了解肾结石与上尿路和膀胱癌之间的联系

Mihalopoulos M, Yaghoubian A, Razdan S, Khusid JA, Mehrazin R, Badani KK, Sfakianos JP, Atallah WM, Tewari AK, Wiklund P, Gupta M, Kyprianou N. Understanding the link between kidney stones and cancers of the upper urinary tract and bladder. Am J Clin Exp Urol. 2022 Oct 15;10(5):277-298. PMID: 36313208; PMCID: PMC9605942.

泌尿道结石是美国最常见的泌尿道疾病之一。肾结石的患病率从 1980 年的 3.2% 增加到 2016 年的 10.1% [ 1 ]，影响了近 11% 的男性和 7% 的女性 [ 2 ]。肾结石通常是受累患者终生的复发性负担，五年复发率为 50% [ 3 ]。结石形成的病理生理学和机制极其多样，很大程度上取决于结石的化学成分。最近，人们对肾结石和泌尿生殖系统癌症之间的机制和临床联系产生了兴趣 [ 4]. 尽管肾结石很普遍，但人们对肾结石的存在与上尿路和尿路上皮癌的发病率之间的潜在关联知之甚少。

绝大多数肾结石 (> 70-80%) 都含有钙 [ 5 ]。元素钙是一种重要的细胞内信号分子，其过量储存通常包含在人体骨骼系统中。因此，结石病可以抽象地认为是一种骨外钙化（即骨骼系统外的钙盐沉淀）的疾病。骨外钙化也与几种形式的恶性肿瘤有关。这可能继发于副肿瘤综合征，其中分泌甲状旁腺激素相关蛋白 (PTHrP) 导致骨吸收（这最常见于肺癌）[ 6]. 然而，恶性肿瘤相关的营养不良性钙化也可能在没有副肿瘤综合征的情况下发生。例如，Bosniak 分级系统用于影像学评估复杂肾脏肿块的恶性风险，肿块内存在钙化是较高 Bosniak 评分的标准，这反过来预示着潜在肾细胞癌的风险较高 [ 7 ]。作为泌尿生殖系统恶性肿瘤领域的另一个例子，膀胱壁的营养不良性钙化也可能与膀胱癌有关 [ 8 ]。因此，很明显，与钙加工和代谢相关的常见病理生理途径可能是泌尿生殖系统恶性肿瘤和尿路结石的基础。

根据疾病控制中心 (CDC) 的数据，前列腺癌、膀胱癌和肾癌/肾盂癌是美国 10 大最流行的恶性肿瘤之一，并在全球范围内导致大量癌症相关死亡 [9 ]。鉴于肾结石和泌尿道恶性肿瘤的高患病率，更好地了解这两种病理和临床状况之间的生化联系至关重要。虽然慢性炎症、尿路感染和代谢紊乱被发现与膀胱和上尿路的鳞状细胞癌和腺癌有关 [ 10、11]，还有其他生物途径可能会导致其他形式的尿路癌症和肾结石。因此，不仅了解肾结石与肾癌之间的关联，而且了解结石与输尿管癌和膀胱癌之间的潜在联系都具有重要意义。在这篇综述中，我们提供了对当前对肾结石与上尿路和膀胱癌发展的共同机制的理解的见解。

上尿路和膀胱癌：发病率和病理生物学

肾细胞癌 (RCC) 是最具侵袭性的泌尿系统恶性肿瘤之一，5 年总生存率为 76%。对于更晚期的癌症，该比率急剧下降，II/III 期局部疾病为 72.5%，IV 期疾病仅为 12% [ 12 ]。大多数起源于近端小管，透明细胞癌是最常见的变体。RCC 也可能起源于集合管或肾髓质 [ 13 ]。由于急诊和紧急护理环境中腹部影像学的普及率不断提高，因此大多数 RCC 在诊断时仍处于局限状态 [ 14 ]。在欧洲和北美，患 RCC 的终生风险在 1.3% 到 1.8% 之间 [ 15]. 根据世界卫生组织的数据，每年有超过 140,000 例与 RCC 相关的死亡，RCC 在全球癌症死亡的最常见原因中排名第 13 [ 15 ]。男性的发病率几乎是女性的两倍，全球累计发生 RCC 的风险分别为 0.69% 和 0.35% [ 12 ]。

最常被提及的 RCC 发展危险因素包括吸烟和遗传性肾细胞癌综合征[ 16、17 ]。肥胖和高血压是 RCC 有争议的危险因素，前者与患低度疾病的风险增加有关 [ 18 - 20 ]。获得性肾囊性病变，特别是透析时间与 RCC 的发生独立相关，通常建议对透析超过 3 年的患者进行筛查 [21 ]。其他风险因素包括饮酒、高动物蛋白饮食、慢性肾病和环境暴露 [ 12、15 ]]. 最广为人知的基因突变是VHL肿瘤抑制基因的丢失，并且首先在患有 Von Hippel Lindau 综合征的个体中被描述 [ 22 ]。从机制上讲， VHL 是 E3 连接酶复合物的一个组成部分，它泛素化 HIF1α 和 HIF2α 以实现蛋白酶体介导的降解 [ 23、24 ]。因此，尽管组织微环境氧合充分，但 VHL 的缺失会导致 HIF 蛋白的异常积累。这导致 HIF 靶基因的不受控制的激活，其通过血管内皮生长因子 (VEGF)、肝细胞生长因子 (HGF) 和成纤维细胞生长因子 (FGF) 等的表达介导下游血管生成、糖酵解和细胞凋亡 [25 ]]. 因此，众所周知，ccRCC 在本质上是富血管的，而 VEGF 抑制剂通常用于治疗转移性 ccRCC 患者 [ 26 ]。虽然VHL突变被认为是 ccRCC 发病机制和易感性的哨兵事件，但随后的突变变化有助于疾病的外显率 [ 27 ]。报告的基因突变包括PBRM1（29-41% 的肿瘤样本）、SETD2 (8-12%)、BAP1 (6-10%)、KDM5C (4-7%) 和MTOR (5-6%) [ 25 , 28 , 29 ]。VHL然后被认为是“创始人”突变，随后的基因突变决定了疾病的侵袭性并促进肿瘤进展至转移 [ 27 ]。

