结石研究：膳食草酸盐和肾结石的形成

这此食物限制，可以减少尿中草酸盐的排泄

膳食草酸盐和肾结石的形成

膳食草酸盐是植物来源的，可能是蔬菜、坚果、水果和谷物的成分。在正常个体中，大约一半的尿草酸盐来自饮食，一半来自内源性合成。尿液中排出的草酸盐量在草酸钙结石形成中起重要作用。大型流行病学队列研究表明，当与结石风险挂钩时，尿草酸排泄是一个连续变量。因此，草酸盐排泄量 > 25 mg/天的个体可能会受益于尿草酸盐排出量的减少。24 小时尿液评估可能会错过尿液草酸盐排泄的短暂激增时期，这可能会促进结石生长，并且是该分析的一个限制。在这篇综述中，我们描述了饮食草酸盐的影响及其对结石生长的贡献。

关键词：草酸钙，结晶尿，肾结石，草酸盐

介绍

尿液中排出的草酸盐量是草酸钙 (CaOx) 结石生长的关键因素 ( 24 , 48 )。尿草酸盐有两个主要来源：饮食和内源性合成。膳食草酸盐对结石形成的贡献一直难以准确评估，原因包括1 ) 需要控制草酸盐、钙和其他营养素的摄入量，以准确识别影响草酸盐排泄的因素，2 ) 估计草酸盐摄入量的困难, 3 ) 草酸盐吸收和分泌的无法解释的变异性, 4 ) 环境/生长条件导致的食物中草酸盐含量的变异性, 5) 草酸盐与膳食钙的相互作用，6 ) 草酸盐降解微生物的影响，以及7 ) 缺乏临床研究表明减少草酸盐摄入可降低结石复发的频率。在这篇综述中，我们讨论了饮食中草酸盐的吸收、降解和排泄及其对肾结石生长的潜在影响。此外，还讨论了关于膳食草酸盐对结石病的贡献的未来研究方向。

膳食草酸盐和结石风险

在过去的几十年中，用于了解膳食草酸盐在结石风险中的作用的两种常用工具是食物频率问卷和 24 小时尿液收集。这两种工具分别为患者的草酸盐摄入量和结石病风险提供了有价值的见解。然而，他们并未充分评估可能与散发大量膳食草酸盐摄入相关的重大风险。食物频率问卷已被用于检查三个独立的长期队列中的预期结石形成。这些研究表明与饮食草酸盐摄入和结石病相关的风险较小[相对风险 1.21（男性）和 1.22（老年女性）]（51）。尽管不经常食用，熟菠菜和生菠菜被列为这些人群膳食草酸盐的主要来源。食用正常份量的菠菜（50-100 克）会导致膳食草酸盐负荷约为 500-1,000 毫克，并显着增加尿中草酸盐的排泄量（21、23）。在这些研究中，膳食草酸盐对结石风险的贡献可能被边缘化了，原因是1 ) 参与者无法准确回忆他们在 1 个月内食用含有大量草酸盐的食物的频率，2 )参与者食用的富含草酸盐的食物，以及3) 摄入草酸盐吸收的可变性。在其他研究中，这些研究人员表明，膳食钙比膳食草酸盐对肾结石风险的影响更大（负相关）（3、9、52）。假设这种反应是由于肠道中结晶草酸盐减少，钙摄入量低导致草酸盐吸收更多和尿排泄增加。

