摘要：2023年1月《Signal Transduction and Targeted Therapy》发表了题为“Application of metabolomics in urolithiasis: the discovery and usage of suc

2023年1月《Signal Transduction and Targeted Therapy》发表了题为“Application of metabolomics in urolithiasis: the discovery and usage of succinate“的研究。该研究利用非靶向代谢组学分析了膀胱结石模型和正常对照组的尿液样本，旨在衔接体内外研究并确定新的治疗干预靶点。

研究背景

尿石症是一种比较典型的泌尿系统疾病，其全球发病率在过去几十年中持续上升。尿石症的病因复杂，同时是一个多步骤的过程，涉及晶体成核、生长和聚集，如何抑制尿石症并预测其潜在风险仍然是一个巨大的挑战。

尿石症的发病与多种代谢因素有关。虽然其机制目前尚未完全阐明，但尿液成分无疑对其有影响。尿液是一种复杂的混合物，含有丰富的分子，既有抑制肾结石形成的因子，也有促进肾结石形成的因子。代谢紊乱与非感染性结石密切相关。但是尿液的复杂性使得评估抑制性成分的作用非常困难，因为尿液中含有约3100种小分子代谢物，其中一半尚未鉴定。

随着对预防和治疗结石药物的探索，能够影响结晶的调节剂也引起了越来越多的关注，它们可以与晶体表面相互作用和/或与尿液中的游离离子络合，但体外和体内证据仍然很难衔接起来。

研究结果

1.膀胱结石及其成分的动态变化

尿石的形成经历了多个过程，包括晶体成核、晶体形成和聚集，后者受晶体抑制剂和促进剂的调控。显微镜分析显示溶解主要发生在肾结石的成矿过程中。这与普遍认为的结石不能溶解的观念相矛盾，为临床方法开辟了新的范例，其中有针对性的体内溶解可以减轻结石疾病的有害影响。同时，这也引发了研究者的思考，结石的动态变化是否可能归因于尿液中晶体改性剂的存在。

2.尿液样本的代谢组学分析

通过对正常对照和膀胱结石模型的尿液样本进行非靶向代谢组学分析和通路分析，发现 ABC 转运蛋白、赖氨酸降解、苯丙氨酸代谢和酪氨酸代谢通路在KEGG中显著富集。为了进一步描述参与富集途径的代谢物，研究者通过绘制四种途径的对照组和模型组的热图，以揭示代谢物的差异。最终筛选出5个带有功能基团的分子，包括牛磺酸（-OH）、辛二酸（-COOH）、琥珀酸（-COOH）、水杨酸（-COOH，-OH）和龙胆酸（-COOH，-OH）。进一步的统计分析显示，有机酸水平的变化没有明显的规律性，表明它们在晶体改性中发挥了不同的作用。

3.体外CaOx 抑制实验

在与一水草酸钙（COM）表面相互作用方面，改性剂在COM（100）表面的吸附能为龙胆酸>水杨尿酸>琥珀酸>辛二酸>牛磺酸。除水杨尿酸和辛二酸外，其他改性剂在COM（021）表面的结合能与COM（100）表面的结合能保持一致。先前已经证明，吸附强度越大，在晶体表面导致的应变更高，晶体的应变可以降低其生长速度。另外，在与Ca2+的配位作用方面，龙胆酸、水杨尿酸和琥珀酸对Ca2+离子复合物也表现出更高的亲和力。

4.体内CaOx抑制实验

通过光学显微镜观察，与对照组相比，牛磺酸和辛二酸对晶体形态和面积没有明显影响。相比之下，琥珀酸、水杨酸和龙胆酸产生了经典的四方晶形晶体，这反映了晶体生长速率的抑制和COM成核的潜在抑制。原子力显微镜 (AFM) 对晶体表面拓扑结构的观察表明，龙胆酸处理的晶体表面缺陷最大，范围 8 nm。琥珀酸盐晶体中可以观察到较深的规则裂纹，深度为5 nm。

在成核方面，牛磺酸和辛二酸均显著促进了COM成核（分别为52%±5%和49%±15%），而琥珀酸、水杨酸和龙胆酸均导致COM成核率37%，证实了它们对COM成核的抑制作用。

草酸钙（CaOx） 晶体有两种常见形式：COM 和 COD。COD 不稳定，而 COM 更容易附着在肾上皮细胞上并聚集形成结石。因此，抑制结石形成的一种方法可能是筛选既能靶向 CaOx 结晶又能诱导 COD 形成的改性剂。与对照组相比，添加琥珀酸盐、水杨尿酸和龙胆酸后，COD晶体的不稳定性增加，表明其在治疗肾结石方面具有潜在作用。

5.琥珀酸减少肾脏CaOx沉积及损伤

选取体外具有晶体抑制作用的调节剂（水杨酸、龙胆酸和琥珀酸）来评估多元有机物是否对乙二醇（EG）诱导的晶体形成有影响。结果显示，水杨尿酸和龙胆酸处理的EG诱导大鼠模型在4周内均出现结石，而琥珀酸处理的大鼠模型对结石形成有明显抑制作用，同时血BUN和血浆肌酐水平较低。

碘酸-希夫 (PAS) 染色结果也显示，与 EG 处理的大鼠相比，4 周富含琥珀酸盐的饮食可显著减少肾脏损伤。

免疫组织化学染色结果也显示，琥珀酸盐的给药显著抑制了CD44、IL-6的表达。

6.转录组分析

转录组分析进一步表明，琥珀酸的保护作用主要通过抗炎、抑制细胞粘附和成骨分化来实现。这些发现表明琥珀酸可能为泌尿结石提供一种新的治疗选择。

研究结论

该研究通过对代谢组学数据的深入挖掘和分析，筛选出了5种差异代谢产物，其中3种化合物(水杨酸、龙胆酸和琥珀酸盐)能有效抑制体外成核。值得注意的是，琥珀酸是三羧酸循环中的关键参与者，它可以减少模型中肾脏钙沉积和损伤。转录组分析进一步表明，琥珀酸的保护作用主要通过抗炎、抑制细胞粘附和成骨分化来实现。这些发现表明琥珀酸可能为泌尿结石提供一种新的治疗选择。

执行：Lya

本平台旨在为医疗卫生专业人士传递更多医学信息。本平台发布的内容，不能以任何方式取代专业的医疗指导，也不应被视为诊疗建议。如该等信息被用于了解医学信息以外的目的，本平台不承担相关责任。本平台对发布的内容，并不代表同意其描述和观点。若涉及版权问题，烦请权利人与我们联系，我们将尽快处理。

医脉通是专业的在线医生平台，“感知世界医学脉搏，助力中国临床决策”是平台的使命。医脉通旗下拥有「临床指南」「用药参考」「医学文献王」「医知源」「e研通」「e脉播」等系列产品，全面满足医学工作者临床决策、获取新知及提升科研效率等方面的需求。

来源：医脉通泌尿外科