肥胖悖论

如上所述，肥胖是 RCC 的既定危险因素。此外，与非肥胖个体的新发 RCC 相比，肥胖，特别是中心性肥胖导致的肿瘤级别较低。这被称为“肥胖悖论”，描述了肥胖 RCC 患者与其非肥胖人群相比最终具有更长无进展生存期和总生存期的现象[ 30、31 ]。肥胖患者 RCC 的发病机制涉及对胰岛素和胰岛素样生长因子的抵抗、炎性细胞因子的释放以及代谢稳态的破坏，导致细胞水平的 DNA 破坏性自由基过量产生 [ 32、33 ]]. 瘦素在肥胖个体中过度表达，可通过丝裂原活化蛋白激酶 (MAPK)、Jak/Stat 和 PI3K/AKT 通路刺激增殖并促进癌细胞存活，这些通路参与致癌信号传导、血管生成和免疫调节。拮抗瘦素的脂联素下调导致血管生成增加以及 mTOR 和 Stat3 通路的激活[ 34、35 ]。Albiges 等人。发现与 BMI 正常的患者相比，肥胖患者的 FASN 基因表达下调，并且较高的 FASN 表达与 RCC 患者较差的生存相关 [ 36 ]。

上尿路尿路上皮癌 (UTUC)

肾细胞癌占所有肾脏肿瘤的 90% 以上；其余部分来自尿路上皮 [ 27 ]。因此，肾盂和输尿管肿瘤的表现更像膀胱尿路上皮癌，尽管它们仅占所有尿路上皮起源肿瘤的 5% [ 37-39 ]。UTUC 的发病高峰年龄在 70-90 岁之间，并且在过去 30 年中平均诊断年龄有所增加，整体增加了 5 年，从 68 岁增加到 73 岁 [ 38 , 40 ]。UTUC 在男性中比女性更常见，白种人最常受影响 [ 41 , 42 ]。盆腔肿瘤比输尿管肿瘤更常见 [ 43]. UTUC 的危险因素与膀胱癌的危险因素相似：吸烟和芳香胺。UTUC 的一个独特风险因素是马兜铃酸，一种由马兜铃属植物产生的硝基菲羧酸 [ 44 ]。

上尿路疾病的纯非尿路上皮组织学很少见。然而，变异存在于多达 25% 的病例中 [ 43 ]。上尿路单纯鳞状细胞癌与感染或结石病引起的慢性炎症有关 [ 45 , 46 ]。具有变异组织学的 UTUC 通常是高级别的，并且与纯尿路上皮癌相比预后更差 [ 45 , 46 ]。集合管癌可能具有与 UTUC 相似的特征，因为其共同的胚胎起源于输尿管芽（中肾管的分支）[ 44]. UTUC 和下尿路尿路上皮癌的发病机制有很多重叠。上尿路和下尿路的尿路上皮癌被认为是一种“区域缺陷”，多个细胞表现出基因组变化以响应共同的损伤或致癌物。因此，众所周知，根治性治疗后复发很常见 [ 47 ]。

广泛的基因组分析确定了导致 UTUC 发展和疾病进展的最常见基因突变。UTUC 中最常发生突变的基因是FGFR3、KDM6A、KMT2D、CDKN2A和p53 [ 48 ]。斯法基亚诺斯等人。发现FGFR3、HRAS和CDKN2B在 UTUC 中更频繁地改变（分别为 35.6% 对 21.6%，P = 0.065；13.6% 对 1.0%，P = 0.001；和 15.3% 对 3.9%，P = 0.016） )，而TP53和ARID1A在膀胱癌中更频繁地改变（分别为 57.8% 对 25.4%，P < 0.001 和 27.5% 对 13.6%，P = 0.050）。他们没有发现RB1UTUC 队列中的突变频率与膀胱癌肿瘤中的 18.6% 频率相比 (P < 0.001) [ 48 ]。这些基因组分析的意义表明，虽然可能存在导致尿路上皮癌的共同创始人突变，但驱动突变存在变异性，导致疾病（UTUC 或膀胱癌）的不同表型表达。

膀胱癌

膀胱癌是美国第六大诊断癌症，诊断的中位年龄为 73 岁 [ 49 ]。性别差异很大，75% 的膀胱癌病例发生在男性 [ 50 ]。使用烟草制品和吸烟是患膀胱癌的主要危险因素；然而，埃及血吸虫寄生虫的感染反映了该病在北非和撒哈拉以南非洲部分地区的高负担 [ 51 ]。与 UTUC 类似，膀胱癌在组织学上通常是尿路上皮癌，但变异很常见 [ 52]. 这些变异，例如鳞状、微乳头状、浆细胞样、肉瘤样、巢状，通常比纯尿路上皮更具侵袭性，并且通常对新辅助化疗没有反应 [ 53 ]。还存在纯鳞状细胞癌和腺癌组织学，膀胱小细胞癌的组织学更为罕见 [ 54 ]。导致尿路上皮肿瘤发生的途径包括TP53和RB1等肿瘤抑制基因的失活，以及HRAS和PI3K等原癌基因的激活，从而导致血管生成、肿瘤增殖、细胞永生化和转移 [ 54]]. 癌症基因组图谱计划 (TCGA) 描述了两种不同的膀胱癌亚型，一种导致非浸润性疾病，另一种导致肌肉浸润性和转移性疾病 [ 54 ]。源自基础表型景观的肿瘤更有可能具有侵袭性和侵袭性，通常表现出肉瘤样分化 [ 55 ]。那些确实进展为肌肉浸润性和转移性疾病的管腔亚型肿瘤具有高度化学耐药性 [ 56 ]。有一种环境和分子相互作用的环境，使人容易患上继发于慢性刺激的膀胱癌，这些刺激来自烟草制品、芳香胺和染料、感染，甚至结石形成，作为诱变变化的主要驱动因素 [57 ]。这是一个基因-环境相互作用的例子，其中易患膀胱癌的个体（包括GSTM1、UGT1A、NAT2）的遗传多态性是由暴露于环境毒素引发的，并可能导致膀胱癌的发展。

