關(guān)于Randall斑塊的研究進(jìn)展

張彬（綜述）　呂伯東（審校）*

關(guān)于Randall斑塊的研究進(jìn)展

張彬（綜述）呂伯東（審校）*

泌尿系結(jié)石是泌尿外科中最常見的疾病之一，在泌尿外科住院患者中居首位，人的一生患泌尿系結(jié)石的風(fēng)險達(dá)5%～10%，在歐洲泌尿系結(jié)石發(fā)病率約100～400/10萬人，我國泌尿系結(jié)石發(fā)病率為1%～5%［1］。在過去的幾十年中，腎結(jié)石的患病率在全世界范圍內(nèi)有明顯的增加趨勢，美國最近一次的NHANES分析調(diào)查顯示腎石患病率由1988年的5.2%增加至2010年的8.4%［2］。我國尚缺乏大樣本的流行病學(xué)研究，何靜兵［3］通過對舟山市普陀區(qū)5915人調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)腎結(jié)石的患病率為9.8%，結(jié)石的復(fù)發(fā)率極高，5年復(fù)發(fā)率為50%，因此了解和預(yù)防結(jié)石的形成，減少結(jié)石的復(fù)發(fā)具有重要的意義。目前隨著外科技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在對結(jié)石的診斷和治療均已取得了顯著的進(jìn)步，然而對結(jié)石的形成機(jī)制尚不清楚，這個領(lǐng)域一直是研究的熱點，到目前為止，主要包括Randall學(xué)說、過飽和結(jié)晶學(xué)說、抑制物缺乏學(xué)說、基質(zhì)學(xué)說、異質(zhì)成核學(xué)說等，然而無一種單一的學(xué)說可以完整的解釋其形成機(jī)制，近年來由于腔鏡的普及，人們更容易在活體上看到Randall斑塊，對Randall斑塊又有了新的認(rèn)識，本文就有關(guān)對Randall斑塊的研究進(jìn)展綜述如下。

1　Randall學(xué)說

1937年，Randall通過對1000例非選擇性尸體腎的研究提出：在腎結(jié)石的形成之前腎乳頭上存在兩種類型的病變，腎乳頭在病理條件下能夠引起上皮細(xì)胞下磷酸鈣和草酸鈣鈣鹽的沉積，并侵襲到腎乳頭的表面形成Ⅰ型病變，目前稱之為Randall斑。其進(jìn)一步指出在腎小管上皮細(xì)胞壞死和尿液的過飽和的情況下，可形成鹽的結(jié)晶，并沉積在腎小管上進(jìn)而形成Ⅱ型病變，Randall通過對其尸體腎標(biāo)本的病理觀察發(fā)現(xiàn)位于腎小管基底膜下的鈣化斑（Randall1型）占19%，位于腎小管內(nèi)的鈣化斑（Randall2型）占2%［4］，該病灶可作為結(jié)石生長的平臺，進(jìn)而導(dǎo)致腎盂腎盞內(nèi)結(jié)石的生長。

越來越多的科學(xué)家進(jìn)行了廣泛而深入的研究，Matlaga等［5］在經(jīng)皮腎鏡技術(shù)（PCNL）中應(yīng)用電鏡技術(shù)對23例特發(fā)草酸鈣結(jié)石患者腎乳頭鈣化斑形成情況進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)23例患者的24側(cè)腎臟均有不同程度Randall斑的形成，在檢查的172處腎乳頭中，有156處有Randall斑形成，所占的比例為91%，在156處Randall斑中有49處小結(jié)石形成并附著在其表面，所占的比例為28%。研究表明在幾乎100%草酸鈣結(jié)石患者和43%的非草酸鈣結(jié)石患者的腎乳頭尖部和其周圍間質(zhì)組織中可見Randall斑，是草酸鈣和磷酸鈣生長形成結(jié)石的理想位點，并且其成分為羥基磷灰石［6］。然而，在腎臟內(nèi)草酸鈣結(jié)石形成的初始部位仍有較大爭議，爭論的焦點主要圍繞在腎間質(zhì)還是腎小管內(nèi)。

