未处理的对照相比，促炎对抗炎表型的影响。然而，IL-1β 抑制对 CaOx 沉积或巨噬细胞表型的影响与 β-羟基丁酸不同，表明 NLRP3 和 hASC 的 IL-1β 非依赖性作用对 CaOx 晶体形成有影响。

      其他研究也检测了巨噬细胞极化在CaOx晶体沉积中的作用。Sirtuin 3（由SIRT3编码）是一种线粒体NAD依赖性脱乙酰酶，参与呼吸和活性氧生成的减少。在乙醛酸诱导的高草酸尿小鼠模型中，Sirt3的过度表达降低了叉头盒蛋白O1（FOXO1）的乙酰化，这增加了巨噬细胞向抗炎表型的极化，抑制了炎症，减少了CaOx晶体沉积。结石形成者的外周血单核细胞也表达了显著较低水平的sirtuin 3和较高水平的乙酰化FOXO1。另一项研究使用了transwell培养系统，并表明人类肾小管上皮细胞暴露于CaOx诱导巨噬细胞向肾细胞迁移，并促进其向炎症表型的分化。相比之下，这些肾小管细胞中雄激素受体的敲除导致向抗炎表型分化。雄激素受体通过增加microRNA miR-185-5p的表达间接调节M2极化因子CSF1，microRNA miR-185-5p是一种负性调节CSF1翻译的非编码小RNA。ASC-J9（一种增强雄激素受体降解的药物）治疗高草酸尿症大鼠，可促进M2极化，减少肾脏中的晶体沉积129。这种药物可能在临床上有助于减少肾脏中CaOx晶体的沉积。

吞噬晶体作用

    在高草酸大鼠和小鼠体内形成的许多管内 CaOx 晶体最终会消失，这表明它们的肾脏能够消除这些晶体 。在注射乙醛酸 131 的 C57BL/6 N 小鼠中，肾小管内晶体沉积物的数量在第 6 天达到峰值，到第 15 天检测不到。5 天大的高钙尿症 Npt2a-/- 小鼠的肾脏中也有大量的肾小管内 CaP 晶体但它们的数量在 5 个月后减少，剩余的晶体位于间质中。间质晶体沉积与炎性细胞（包括单核细胞）的流入和巨细胞的形成有关。巨噬细胞  和肾上皮细胞均已显示在体外吞噬和降解晶体，这一过程不仅可以解释晶体清除，而且还有助于在管内晶体形成后形成间质沉积物。一种假设提出，上皮细胞在管腔侧内吞管状晶体并将它们外吞到基底侧，将管腔内晶体转化为间质沉积物。人类单核细胞在体外极化为抗炎表型，CFS1 内化和分解 CaOx 晶体和结石碎片 。这种吞噬活性是网格蛋白介导的，并且可以通过向培养物中添加 IL-4 来增强。相比之下，与用 IL-4 培养的单核细胞相比，通过暴露于 GM-CSF 而极化为炎症表型的单核细胞降解结石碎片的能力较差。在一项体外极化人类单核细胞的研究中，M2 巨噬细胞吞噬体迅速酸化至 pH 4.5，而 M1 巨噬细胞在中性和碱性 pH135 之间振荡。M1 巨噬细胞缺乏酸化与高水平的 NADPH 氧化酶亚基 gp91 和 p22phox、消耗 H+ 离子的超氧化物的产生以及持续的 NADPH 氧化酶活性有关，这延迟了吞噬体-溶酶体的融合。因此，响应 CaOx 的 NADPH 氧化酶上调可能会损害吞噬体的酸化和降解。重要的是，未能降解吞噬体内容物会导致渗漏、ROS 产生、炎症和细胞死亡。

晶体成核和基质囊泡

血管钙化涉及膜结合基质囊泡或外泌体的释放，它们由成骨血管平滑肌细胞、周细胞和肌成纤维细胞产生，或源自这些细胞的凋亡小体，以及淋巴细胞和巨噬细胞的凋亡小体 。膜囊泡可以在体外促进 CaOx 晶体成核 ，并且鉴于肾脏中的成石条件诱导脂质膜发生实质性变化，这些改变的膜脂可能促进 CaOx 晶体的成核 。结石形成者肾乳头的超微结构检查显示存在与肾小管基底膜相关的膜结合囊泡和原发性兰德尔斑块的球形 CaP 沉积物 。这些囊泡含有针状磷灰石晶体（图 2），兰德尔斑块的球形亚基可能代表钙化囊泡。CaP 的管内晶体也与膜状囊泡相关。同样，CaOx 晶体和结石的有机基质包含膜结合的囊泡，以及细胞降解的膜产物，其中包含脂质和蛋白质 （框 1）。脂质，特别是膜脂质，也可以从人尿中回收 ，从尿液中分离的外泌体富含膜磷脂，例如磷脂酰丝氨酸、磷脂酰胆碱、鞘磷脂和胆固醇 。