临床协会

来自瑞典国家住院登记处（1965-1983 年）的证据调查了尿路结石患者的癌症发病率模式，并通过标准化发病率 (SIR) 与普通人群进行了比较。经过 1-25 年的随访，研究人员发现，在 61,144 名因尿路结石住院的患者中，肾盂/输尿管癌（SIR 2.5；95% CI 1.8-3.3）和膀胱癌（SIR 1.4；95% CI 1.3-1.6），女性的风险更高。大多数肿瘤是移行细胞癌 (TCC)（肾盂/输尿管癌 71.7%，膀胱癌 90.3%），其次是鳞状细胞癌（肾盂/输尿管癌 17.4%，膀胱癌 5.3%）[ 58 ]。

施等。从 2000 年到 2009 年，使用台湾国民健康保险研究数据库进行了一项全国性的基于人群的队列研究 [ 59 ]。共纳入 43,516 例尿路结石患者。中位随访 5.3 年后，1,891 名患者患上了癌症，这些患者患任何癌症的风险显着增加 (SIR 1.75；95% CI 1.68-1.83)。作者观察到，尿路结石与更高的肾癌风险（SIR 4.24；95% CI 3.47-5.13）和膀胱癌（SIR 3.30；95% CI 2.69-4.00）相关，但未指定具体的病理亚型。尿路结石与泌尿道以外其他癌症的高风险相关，例如甲状腺癌、乳腺癌、肺癌和消化道癌 [ 59]. 台湾国民健康保险计划的另一项类似时间的研究发现肾癌（未特定类型）与既往尿路结石之间存在关联（OR 3.18；95% CI 2.75-3.68，P < 0.001）[ 60 ]。此外，观察到的关联程度在女性（女性 OR 3.59；95% CI 2.87-4.48 对比男性 OR 2.93；95% CI 2.42-3.55）和移行细胞癌患者（OR 3.96；95% CI）中更强3.23-4.86) 与肾细胞癌 (OR 2.76; 95% CI 2.31-3.29) [ 60 ]。此外，一项对对照队列研究的荟萃分析发现，既往有肾结石的患者患 RCC 和 TCC 的风险显着增加，尽管这种关联仅在男性患者中检测到 [4 ]]，与瑞典住院登记处和台湾国家健康登记处的早期研究相反，这些研究表明女性之间存在更强的关联。

令人信服的证据来自 Van de Pol 等人的研究。他们检查了关于饮食和癌症的荷兰队列研究，发现 120,852 名年龄在 55-69 岁之间的参与者完成了一份关于饮食、医疗条件和其他癌症风险因素的自填问卷 [61 ]。经过 20.3 年的癌症随访，544 例 RCC 病例和 140 例上尿路尿路上皮癌 (UTUC) 病例符合病例队列分析条件。肾结石与 RCC 风险增加相关（HR 1.39；95% CI 1.05-1.84），特别是乳头状 RCC（HR 3.08；95% CI 1.55-6.11），但与透明细胞 RCC 无关（HR 1.14；95% CI 0.79） -1.65)。患有肾结石的参与者的 UTUC 风险也增加了（HR 1.66；95% CI 1.03-2.68）[ 61]. 进一步的研究表明，被诊断患有肾盂鳞状细胞癌 (SCC) 的患者与肾结石有关 [ 62 , 63 ]。肾脏CT、MRI示1例肾脏肿块、肾结石，但均有肾结石病史。这一证据表明慢性刺激、炎症和感染会诱发肾集合系统的鳞状化生，使患者易患异型增生并最终患癌。结石是导致肿瘤发展还是 SCC 的存在导致结石形成仍有待确定。

结石形成和癌症发展和进展的贡献者：共享细胞通路

肾结石为恶性进展创造了炎症环境

肾结石与泌尿道恶性肿瘤之间的潜在联系尚未在临床上得到充分研究，但对于癌症与慢性结石的关联有多种生化解释。由结石刺激和任何叠加感染引起的炎症反应会导致肾上皮细胞增生。这些细胞变化可能会发展成明显的癌或由于进一步的刺激而变得发育不良，并去分化成鳞状细胞癌或腺癌 [ 64]]. 结石形成过程中产生的一系列关键蛋白质也可能在功能上有助于癌症的发展。持续性高草酸尿会导致肾小管上皮损伤，导致抗炎蛋白的释放，例如髓过氧化物酶链 A (MPO-A)、α-防御素和钙颗粒蛋白，这些蛋白通常在中性粒细胞中表达以应对炎症 [65-67 ]。这些蛋白质被认为首先被吸收在草酸钙晶体中，并在内部基质形成的成核过程中发挥作用 [ 68 ]。肾上皮细胞暴露于草酸钙和磷酸钙晶体也被证明可以刺激单核细胞趋化蛋白-1 (MCP-1) 的产生，MCP-1 是另一种与炎症相关的蛋白质 [69 ]。尽管关于炎症蛋白的关联及其与肾癌的关系的数据有限，但有证据表明与 GU 恶性肿瘤有关。对 23 例前列腺淀粉样变和结石患者进行的基于质谱的蛋白质组学分析发现，这些前列腺样本包括乳铁蛋白、髓过氧化物酶、α-防御素和钙卫蛋白等炎症蛋白 [70 ]。这表明急性炎症在前列腺淀粉样变和结石的生物发生中起作用。由于淀粉体和前列腺癌之间的高发病率，假设涉及上述蛋白质成分的炎症过程有助于前列腺癌发生[ 67、71 ]]. 这些发现奠定了肾结石诱发炎症变化从而增加癌症发展风险的基础。