24 小时尿草酸排泄已被用于评估发生肾结石的风险。Curhan 和 Taylor 报告说，与草酸盐排泄量最低或最高的组相比，他们的健康专业人员队列中形成结石的相对风险增加了 3 到 4 倍（8）。因此，与使用食物频率问卷相比，使用 24 小时尿草酸盐分析检查结石病的相对风险要高得多。在草酸盐排泄在正常范围内的男性中，即使尿草酸盐排泄（5 mg/天）的小幅增加也会使肾结石风险增加一倍，这说明草酸盐排泄是一个连续变量。重要的是，Curhan 和 Taylor 还认识到“24 小时尿液收集提供了一天中草酸盐排泄的图片，但它没有提供有关低潮期和高潮期的信息。” Erickson 等人先前报道了饮食引起草酸盐排泄瞬时激增的概念。( 11 ) 在接受膳食钙负荷的个体中。我们随后显示草酸盐负荷后草酸盐排泄的类似激增（20, 34 ). 因此，可以肯定的是，24 小时尿液收集可能无法检测到富含草酸盐的膳食后草酸盐激增的影响。这种激增可能与 CaOx 尿液过饱和度的短暂增加有关。Prochaska 等人。最近表明，CaOx 尿液相对过饱和度的适度变化与结石风险的巨大变化有关 ( 46 )。因此，草酸盐排泄量 > 25 mg/天似乎是结石风险增加的因素，而 > 40 mg/天应被视为原发性或继发性高草酸尿症的指标。有必要进行进一步的研究以进一步调查这一点。

膳食草酸盐及其肠道吸收

草酸盐被细胞旁和跨细胞机制吸收，它们的相对贡献在不同的肠段中可能有所不同 ( 14 )。SLC26 转运蛋白被认为在跨细胞转运中发挥重要作用，SLC26A3 调节肠道吸收 ( 14 )。对 30 名非结石形成个体进行三次吸收试验的研究结果表明，约 5-10% 的可溶性草酸盐负荷（50 毫克 [ 13 C 2 ] 草酸钠负荷）被吸收。然而，吸收的范围可以从 1% 到 20%，个体间和个体内的变异性很大（56）。据报道，在这种测试中吸收的草酸盐量在结石形成中高于非结石形成个体 ( 19 )。然而，不确定性仍然存在，因为不知道在这种负载中草酸钠的吸收与食物来源的草酸盐的吸收有多好。此外，钙吸收、胃肠动力、粪便微生物组成分定植（包括产酸草酸杆菌）和其他潜在调节剂的影响尚不清楚。

膳食草酸盐的肠道吸收很大程度上受摄入草酸盐的溶解度（生物利用度）的影响。与 1-3 mmol 草酸盐相比，人类平均每天摄入 15-25 mmol 的钙，这表明在肠道中，大部分草酸盐是不溶的结晶 CaOx。结晶草酸盐在粪便流中被消除；因此，可能被吸收的草酸盐池是可溶的。Tang 等人说明了草酸盐在食物中的溶解度的影响，他们比较了摄入草酸盐含量相似的两种物质（肉桂和姜黄）后草酸盐的尿排泄量，但草酸盐溶解度不同（50）。从富含可溶性草酸盐的姜黄中估计的草酸盐吸收率为 8.2%，而肉桂中的草酸盐吸收率为 2.6%，主要由结晶草酸盐组成。在图。1，显示了从自选饮食（第 0 天）转换为无草酸盐配方饮食的 12 名个体的草酸盐排泄变化（21）。值得注意的是，从肠道中清除草酸盐需要几天的时间。这通过在第 4 天但在第 6天未检测到草酸盐的两个人的粪便中的草酸盐分析得到证实( 22 )。

图。1。

减少 12 名健康受试者的尿草酸盐排泄量，这些受试者食用缺乏草酸盐的饮食。显示了源自肠道吸收和内源性合成的尿草酸盐的相对量。值是平均值 (SD)。[数据由 Holmes 等人计算得出。( 21 ).]、肠道细菌对草酸盐的降解

关于微生物在肠道中降解草酸盐的研究集中在O. formigenes，它利用草酸盐作为其主要的能量和碳来源。据报道，这种微生物的定植可将复发性 CaOx 结石形成的风险降低 70% ( 29 )。我们发现，只有当受试者摄入钙含量低（400 毫克）和草酸盐含量适中（250 毫克）的饮食时，这种微生物的定植导致尿中草酸盐排泄减少（28）。