肾脏的成骨变化

    我们小组假设高草酸尿、高钙尿和低柠檬酸尿创造了诱导上皮细胞成骨转化的异常环境。在雄性 Sprague Dawley 大鼠给予羟基脯氨酸诱导的高草酸尿和管内 CaOx 晶体沉积的大鼠模型中，我们发现编码转录因子 RUNX1、RUNX2、Osterix、BMP2、BMP7、BMP 受体 2 型 (BMPR2) 的基因、胶原蛋白、骨钙素、骨连接蛋白、骨桥蛋白、MGP、骨保护素（也称为肿瘤坏死因子受体超家族成员 11B）、钙粘蛋白、纤连蛋白和波形蛋白在肾脏中上调，而编码碱性磷酸酶 (ALP) 和细胞角蛋白的基因的表达10 和 18 被下调。这些上调的基因产物中的一些在钙化中起作用，包括非胶原蛋白骨桥蛋白和骨钙素，它们是已知在血管钙化中起关键作用的成骨细胞标志物。

骨桥蛋白是一种成熟的矿化调节剂 - 它既可以作为晶体成核和生长的抑制剂，也可以作为钙化晶体成核的促进剂 - 并且是软组织钙化，兰德尔斑块，结石和尿晶体的无处不在的基质成分。骨钙素存在于骨骼和结石基质中，并且在间充质转化过程中上调。胶原蛋白是细胞外基质的主要成分，调节基质重塑，在钙化中以及兰德尔斑的扩建重要作用。其他已知在成骨细胞分化中具有活性的蛋白质包括BMP，RUNX2 和 Osterix。ALP参与生理和病理性钙化。.在高草酸尿症小鼠模型中（由C57BL / 6 N小鼠中乙醛酸盐给药诱导），CaOx晶体沉积也与肾脏中与成骨相关基因的上调有关 - vimentin，cadherin 11，骨桥蛋白，MGP和纤连蛋白155.细胞角蛋白 8、10 和 18 以及 E-钙粘蛋白（也称为钙粘蛋白 1）由上皮细胞表达，而 N-钙粘蛋白、纤连蛋白和葡萄球蛋白由间充质细胞表达。总的来说，这些基因表达模式表明，在高草酸环境中，肾上皮细胞可能发生成骨变化。

      具有遗传诱导的高钙尿症（通过选择性育种获得）的大鼠在皮质和髓质肾小管中产生CaP沉积物。免疫组织化学分析显示，与这些管腔内CaP沉积物相关的肾上皮细胞比对照组表达更高水平的骨桥蛋白。高钙尿大鼠肾脏的逆转录聚合酶链反应和蛋白质印迹分析显示，与正常对照组相比，BMP2，RUNX2，骨桥蛋白和Osterix的mRNA和蛋白质水平显着增加。用RNA干扰慢病毒载体沉默肾脏中的维生素D受体（VDR）基因降低了这些骨骼相关因子的表达，以及CaP晶体沉积。因此，来自这些大鼠的上皮细胞原代培养物的维生素D处理增加了BMP2，RUNX 2和Osterix的基因和蛋白质表达，以及细胞内CaP沉积。来自高钙质大鼠的原代上皮细胞与钙的孵育增加，而VDR敲低降低BMP2，RUNX2和Osterix的表达。这些发现表明，与高草酸尿类似，高钙尿可导致肾上皮的成骨变化。

    暴露于草酸盐可能会促进肾上皮细胞的上皮间质转化。 小鼠内髓集合管细胞在体外暴露于草酸盐或 TGFβ1，上调间充质标志物波形蛋白和 α-平滑肌肌动蛋白（αSMA；也称为主动脉平滑肌肌动蛋白）的表达，并且表达的 E-钙粘蛋白水平低于对照组。将这些经过草酸盐处理的细胞暴露于含有抗坏血酸、β-甘油磷酸和地塞米松的钙化培养基中，导致成骨标志物 Runx2 和 Alp1 的增加。 通过反式-4-羟基-L-脯氨酸喂养在小鼠中诱导的高草酸尿也上调了 Runx2 和 Alpl，并增加了胶原蛋白的沉积 。 此外，波形蛋白在与 CaOx 晶体孵育后在大鼠肾上皮细胞系中上调。

      肾钙质沉着症常见于髓质海绵肾 （MSK） 患者。一项研究调查了从一名在神经胶质细胞衍生的神经营养因子 （GDNF） 基因中具有杂合功能丧失突变的 MSK 患者中分离出的肾细胞的自发体外钙化，并表明 MSK 患者的肾钙质沉着症可能是由于成骨变化所致。来自该患者的细胞在形态学上类似于周细胞或间充质干细胞，并且在培养4-5个月后可以观察到自发矿化。此时，细胞对骨钙素呈弱阳性，对骨桥蛋白呈阴性，对骨肠菌素，vimentin，αSMA和CD146（也称为细胞表面糖蛋白MUC18）呈阳性。