其他证据表明肾结石与肾纤维化的进展之间存在联系，这使患者的肾功能更差，患肾癌的风险更高 [ 72 ]。具体而言，大结石诱导的纤维化可能是上皮-间质转化 (EMT) 破坏的结果，EMT 是外胚层转化为间质组织的胚胎学过程，并且还在肿瘤细胞分散、侵袭和转移中发挥作用 [73 ] ]. 已在肾小管上皮细胞中发现 EMT 表型 [ 74 ]，并且已在移植患者的肾移植物活检中鉴定出 EMT 标志物（波形蛋白和 E-钙粘蛋白），预测间质纤维化随时间的进展 [ 75]. 这个过程的一个重要效应子是Twist，它是一种调节中胚层分化的转录因子，也是通过调节肿瘤细胞 EMT 参与癌症进展和转移的重要参与者 [ 76 ]。刘等人。发现激活的 Twist 在肾结石患者肾脏的肾小管上皮细胞中强烈表达，而在正常肾脏中几乎没有发现 Twist 阳性染色 [ 76 ]。相反，E-cadherin 的表达在肾结石患者的肾脏中被显着抑制，表明高 Twist 表达可能通过 E-cadherin 表达模式失调诱导 EMT，并使肾结石患者易患肾纤维化 [76 ]]. 在结石诱导的肾纤维化中发现的 Twist 和 E-钙粘蛋白之间的这种负相关性也在 GU 癌症中检测到，包括膀胱癌和前列腺癌，以及肾细胞癌 [ 77、78 ]。

不同疾病生化途径的趋同

有几种潜在的机制，异常的信号通路不仅可以导致肾结石的进展，还可以导致肾癌的进展，并促进其进展。研究发现，bikunin 是一种在人羊水和尿液中发现的 Kunitz 型蛋白酶抑制剂，对抑制结石形成很重要。在近端小管和亨勒环附近的薄下降段中发现，bikunin 可能有助于调节晶体粘附和保留在小管内以防止结石形成 [ 79、80 ]。除了抗结石特性外，bikunin 还被发现在人类肿瘤细胞中表现出抗炎和抗转移功能 [ 81]]. 肾细胞中 bikunin mRNA 水平降低被认为是肾癌预后不良的标志 [ 82 ]。因此，bikunin 的失调和这种蛋白酶的潜在减少可能会增加肾结石肿瘤进展的可能性，尽管需要进一步研究来证实这一假设。

其他调查研究集中在肝蛋白酶上，肝蛋白酶是肾内皮细胞中的一种跨膜丝氨酸蛋白酶，是一种有前途的治疗靶点，之前曾在多种癌症（包括前列腺癌）中进行过研究 [ 83 ]。肝蛋白酶通过破坏上皮细胞和影响细胞增殖、转移的 EMT 表型相互转化（至间充质上皮细胞转变，MET）、炎症级联反应和酪氨酸激酶信号通路表现出致癌特性 [84 ]。这种蛋白酶还参与尿调节素在尿液中的释放和聚合 [ 85]]. 尿调节蛋白通过降低管腔钙浓度和通过 TRPV5/6 通道的活性增加远曲小管中的钙重吸收，在预防肾结石形成中发挥作用 [86 ]。Hepsin 抑制剂对于增加肾小管中尿调节蛋白的量以减少钙矿化很重要。目前正在开发小分子肝蛋白酶抑制剂，这些抑制剂在研究的早期阶段显示出希望，不仅可以最大限度地减少结石形成，还可以减少前列腺癌的进展 [83 ]。

其他研究目标是肾钙素的亚型，肾钙素是一种由近端小管产生的酸性糖蛋白，存在于尿液中，是肾结石形成的抑制剂。肾钙素蛋白质结构的改变可能导致结石形成 [ 87 ]。与对照组相比，这种糖蛋白在RCC患者中的差异表达表明，在 RCC 患者中，源自原发肿瘤细胞的肾钙素表达增加，并且肾钙素水平随着疾病进展而增加 [ 88-90 ]。大多数患者在肾切除术后也恢复到正常水平的肾钙素 [ 88 , 90]. 肾钙素与肿瘤行为的功能关系尚未明确。由于其对肾结石形成的影响，异常的肾钙素信号传导、肾结石形成和肾肿瘤的进展之间似乎存在关联。

除了在肾小管中发现的这些蛋白质外，还发现 Mucin-1 (MUC1) 中的特定基因突变会导致肾小管间质性肾病和肾结石。聂等。发现 MUC1 通过半乳糖凝集素 3 与肾钙通道 TRPV5 的 N-聚糖形成晶格。这会损害 TRPV5 内吞作用，从而上调通道的尿钙重吸收活性，最终增加钙结石形成的发生率 [ 91 ]。除了增加尿路结石的形成外，MUC1 的修饰还通过与半乳糖凝集素 3 结合，被发现可通过 MUC1 在肿瘤细胞表面聚集显着增加癌症进展和转移[ 92、93 ]]. 因此，已发现 bikunin、hepsin、nephrocalcin 和 MUC1 活性水平的异常变化会增加肾结石的形成，但也在肿瘤进展和转移中发挥作用（图1). 必须进一步研究这些蛋白质，以便更好地了解它们对致癌作用的功能贡献及其对未来药物发现的治疗靶向价值。

图1

参与结石形成和癌症进展的细胞机制总结。近端小管产生糖蛋白肾钙素，对其进行改变可以逆转其抑制作用并使结石形成易感，并增加其在原发性 RCC 肿瘤细胞中的产生 [ 87 - 90 ]。Bikunin，发现于近端小管和靠近亨勒环的降段，通常抑制结石形成，具有抗炎和抗人体肿瘤细胞转移的功能[ 79-81 ]]; 因此，它的失调会导致结石形成和癌症进展。跨膜丝氨酸蛋白酶hepsin在肾内皮细胞中产生并诱导尿液中尿调节蛋白的释放，其通过诱导TRPV5 / 6通道增加远曲小管中的钙重吸收，同时也影响前列腺癌的进展，但其机制尚不清楚完全理解 [ 85 , 86 ]。最后，MUC1 基因突变的产物与 galactin-3 相互作用，与肾钙通道 TRPV5 的 N-聚糖形成晶格，损害通道的内吞作用并增加钙重吸收，同时还通过 MUC1 聚集增加肾癌进展和转移在肿瘤细胞表面 [ 91- 93 ]。