如前所述，低钙饮食是结石形成的危险因素 ( 9 )，因此在这种情况下定植可能具有保护作用。大鼠研究表明，O. formigenes刺激从血浆到肠道的草酸盐分泌 ( 2 , 17 )，这可能会减少尿中草酸盐的排泄并限制结石风险。虽然最初的研究集中在这种有机体上，但重要的是要认识到粪便微生物组包含许多其他有机体，这些有机体可以支持产蚁菌生存、代谢草酸盐并影响肠道运输。因此，需要更多的研究关注微生物组在草酸盐降解和运输中的集体影响，以及它如何支持O. formigenes对草酸盐的降解( 40 , 42 )。

饮食草酸盐和尿液草酸盐排泄

尽管有其局限性，但 24 小时尿液收集是评估饮食草酸盐对尿草酸盐排泄的贡献的最佳可用工具。理想情况下，饮食中草酸盐和钙的摄入量应该得到最佳控制，但这对患者来说基本上是不切实际的。最好控制可能影响草酸盐内源性产生的其他饮食成分，包括羟脯氨酸和维生素 C。几项研究表明，增加饮食中的钙可减少饮食控制个体的尿中草酸盐排泄 ( 37 , 39 , 55 )）。我们已经表明，在 250 毫克/天的草酸盐饮食中，将膳食钙从 1,000 毫克/天减少到 400 毫克/天，定植个体的平均草酸盐排泄量增加了 20.3%，非定植个体的平均草酸盐排泄量增加了 50.3%。图 2) ( 28 )。这一发现强调了膳食钙以及定植状态对尿草酸排泄的影响。

图 2进一步说明了膳食草酸盐与尿草酸盐排泄之间的关系，并揭示了在大范围的膳食草酸盐摄入量（50-750 毫克/天）中，在 1,000 毫克/天的钙饮食中每消耗 100 毫克草酸盐，尿草酸盐就会增加2.7 毫克。当日粮草酸盐含量低于 50 毫克时，吸收的膳食草酸盐比例会急剧增加 ( 21 )。这可能是由于大部分膳食草酸盐在低浓度下可溶，或在小肠中吸收存在节段性差异，其中细胞旁摄取可能占主导地位 ( 31 )。

图 2。

健康受试者在草酸盐和钙控制饮食中的尿草酸盐排泄：来自我们实验室先前发表的 4 项饮食控制研究的 39 名个体（19 名男性，20 名女性，22-43 岁）的星座（28 , 32 , 33 , 35 )。虚线表示最适合 1,000 毫克钙饮食 (■) 和 50 至 750 毫克草酸盐饮食摄入量的线。每摄入 100 mg 膳食草酸盐，尿中草酸盐排泄量增加 2.7 mg。在 250 毫克草酸盐摄入量下，数据点表明在 400 毫克钙浓度下，定殖 (○) 和未定殖 (Δ) 个体的尿中草酸盐排泄。无草酸盐配方饮食个体的尿中草酸盐排泄量（21）。值是平均值 (SD)。

膳食草酸盐和肾脏草酸盐处理

吸收的膳食草酸盐被输送到肾脏，在那里被过滤并分泌或重新吸收。这些过程对尿草酸排泄的相对贡献尚未明确定义。Bergsland 及其同事测量了正常受试者和 CaOx 结石形成个体在草酸盐含量相对较低（92 毫克/天）的精心控制饮食中的草酸盐排泄分数（4）。在一些结石形成个体中，草酸盐的排泄分数>1，但没有一个对照。这表明在这种情况下会发生一些草酸盐分泌，即使草酸盐消耗量很低。我们之前曾报道在正常受试者和 CaOx 肾结石形成个体中存在显着的草酸盐分泌通量，这些个体接受相对较高的可溶性草酸盐负荷 ( 20 , 34 )。I 型原发性高草酸尿症患者也有草酸盐分泌的报道，并且在该队列的肾近端小管中发现了 CaOx 晶体（58）。很明显，需要进一步研究来评估膳食草酸盐（低量和高量）对肾脏草酸盐处理的影响，特别是对较高水平的膳食草酸盐消耗的反应。