      在另一项研究中，研究人员显微镜检查了12名MSK患者和9名特发性结石形成者的肾脏。所有 MSK 患者的集合管中都有结石，但只有三名患者有附着在上皮下斑块上生长的结石。值得注意的是，在所有检查的患者中，Randall的斑块及其前体在髓袢Henle环的细支的基底膜中都可以检测到。RUNX2 和 Osterix 可以在 12 名 MSK 患者中的 10 名中检测到，并且这种表达仅限于间质细胞，并且在肾小管上皮细胞中未观察到。然而，研究人员指出，只能在34个对骨基因表达呈阳性的间质组织中的1个区域中检测到间质矿物质沉积。

      此外，尽管 Randall 斑块无处不在，但在特发性 CaOx 结石患者的组织切片中，无法检测到 RUNX2 和 Osterix 。研究人员认为，成骨在结石形成中没有作用，但成骨转录因子的上调，可能并不总是导致CaP的沉积，因为矿化受到高度调节。在这种情况下可能阻止矿化的其他因素包括ALP的下调和矿化抑制剂（如骨桥蛋白和MGP）的上调。此外，特发性 CaOx 结石患者的间质细胞中成骨因子的表达可能是短暂的和/或低于免疫组织化学检测的限值。

      周细胞可以分化成成骨细胞— 在培养物中，周细胞产生细胞外基质成分，如胶原蛋白1，骨桥蛋白，MGP和骨钙素。因此，肾直小血管周围的周细胞可能与肾脏钙化有关。在高草酸大鼠中，MGP在管周内皮细胞中的表达增加。MGP表达在暴露于体外诱导氧化应激的致动脉粥样硬化刺激的内皮细胞中也增强。

存在于肾小管周围毛细血管内皮细胞中的小孔被薄隔膜覆盖，这有利于毛细血管和相邻肾小管之间的分子交换。当这些细胞与内皮细胞共培养时，暴露于草酸盐的肾上皮细胞的凋亡率增加，表明内皮细胞可能会加剧草酸盐诱导的毒性；用抗氧化剂预处理上皮细胞可减少细胞死亡。通过将人肾近端小管上皮细胞暴露于成骨培养基，也可以诱导 CaP 沉积。这些细胞聚集形成结节，其特点是存在凋亡细胞和晶体沉积，并表达成骨标志物如RUNX2、骨连接蛋白、骨桥蛋白和ALP。然而，尽管证明了肾细胞的成骨潜力，但这些体外发现与 Randall 斑块形成的相关性尚不清楚。

结论

      实验证据表明，兰德尔斑块和特发性结石的形成不仅仅是肾小管中物质过饱和度诱导钙化的结果。相反，结石形成可能是一个多步骤过程，其中尿液物质过饱和度具有重要作用（图5）。一种假设是，可能由尿液环境变化引发的肾脏免疫反应具有核心作用。尿液中的成石物质变化，如高钙尿症、高草酸尿症、低枸橼酸尿症和高磷尿，产生肾小管腔内CaOx和/或CaP晶体，可诱导炎症和成骨变化。因此，肾小管上皮细胞以及肾小管内皮细胞和/或周细胞产生炎症分子和/或矿化调节剂。此外，具有成骨特性的转化细胞将膜结合的囊泡释放到基底膜中，其中产生生物磷灰石晶体。这些针状晶体可能会穿过封闭膜，然后推入基底膜，允许矿化随着来自受损上皮细胞的细胞降解产物，以及胶原蛋白和其他间质纤维的参与而进行。

    在动物模型中，巨噬细胞包围间质晶体，并最终消除晶体。然而，在人类中，斑块继续生长时，尽管存在大型结晶沉积物，但巨噬细胞活性是适度的。在特发性结石患者中，观察到的这种最小的巨噬细胞介导的晶体消除活性表明，要么是晶体无法吸引巨噬细胞，要么是要将晶体极化为能够被有效吞噬作用的表型。在血管和瓣膜钙化中也描述了类似的现象，其中钙化区域周围的巨噬细胞显示出较低的矿物质吸收能力。

       尽管实验证据表明免疫细胞与炎症参与特发性结石的发病机制，但临床数据有限。结晶抑制剂参与软组织钙化，它们在结石形成中的作用也已得到充分证实，但它们对兰德尔斑块形成的贡献尚未得到临床评估。关于巨噬细胞募集和极化的潜在作用，以及ROS和炎症小体在尿液中成石变化的免疫反应中的作用，仍然存在许多问题。

进一步的研究还应调查免疫调节在促进巨噬细胞极化以增强晶体清除方面的潜力，以及是否有可能阻止斑块生长并促进其消退。这些和许多相关问题的答案可能有助于开发新的疗法，以防止结石形成的复发。