早期的研究建立了额外的生化模式，这些模式可能表明某些促进结石的蛋白质实际上可能会抑制肿瘤的形成。在比较草酸钙肾结石患者肾乳头组织Randall斑块中基质G1a（MGP）和骨形态发生蛋白2（BMP-2）的表达水平时，对30个样本的研究发现BMP-2的表达增加而草酸钙结石患者肾乳头组织中 MGP 的表达降低[ 94 ]。该研究表明 BMP-2 促进成骨反应或异位钙化。虽然 BMP-2 可诱导骨质骨形成，但该蛋白也能抑制肿瘤的启动能力，并可能通过靶向富含癌症干细胞的人群为 RCC 治疗提供有益的策略 [95 ]。

细胞外囊泡在两种泌尿系统疾病发病机制中的作用

细胞外膜囊泡 (EV) 或“外泌体”的作用在结石形成和潜在癌症进展的讨论中很重要。肿瘤细胞产生的微泡 (TCMV) 是一种外泌体，对于肾癌肿瘤微环境中的细胞相互作用非常重要 [ 96 ]。这些外泌体促进癌细胞生长、逃避宿主免疫和宿主免疫抑制、组织侵袭以及诱导表皮-间质转化 (EMT) 以进行转移 [97 ]。TCMV 通过激活局部血液凝固专门帮助细胞侵入血流，使肿瘤细胞粘附到血管内皮并促进粘附层的组织侵入 [98 ]]. 随后，为了激活异位入侵部位的新血管生成，肿瘤细胞释放富含上皮生长因子受体 (EGFR)、转录因子和发育内皮基因座 1 蛋白的 MVs [99、100 ]。然后释放的外泌体与局部内皮细胞融合并刺激血管内皮生长因子 (VEGF) 的表达和释放，从而刺激血管生成 [ 99]]. 在免疫逃逸方面，肾癌细胞分泌的外泌体可诱导免疫反应，通过激活半胱天冬酶途径引发活化的T淋巴细胞凋亡。这些囊泡还可以降低自然杀伤细胞的细胞毒性，减少 IL-2、IL-6、IL-10 和 IFN-γ 的产生，进一步下调宿主免疫反应，促进肾癌的发展 [ 101 ]。具体而言，来自透明细胞 RCC (ccRCC) 患者原代 RCC 细胞和 RCC 细胞系的外泌体被发现具有更高水平的 TGF-β1，这进一步介导了自然杀伤细胞功能障碍 [102 ]。

尿液外泌体的功能主要取决于它们所含的蛋白质、RNA 和 DNA。这些囊泡对肾单位的每个部分都是细胞特异性的，这使得外泌体成为肾脏和泌尿道疾病（尤其是癌症）有价值的尿液生物标志物的潜在来源 [103 ]。一项探索 RCC 患者尿液外泌体的研究发现基质金属蛋白酶 9、血浆铜蓝蛋白、足糖萼蛋白、Dickkopf 相关蛋白 4 和碳酸酐酶 IX 增加，而 AQP-1、细胞外基质金属蛋白酶诱导、脑啡肽酶、二肽酶-1 和 syntenin -1 在这些外泌体中减少 [ 104 ]。然而，大多数 RCC 外泌体生物标志物研究都集中在 miRNA 上，以区分 RCC [ 105]]. 另据报道，CD103 阳性外泌体可作为转移性 ccRCC 的生物标志物 [ 106 ]。我们还必须考虑在了解外泌体在结石形成中的作用方面的最新进展。体外研究表明，肾刷状缘膜囊泡可诱导草酸钙结石结晶[ 107、108 ]。在没有膜囊泡的情况下，在尿液在肾小管中扩散的时间内，任何模拟肾单位部分的人工溶液都不会结晶。结晶和结石形成的最高速率是在集合管中，这种成核取决于刷状缘膜囊泡 [ 108 ]。

对暴露于 CaOx 一水合物 (COM) 晶体后来自巨噬细胞的外泌体的蛋白质组变化进行的功能分析 [ 109 ]，表明来自暴露于 COM 的巨噬细胞的外泌体在参与免疫调节（即 T 细胞激活）的蛋白质水平上发生了变化和体内平衡、Fcg 受体介导的吞噬作用、 IFN-γ 调节和细胞迁移[ 109、110]. 功能测定显示，来自暴露于 COM 的巨噬细胞的外泌体中 IL-1b（炎性体激活的标志物）的产生增加。此外，这些外泌体激活了炎症细胞的多种功能，包括单核细胞、巨噬细胞和 T 细胞。该数据表明，巨噬细胞来源的外泌体至少部分参与了肾结石发病机制中经常发现的免疫过程和炎症级联[ 105、109 ]。除了炎症小体激活外，一种无标记、无凝胶、定量蛋白质组学方法鉴定了 26 种蛋白质，与来自未经处理的巨噬细胞的其他对照外泌体相比，其水平在来自 COM 暴露的巨噬细胞的外泌体中发生了显着变化 [110 ]]. 这些水平显着改变的蛋白质参与细胞骨架和肌动蛋白结合、钙结合、应激反应、转录调节、免疫反应和细胞外基质 (ECM) 分解 [110 ]。

