阿托伐他汀通过增强喂食高脂肪饮食的高草酸结石大鼠的肾骨桥蛋白表达来减少肾草酸钙结石沉积

尿路结石病，也称为尿石症，是世界范围内最常见的泌尿系统疾病之一，患病率呈上升趋势。尿石主要由草酸钙 (CaOx) 和磷酸钙 (CaP) 组成，占 60% 至 80% [ 1 , 2 ]。越来越多的证据表明，代谢综合征与尿石症密切相关 [ 3 ]。几项研究还表明，肾结石形成者患动脉粥样硬化的风险高于没有结石的对照组 [ 4 ]。尽管近年来大量流行病学研究报道了代谢综合征与尿路结石之间的关联，但这种关联的潜在机制仍不清楚 [ 5 ]。

血脂异常是代谢综合征的标志，与动脉粥样硬化有关。氧化低密度脂蛋白 (oxLDL) 是导致动脉粥样硬化的关键因素 [ 6 ]。循环的 oxLDL 可以刺激动脉内膜中的泡沫细胞，其中巨噬细胞通过清道夫受体和凝集素样 oxLDL 受体 1 (LOX-1) 摄取大量的 oxLDL [ 7 ]。oxLDL 可刺激巨噬细胞增加活性氧 (ROS) 的产生并增强氧化应激 (OS)，而这些变化与 CaOx 肾结石的形成密切相关 [ 8 , 9 ]。一些研究报告称，oxLDL 可能代表动脉粥样硬化、CVD 风险和尿路结石之间的联系，尽管这些研究产生了相互矛盾的结果 [10 ]。

他汀类药物或 3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶 A (HMG-CoA) 还原酶抑制剂是血脂异常和 CVD 一级预防的主要药物。正如许多研究报道的那样，他汀类药物治疗除了降低全身胆固醇水平外，还具有抗氧化作用 [ 11、12 ]。考虑到高脂血症、OS 和尿石症之间的密切联系，他汀类药物可能具有预防尿石症的潜力。观察和代谢研究表明，服用他汀类药物的患者患尿路结石的风险降低 [ 13 , 14 ]。我们之前的研究表明，服用他汀类药物可以显着改变钙肾结石形成者的尿柠檬酸盐、尿酸和 pH [ 15 ]]. 然而，很少有研究使用高草酸结石大鼠模型关注他汀类药物对肾晶体滞留的影响 [ 16 ]。Tsujihata 等人使用高草酸尿症大鼠研究阿托伐他汀治疗对尿石症的影响，发现阿托伐他汀给药后肾晶体滞留减少 [ 17 ]。然而，他汀类药物影响 CaOx 肾结石的确切机制尚不完全清楚。

迄今为止，CaOx 尿石症的临床治疗仅限于通过柠檬酸钾对尿液化学进行经验性操作，并且尚未尝试针对潜在的病理生理学设计治疗方法。由于 CaOx 结石是人类最常见的肾结石类型，我们在当前研究中假设服用他汀类药物会改变高脂肪饮食 (HFD) 诱导的 oxLDL 相关肾损伤并进一步减少羟脯氨酸中 CaOx 结石的形成（ HP）诱导的高草酸血症大鼠。本研究还试图确定他汀类药物在高草酸血症大鼠中的研究结果是否可以在概念验证干预研究中推广到 CaOx 尿石症为主的患者。

草酸钙 (CaOx) 是肾结石的主要成分。越来越多的证据表明高脂血症、心血管疾病 (CVD) 和肾结石的形成之间存在密切联系。由于其抗氧化特性，他汀类药物可控制高脂血症并可改善氧化钙结石的形成。本研究旨在探讨他汀类药物对 CaOx 尿石症的抑制作用及其潜在机制。我们使用喂养高脂饮食（HFD）达到高脂血症（HL）和羟脯氨酸（HP）水的大鼠建立高草酸钙肾结石模型；动物服用他汀类药物 (A) 28 天。