膳食草酸盐和食物摄入建议

防止 CaOx 结石形成的努力应针对限制 CaOx 的尿液过饱和，众所周知，CaOx 会影响结石风险 ( 46 )。患者需要注意，单餐中过量的草酸盐摄入和低钙摄入可能会暂时增加草酸盐的吸收并影响 CaOx 的尿液过饱和。一个实用的策略是限制食用高草酸盐含量的食物，如表格1，并维持正常的膳食钙摄入量。患有肠道高草酸尿症的患者在草酸盐消耗量高的情况下可能容易发生草酸盐肾病。草酸盐肾病也可能发生在胃肠功能正常的个体中，当他们食用草酸盐含量高的食物时，尤其是可溶形式的食物 ( 1 , 7 , 10 , 16 , 49）。这种草酸盐沉积似乎随着慢性肾病的发作而加剧。涉及的食物包括花生、大黄、杨桃和“榨汁”蔬菜。患者的另一种方法是服用停止高血压的饮食方法 (DASH) 饮食，该饮食已被证明可有效减少 CaOx 过饱和 ( 44 )。

表格1

简化饮食说明以限制尿中草酸盐的排泄

还探索了施用理论上降低肠道草酸盐含量的酶制剂以降低尿中草酸盐排泄。Hoppe 及其同事表明，O. formigenes具有良好的耐受性，但并未显着减少原发性高草酸尿症患者的尿草酸盐排泄 ( 25 )。此外，在一项随机 II/III 期试验中， O. formigenes并未降低尿中草酸盐水平 ( 26 )。减少尿草酸盐的一种潜在方法是使用 ALLN-177，这是一种新型口服酶疗法，已被证明可通过降解人体肠道膳食草酸盐来减少尿草酸盐排泄 ( 36 )。

未来发展方向

由于饮食中的草酸盐摄入量可能在肾结石生长中发挥作用，因此需要更好的测量草酸盐摄入量的方法。值得评估的一种方法是使用基于图像的方法（智能手机）来监测食物摄入量并估计草酸盐和钙的摄入量（6）。这种方法可能被证明比食物频率问卷和书面饮食记录更准确。如果这种方法得到验证，则可能还可以开发应用程序来提高饮食依从性。

该过程中的另一个重要因素是 CaOx 晶体在结石形成中的作用。Evan 及其同事优雅地展示了 Randall 斑块在特发性 CaOx 结石形成中的作用 ( 12 , 13 )。他们没有在他们的队列的肾单位中检测到 CaOx 晶体。然而，受试者处于一种独特的状态：禁食、饮水和全身麻醉。需要解决通过富含草酸盐的膳食向肾脏输送草酸盐的激增是否会导致 CaOx 晶体形成。使用纳米粒子分析仪，研究人员在人尿中发现了 CaOx 纳米晶体 ( 15 , 18）。此类晶体（<1 µm，常规方法无法检测到）可以输送到泌尿腔，附着在 Randall 斑块上，导致 CaOx 结石生长。

此外，晶体可以刺激免疫反应（5、27、30、38、43、47、53）。 尽管这尚未在患者的组织学中显示，但实验模型表明 CaOx 晶体可刺激肾上皮细胞中单核细胞趋化蛋白 1 的产生 ( 41 , 54 )。这可能发生在通过单核细胞/巨噬细胞系统去除晶体的努力中。我们之前确定一小群 CaOx 结石形成个体抑制了单核细胞能量（57）。我们进一步表明，草酸盐在健康受试者的单核细胞中引起类似的反应 ( 45 )。因此，了解膳食草酸盐在免疫反应产生中的作用可能很有价值，需要使用动物模型或人类膳食喂养研究进行进一步研究。

结论

膳食草酸盐可能对 CaOx 肾结石的形成风险有重要影响。影响的程度难以量化，因为目前的评估并未关注饮食草酸盐摄入导致草酸盐排泄的短暂增加。需要一个更实时的饮食评估工具来更好地量化这些反应。减少高草酸盐食物的摄入量和正常膳食钙的摄入量可能是减轻 CaOx 过饱和度的实用方法，因此可能会限制肾结石形成个体的结石风险。