有证据支持，巨噬细胞来源的外泌体在肾间质中 COM 晶体诱导的肾结石疾病炎症级联反应中的潜在作用变得至关重要 [105 ]。更好地了解巨噬细胞衍生的外泌体对结石形成的贡献，将导致开发结石形成的新生物标志物特征。对 960 种蛋白质的蛋白质组学分析比较了三名肾结石患者和三名年龄/性别匹配的健康对照者尿液外泌体的蛋白质组成，结果表明失调的炎症蛋白在钙结合中发挥了作用 [111 ]]. 具体而言，钙颗粒蛋白（S100A8、A100A9、A100A12）在尿液外泌体中富集，但在肾结石患者的尿液中却没有，这表明尿液外泌体 S100 蛋白可能为肾结石提供潜在的生物标志物 [111 ]。虽然这些信息对于理解肾结石的发病机制很重要，但外泌体对癌症进展和结石形成的贡献存在明显差异。有人可能会争辩说，免疫反应失调可能会改变结石患者的癌症进展倾向，尽管这一潜在假设有待探索。

潜在的遗传联系

遗传对结石形成的影响已得到广泛研究。双胞胎研究估计肾结石和高钙尿症的遗传率为 45%-57% [ 112 - 114 ]。根据全基因组和候选基因研究，一些基因和分子途径有助于结石形成 [ 115 ]。这些遗传学研究揭示了以下因素在肾结石的易感性中具有重要作用：转运体和通道；离子、质子和氨基酸；钙敏感受体（G蛋白偶联受体）信号通路；以及维生素 D、草酸盐、半胱氨酸、嘌呤和尿酸的代谢途径 [ 115 ]。

特别是，调查工作导致确定了可能增加肾结石风险的特定基因型。例如，反义 lncRNA MIS-AS外显子和MIF启动子内的单核苷酸多态性 (SNP) rs755622可能影响 mRNA 形成的稳定性和剪接过程，并与肾脏疾病风险有关 [ 116 ]。一项针对中国人群 480 名参与者的病例对照研究发现，与 CG 基因型相比，rs755622 CG 和 CC 基因型的肾结石风险显着增加（调整后的 OR 1.65，P = 0.016）[117 ]。这种风险增加的拟议机制是MIF-AS的异常功能通过修改其折叠结构以及MIF启动子的异常甲基化，尽管确切的表型影响仍在研究中 [ 117 ]。对来自西班牙人群的 18 个个体的 380 个多态性微卫星标记进行的单独搜索发现了常染色体显性肾结石的新基因位点 (NPL1)。该位点位于染色体9q33.2-q34.2。两个重组事件将 D9S1850 定义为着丝粒侧翼标记，将 D9S1818 定义为将 NPL1 基因座限制在 14 Mb 间隔内的端粒侧翼标记 [ 118 ]。这些只是为揭示遗传对肾结石的影响而进行的广泛研究中的一个样本 [ 115 ]。

其他人试图揭示尿路结石与癌症发展之间潜在的遗传联系。Hemminki 等人。从家庭组织的住院和门诊记录中识别出尿路结石患者，并将该信息与国家癌症数据相关联 [ 119 ]。该研究对父母被诊断患有尿石症时后代的癌症病例和父母被诊断患有癌症时的尿石症病例进行了分层。没有显着的遗传支持将尿石症和癌症风险联系起来。然而，研究人员发现膀胱尿路结石与前列腺癌之间的关联较弱，而输尿管和膀胱尿路结石与唾液腺癌相关，尽管人们对潜在机制知之甚少 [119 ]]. 尽管结石形成与癌症进展之间存在遗传联系的证据有限，但重要的是要更好地了解肾结石的基因组和分子景观，以便进一步调查那些更易患结石并且天生可能更易患结石的人。有致癌风险，如本综述所述。

代谢健康对结石形成和癌症风险的影响

还有其他医学原因可以解释肾结石和尿路癌症之间的关联（表格1). 某些合并症，如肥胖、高血压、糖尿病、血脂异常和代谢综合征与肾癌风险增加有关 [ 120、121 ]，并且还被证明是肾结石形成的诱发因素[ 122-124 ]。SNP rs755622 的危害作用在年龄 > 46、BMI > 24、高血压、吸烟史和饮酒史的患者亚组中更为明显 [ 117]，这表明某些人口统计学和合并症特征可能会对那些已经具有结石形成遗传倾向的人产生混杂影响。驱动肿瘤发展和结石形成的病理生理学的多种潜在机制可能会趋于一致。因此，解决肾结石和癌症临床发病率中生物学联系和重叠功能信号通路中的潜在混杂变量至关重要。

表格1 肾结石形成和尿路癌风险的共同贡献者

SIR：标准间隔比；CI：置信区间；RR：相对风险；或：优势比；HR：风险比；RCC：肾细胞癌；TCC：移行细胞癌；HTN：高血压。

*这些研究表明，大量饮酒会降低结石形成和肾癌的风险；然而，证据与其他研究相矛盾，必须进一步探讨这种关系。

结石的形成与“代谢综合征”之间可能存在相互关系，“代谢综合征”在此定义为多种心血管危险因素的共同发生，例如胰岛素抵抗、肥胖、血脂异常和高血压 [125 ]。已发现患有代谢综合征的患者患尿路结石的几率增加 [ 126 , 127 ]，尽管患有结石的患者似乎也有更高的几率患上代谢综合征，因为饮食、生活方式和其他医疗条件使人易患尿路结石发展中的结石也可能与导致代谢综合征的结石重叠 [ 128 , 129 ]。

代谢综合征已被确定为导致肾结石形成的一个因素，它会导致近曲小管中的氨生成受损，从而导致酸性尿液和尿酸结石 [130、131 ]。它也被认为是恶性肿瘤的强大驱动因素 [ 132 , 133 ]。前列腺肿瘤的发生已被证明与代谢综合征相关，包括饮食和运动在内的生活方式改变已被提倡作为初级预防甚至减轻疾病进展的手段[ 134、135 ]]. 最近的一项系统评价支持这种相互作用是双向的，前列腺癌及其固有治疗（通常涉及全身性雄激素剥夺疗法）导致代谢综合征 [136 ]。肾细胞癌 (RCC) 和代谢综合征之间的相互作用是肥胖和肿瘤发生的矛盾效应的一个有趣案例研究 [ 137 ]。虽然代谢综合征和增加的中心性肥胖已被证明会增加 RCC 的风险，但与没有代谢综合征的个体相比，疾病的严重程度通常低于 RCC。据推测，这是由于脂肪细胞的炎症环境和细胞因子产生增加而发生的，这些脂肪细胞充当致癌介质。