    将大鼠分为用A处理或未用A处理的八组，即对照、HP、HL、HL+HP。与对照组相比，HL加重了尿钙结晶。由于肾骨桥蛋白 (OPN)（一种关键的抗结石蛋白）的表达增加和自由基生成减少，随着肾钙沉积减少，膀胱中的钙晶体增加。CaOx离子活度产物(AP(CaOx))的水平在服用他汀类药物后降低，AP(磷酸钙)(CaP)增加，这表明在服用他汀类药物后主要的钙晶体成分从CaOx变为CaP。总之，在喂食 HFD 的高草酸尿症大鼠中，阿托伐他汀通过恢复 OPN 表达来减少肾 CaOx 结石沉积。

由于尿石症与动脉粥样硬化性血管疾病之间存在很强的相关性，关于他汀类药物治疗尿石症的研究可以追溯到 10 多年 [ 17 ] 。据报道，阿托伐他汀可减少高草酸大鼠的肾损伤和氧化应激，并抑制肾结晶滞留 [ 17 ]。对两个大型队列的研究还发现，服用他汀类药物与降低尿石症风险有关 [ 13 , 14]. 这些结果表明他汀类药物可能对尿路结石具有保护作用，但确切的保护机制仍不清楚。所有相关研究都未能具体说明队列中结石的成分，这限制了他们发现的准确性，尽管他们提出了具有统计学意义的结果。在本研究中，我们使用患有 HP 诱导的高草酸尿症尿石症的大鼠来研究他汀类药物对 CaOx 结石形成的影响。我们的结果与之前的人体研究相关，这些研究表明他汀类药物可以减少肾脏 CaOx 沉积。为了剖析这些观察结果背后的机制，我们分析了高草酸大鼠的膀胱尿沉渣和肾脏标本，发现服用他汀类药物可减少肾钙结晶沉积并增加尿结晶排出。对这种相反趋势的可能解释可能与他汀类药物对抗结石蛋白、自由基产生和粘附分子的影响有关。首先，已经鉴定出几种抗结石蛋白，OPN 是钙晶体沉积的主要抑制剂之一 [21 ]。我们发现阿托伐他汀给药恢复了肾脏中 OPN 的表达。其次，已知自由基损伤会促进 CaOx 结石的形成 [ 19]. 在本研究中，通过 NBT 染色和与抗 CD68 抗体的共染色原位检测超氧阴离子表明，与对照组相比，HL+HP 组的甲臜颗粒数量增加，然后在所有他汀类药物治疗组中减少。这一发现表明阿托伐他汀可以改善肾脏自由基损伤，这可能有助于减少肾结晶沉积。最后，之前的研究发现，他汀类药物可抑制血管内皮细胞中血管细胞粘附分子-1 (VCAM-1) 和细胞间细胞粘附分子-1 (ICAM-1) 等粘附分子的表达，从而阻止动脉粥样硬化进展 [ 22 ]]. 他汀类药物还可以通过抑制肿瘤坏死因子-α (TNF-α) 诱导的 VCAM-1 表达来改善肾缺血再灌注损伤 [ 23 ]。我们之前的研究表明，尿路结石患者的血清 VCAM-1 和 ICAM-1 水平升高 [ 4 , 24 ]。此外，之前一项调查 M1/M2 巨噬细胞在肾 CaOx 结石形成中的不同作用的研究发现，M1 巨噬细胞诱导粘附相关基因的表达并促进肾晶体形成 [ 25 ]]. 所有这些结果都支持粘附分子表达减少可能导致肾晶体沉积受到抑制的假设。因此，我们的研究结果可以将他汀类药物对肾脏粘附分子的影响联系起来，这有助于增加钙晶体排出。