在糖尿病患者中经常观察到尿酸结石和草酸钙结石，结石形成的潜在病理生理学被认为与胰岛素抵抗、尿路结石和饮食因素有关 [122 ]。胰岛素通常会增加钙的肾脏排泄分数，这表明胰岛素抵抗会导致钙排泄增加和随后的钙结石形成 [ 138 ]。还发现胰岛素抵抗通过减少肾氨生成和尿铵排泄来改变肾小管的酸碱代谢，从而导致尿液 pH 值降低以及尿酸和混合尿酸盐-草酸钙结石形成的更有利环境 [ 139，140]. 较高的尿糖水平会增加尿路感染的发生率，进一步使人易患结石 [ 141 ]。最后，肥胖还与钙、草酸盐、钠和动物蛋白副产品等生石物质的营养摄入过多有关 [ 124 ]。虽然肥胖管理的广泛干预措施是胃旁路手术（特别是 Roux-en-Y），但由于肠肝胆汁循环紊乱引起的“肠内高草酸尿症”，该手术增加了结石形成的风险。这导致钙的流失，钙与脂肪酸结合，而不是通常与膳食草酸盐结合并排泄 [ 124 , 142]]. 相反，高草酸尿和结石形成与限制性管理技术无关，例如袖状胃切除术和可调节的腰带。因此，人们不仅必须考虑肥胖等易感病症患者的结石形成风险，还必须考虑与这些患者的每种治疗方案相关的风险。

肥胖尤其是 RCC 公认的危险因素之一 [ 143 ]。包括多个队列和病例对照研究在内的荟萃分析发现肥胖与 RCC 之间存在一致的正相关关系 [ 143 ]。一项包含 15,444 名肥胖患者的 21 项队列研究的荟萃分析发现，与非肥胖患者相比，肥胖患者发生 RCC 的相对风险为 1.77，BMI 每增加 1 kg/m 2，风险增加 4 % [ 144 ] . 一个独立的研究小组发现了类似的结果，与非肥胖患者相比，BMI 至少为 35 的 RCC 风险增加了 71% [ 17]. 此外，一项前瞻性研究发现 RCC (19.7%) 与非 RCC (12.8%) 患者的糖尿病发病率显着 [ 145 ]，其他研究发现糖尿病患者的癌症复发和转移率更高 [ 146、147 ] ]. 肥胖和糖尿病影响肾癌发生的机制尚未得到充分探索，但被认为涉及胰岛素抵抗和某些生长因子，包括胰岛素样生长因子 (IGF-1)、性类固醇激素和脂联素等生化标志物 [ 148 ]。

据报道，高血压是另一种会增加肾结石和 RCC 发展风险的疾病。一项针对意大利北部 280 名参与者的为期 8 年的前瞻性研究发现，与血压正常的患者相比，高血压患者结石发作的发生率显着增加（14% 对 3%）[149]，其中大多数形成钙-以尿酸为主的结石很少。还发现高血压是结石形成复发的预测决定因素 [ 150 ]。这种关联有几种可能的解释，主要归因于高血压引起的高钙尿症 [ 151 ]。高血压患者尿钙排泄增加 [ 149] 可能部分是由于高血压引起的血管压力增加引起的原发性肾小管缺陷 [ 152 ]。或者，有效循环容量的扩张会减少近端小管和粗升环中的钠重吸收，随后会减少钙的重吸收并增加其排泄 [ 153 ]。最后，高盐饮食摄入量会增加尿钙和尿酸的排泄，同时减少柠檬酸盐（一种螯合剂钙）的排泄，从而导致体积膨胀和结石形成，从而有利于高血压 [152 ]。

一项使用韩国国民健康保险系统数据的大型前瞻性研究发现，患有高血压的人患任何一种肾癌的风险都更高，而那些患有高血压和使用药物的人比没有服用任何药物的人风险更高 [ 154 ] ，尽管必须进一步探索可能增加患肾癌风险的药物类型。肾癌的风险随着收缩压或舒张压的升高而显着增加，呈剂量依赖性，即使在调整抗高血压药物的使用后也是如此 [ 154 ]。收缩压或舒张压每增加 10 毫米汞柱的风险被认为分别与肾癌风险增加 10% 和 22% 有关 [ 155]. 尽管肥胖和高血压之间存在高度相关性，但它们与肾癌风险的关联已被证明是相互独立的。同时患有肥胖症和高血压的个体患癌症的风险高于仅患有其中一种疾病的个体 [ 19 , 156 , 157 ]。高血压与肾细胞癌之间关联的生物学机制尚不清楚，但假设包括慢性肾缺氧和脂质过氧化以及活性氧的形成 [ 158、159 ]。

众所周知，吸烟是发生肾细胞癌的一个危险因素[ 160、161 ]。研究表明，当前吸烟者患 RCC 的风险增加 52%，而前吸烟者患 RCC 的风险增加 25% [ 162 ]。已发现这种关系是剂量依赖性的，随着吸烟持续时间的延长风险增加，并且与目前吸烟者的 RCC 存活率较差有关 [ 163 - 165 ]。据推测，由于一氧化碳暴露和吸烟相关疾病（如慢性阻塞性肺病）导致慢性组织缺氧，吸烟会增加癌症风险 [ 166]]. 此外，在接受苯并 [α] 芘二醇环氧化物（香烟烟雾的主要成分）治疗后，RCC 患者外周血细胞中 3p 染色体的缺失显示比对照组更常见[ 167 ]。