这项研究的一个重要发现是 CaOx 向 CaP 的转化。在讨论这种转化的可能潜在机制之前，应介绍有关晶体生长和溶解的物理化学机制的知识 [ 26 ]]. 草酸钙肾结石包含三相，即一水合物(COM)、二水合物(COD)和三水合物(COT)。其中，COM 是 CaOx 最稳定的最终阶段，是最常观察到的肾结石类型。CaP 肾结石至少由四种可能的相组成：透钙磷石、纳米晶磷酸八钙 (OCP)、羟基磷灰石 (HAP) 和无定形磷酸钙 (ACP)。其中，透钙磷石相的溶解度最高，稳定性最低。透钙磷石依次转变为具有更高稳定性的其他 CaP 相，直到形成热力学最稳定的 HAP 相。在混合草酸盐/磷酸盐系统中，存在将透钙磷石转化为 COM 的理论热力学驱动力 [ 26 ]]. 这种转化受尿液 pH 值、钙和抑制性大分子的控制。当 HAP 的过饱和度随着 pH 值的轻微增加而显着增加时，COM 向 CaP 的逆热力学转变发生，但 COM 过饱和度几乎保持不变。未溶解的 HAP 会消耗尿钙并限制 COM 的形成。此外，之前的研究发现，尿液中的大分子物质，尤其是 OPN，会抑制肾脏 COM 的形成并促进向 CaP 的逆热力学转化 [ 27 ]。柠檬酸盐供应增加和尿尿酸水平降低与 CaOx 向 CaP 的转化有关 [ 28 , 29]. 此外，草酸和柠檬酸盐的不同化学特性，包括溶解度和解离常数，可能是 CaOx 转化为 CaP 的可能原因。尿草酸和柠檬酸盐代谢相互作用，但机制仍不确定，并且可能受多种因素影响，包括高尿酸血症、尿亚稳态渗透压上限和微生物群[ 30、31、32 ]。虽然我们无法证明在本研究中尿液 pH 值增加，但我们发现他汀类药物治疗后肾脏 OPN 表达显着增加。仍需进一步研究以确定可能的机制。

越来越多的证据表明，尿石症患者患高脂血症和动脉粥样硬化的风险更高 [ 33 ]。一项研究表明，oxLDL 可能是尿石症和动脉粥样硬化之间的联系 [ 10 ]。大多数 oxLDL 积聚在肝脏中，只有不到 2% 的 oxLDL 被肾脏吸收 [ 34 ]。先前的研究表明 oxLDL 在 CKD 或终末期肾病患者的肾脏中过度表达 [ 35]. oxLDL 与肾脏之间可能存在的有害联系是基于“脂质肾毒性”的概念。因尿白蛋白渗漏而由肝脏代偿性合成脂蛋白引起的高脂血症可加重肾小球硬化和间质纤维化 [ 36 ]。最近，越来越多的研究集中在 oxLDL 与脂质肾毒性的关系上。OxLDL 可引起肾小球系膜细胞、内皮细胞和足细胞的损伤 [ 37 ]。一项使用人肾小球系膜细胞的体内研究报告称，oxLDL 通过 LOX-1 摄取，同时增加了 ROS 的产生，进一步增强了 oxLDL 的内吞作用 [ 38 ]]. 然而，在当前的研究中发现摄入 HFD 后肾损伤的严重程度增加但肾脏 LOX-1 的表达降低，这与之前报告的结果相反。需要更多的研究来证实我们的发现。

图 2使用偏光显微镜拍摄的尿沉渣中钙晶体的代表性显微照片。（一）控制。( B ) 高脂血症 (HL)。( C ) 用 5% 羟脯氨酸 (HP) 处理的大鼠。( D ) 用 5% HP 处理的 HL 大鼠。( E ) 用阿托伐他汀治疗的对照组。( F ) 用阿托伐他汀治疗的 HL 大鼠。( G ) 用 5% HP 和阿托伐他汀处理的大鼠。( H ) 用 5% HP 和阿托伐他汀处理的 HL 大鼠。以上所有图片均以原始放大倍数 100 倍进行展示。(一)尿沉渣干重统计结果。*与对照组相比，p < 0.05；#p _< 0.05 与阿托伐他汀治疗的对照组相比。

Liu CJ, Tsai YS, Huang HS. Atorvastatin Decreases Renal Calcium Oxalate Stone Deposits by Enhancing Renal Osteopontin Expression in Hyperoxaluric Stone-Forming Rats Fed a High-Fat Diet. Int J Mol Sci. 2022 Mar 11;23(6):3048. doi: 10.3390/ijms23063048. PMID: 35328466; PMCID: PMC8954580.

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