吸烟也可能使人易患结石，特别是作为钙质尿石症发展的独立危险因素（OR 1.66；95% CI 1.11-2.50，P = 0.014）[168 ]。对三级医院结石门诊患者的便利样本调查研究表明，与没有肾结石病史的患者相比，发生肾结石的患者吸烟率更高（21% vs. 7%，P = 0.02） [ 169 ]。在生物学水平上，吸烟会增加加压素水平，从而通过其抗利尿特性导致尿流不畅和尿量减少，最终增加结石形成的风险 [170 ]。香烟还会提高镉的血浆浓度，这也可能增加结石形成的风险 [171 ]。结石与癌症进展之间的另一个潜在功能联系是吸烟导致活性氧释放，随后对肾脏造成氧化应激，研究发现这不仅会增加患 RCC 的风险，还会增加尿路结石 [158、161 ]。

酒精消费作为癌症和结石形成的促成因素具有矛盾的作用。一项包含 530,469 名女性和 229,575 名男性的 12 项前瞻性研究的汇总分析表明，饮酒量较高（≥ 15 克/天）的人肾细胞癌风险估计降低 28% [ 172 ]。在所有类型的酒精饮料中都观察到这种反比关系，包括啤酒、葡萄酒和白酒 [ 172 ]。两项荟萃分析证实了这一点，表明与终生不饮酒相比，饮酒与较低的 RCC 风险相关（RR 0.85；95% CI 0.80-0.92），并且在针对吸烟、BMI 或高血压进行调整后没有改变[ 173 , 174]. 在评估肾结石风险时也观察到了这些趋势。在中国嘉道理生物银行的一项大型前瞻性研究中，Wang 等人。得出的结论是，与不饮酒者相比，每天饮酒 30-59.9 克的参与者患肾结石的风险较低 (HR 0.79；95% CI 0.72-0.87) [175 ]。一项双胞胎研究还发现，过去 2 周内饮酒与肾结石风险降低相关 (OR 2.7；95% CI 1.0-7.7) [176 ]。然而，终生饮酒习惯和饮酒与结石形成无关 [ 161 , 176]. 其他独立调查工作发现，与从未饮酒者相比，曾饮酒者患尿路尿路上皮癌的风险增加 (OR 1.23；95% CI 1.08-1.40；P = 0.001) [177 ]。因此，饮酒与癌症/结石风险之间的潜在关联需要进一步调查。

除了医疗条件和物质使用，性别也可能在结石形成风险中发挥作用。荟萃分析数据发现患有肾结石的男性患 RCC 的风险尤其高 [ 4 ]。一般来说，男性肾结石的患病率高于女性（分别为 10.6% 和 7.1%）[ 2 ]，这种趋势也见于肾癌，包括 RCC 和 TCC（RCC 在男性中的患病率是男性的两倍 [ 4 , 178 ], TCC 是常见的三倍 [ 179]). 潜在的病理生理学尚不清楚，但有人提出男性可能更多地暴露于可能增加其患肾癌风险的饮食或环境因素。虽然这概括了性别习惯，但男性比女性更可能吸烟，这是肾结石和癌症发展的潜在危险因素 [ 180、181 ]。男性可能有不同的饮食习惯，更多的致癌和致癌食物会增加他们患结石和癌症的风险 [ 182]. 正如这篇综述中所讨论的，结石可能通过多种分子机制导致恶性肿瘤的发展。尽管如此，同样重要的是要认识到，某些人口统计特征和共病特征可以使一个人独立地发展为结石和癌症，超越任何病理关联。

结论和未来方向

从临床角度来看，由于肾梗阻，肾结石疾病可能成为肿瘤治疗的障碍。结石可能会滞留在输尿管中并阻碍尿液从肾脏流出，从而导致肾功能受损 [ 183 ]。鉴于许多化疗药物是通过肾脏清除的，肾功能受损会妨碍化疗的安全给药，从而导致肿瘤治疗的中断和延误。更复杂的是，阻塞结石上游的停滞尿液容易感染，这对免疫功能低下的化疗患者来说尤其危险。肾结石病在普通人群中极为常见，美国成年人的患病率为 8.8% [ 2] 使并发肾结石和恶性肿瘤成为泌尿外科实践中常见的情况。在这种情况下，至关重要的是通过输尿管支架置入术或对有问题的结石进行碎石术，迅速疏通受影响的肾脏单位。此外，化学疗法本身可能是致石性的，因为在治疗肾癌和膀胱癌时，化疗抗肿瘤药物诱导的细胞凋亡驱动的治疗反应可能导致尿酸等细胞内物质溢出到循环中。继发于快速细胞死亡的此类物质的积累会导致几种不良的生理后遗症，统称为肿瘤溶解综合征 [ 184]]. 肿瘤溶解症状的典型表现之一是继发于尿酸性肾结石的肾梗阻，导致细胞死亡后释放大量尿酸 [ 184 ]。

鉴于临床情况的复杂性，还必须考虑合并环境和遗传因素的潜在混合，以及可能导致这两种疾病的机械因素，如尿液淤滞和慢性炎症。来自细胞和分子研究的证据支持巨噬细胞衍生的外泌体在肾间质中 COM 晶体诱导的肾结石疾病炎症级联反应中的潜在作用。我们认识到本综述的局限性，主要与对结石形成与癌症发展之间关联的循证理解有限有关。成像定义的方法对于检测这两种情况都至关重要，然而，对代谢综合征病理生理学的研究正在成为了解结石形成（尤其是尿酸结石）与尿路癌症发展之间关系的工具。正在进行的技术驱动研究探索结石和输尿管上段癌症的共同生物力学途径，特别是在炎症标志物和钙重吸收失调的背景下，将提供有价值的见解，增进我们对该领域的了解。我们认为，结石形成和肿瘤发生之间的联系机制是多因素的，而且变化很大，主要取决于癌症的类型和结石的类型。

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