2　Randall斑塊的起始位置

2.1腎間質(zhì) Evan［6］對腎臟內(nèi)草酸鈣結(jié)石形成的起始部位做了更進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，在伴有高鈣尿癥的草酸鈣結(jié)石患者，其鈣鹽結(jié)晶的起始部位為髓袢細(xì)支的上皮基底膜表面，并逐漸延伸至直小管和終未集合小管周圍的間質(zhì)組織中。Matlaga等［7］通過對組織病理學(xué)標(biāo)本鏡檢發(fā)現(xiàn)，在腎乳頭表面有鈣鹽的沉積，其特點為：在鈣鹽沉積較多的切片上，鈣鹽呈結(jié)節(jié)狀或片狀出現(xiàn)在腎小管基底膜和間質(zhì)組織，而在鈣鹽沉積較少的切片上，鈣鹽僅存在于腎小管基底膜，或呈顆粒狀由腎小管基底膜向間質(zhì)蔓延，當(dāng)鈣鹽沉積延伸突破尿路上皮進(jìn)入集合系統(tǒng)后，其上可見小結(jié)石生長。蔡然等［8］研究發(fā)現(xiàn)腎乳頭間質(zhì)的血管壁可能是腎結(jié)石形成的初始部位，并隨著時間的推移這些草酸鈣結(jié)晶被吞噬細(xì)胞吞噬至腎小管上皮細(xì)胞內(nèi)，均表明腎間質(zhì)是腎結(jié)石的起源部位。

2.2腎小管 腎小管管腔是草酸鈣結(jié)石起始的部位，結(jié)石形成的必要因素是顆粒的滯留，現(xiàn)已通過體外動物模型的建立證明了高濃度草酸離子和草酸鈣晶體可造成腎小管上皮細(xì)胞的損傷，進(jìn)而導(dǎo)致上皮細(xì)胞脫落至腎小管管腔內(nèi)，促進(jìn)草酸鈣的粘附與生長，并促進(jìn)結(jié)石的形成，一些臨床和實驗研究結(jié)果表明腎小管上皮細(xì)胞在草酸鈣的影響下會產(chǎn)生大量的活性氧（R0S），從而引起氧化應(yīng)激作用，導(dǎo)致自身的損傷，草酸鈣并以此為中心進(jìn)行粘附生長，并且腎小管上皮細(xì)胞的損傷后還可以導(dǎo)致其能夠抑制晶體結(jié)晶過程的物質(zhì)生成減少，從而促進(jìn)結(jié)石的形成［9］。Khan等［10］研究也表明高尿酸尿?qū)δI小管上皮細(xì)胞有毒性，能夠使上皮細(xì)胞發(fā)生一系列的改變，進(jìn)而導(dǎo)致上皮細(xì)胞壞死脫落，基底膜的暴露，從而導(dǎo)致草酸鈣晶體的粘附。綜上所述，氧化應(yīng)激反應(yīng)損傷腎小管上皮細(xì)胞，進(jìn)而草酸鈣晶體附著形成結(jié)石，故腎小管管腔被認(rèn)為是草酸鈣結(jié)石起始的部位。

腎小管作為草酸鈣結(jié)石起始的部位一直存在爭議，大部分觀點認(rèn)為腎臟快速的超濾功能，通過管腔內(nèi)的含鈣物質(zhì)無足夠的時間沉積。既往細(xì)胞學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，腎臟間質(zhì)細(xì)胞尤其是血管內(nèi)皮細(xì)胞對草酸離子和草酸鈣結(jié)晶的損傷作用更為敏感［11］，所以有可能在腎小管管腔內(nèi)結(jié)石形成之前，腎間質(zhì)中就有鈣鹽的沉積，因此關(guān)于草酸鈣結(jié)石形成的初始部位，目前大多數(shù)科學(xué)家仍然偏向腎乳頭間質(zhì)。但是就目前為止我們對腎小管上皮細(xì)胞基底膜及其間質(zhì)了解甚少，對于晶體的形成過程，以及晶體如何形成晶塊并最終到達(dá)腎乳頭形成鈣斑的機(jī)制尚未闡明。

3　Randall斑塊形成機(jī)制

3.1類成骨反應(yīng)學(xué)說 雖然Randall提出腎乳頭鈣斑可為結(jié)石生長提供一個良好的平臺，但是其并未闡述腎乳頭鈣斑形成的機(jī)制，亦未更進(jìn)一步探究結(jié)石的形成根源，為了進(jìn)一步了解鈣鹽在局部沉積與結(jié)石形成的機(jī)制，各國學(xué)者進(jìn)行了大量的研究，最近的研究表明血管的鈣化與蘭德爾斑塊的形成密切相關(guān)，流行病學(xué)研究發(fā)現(xiàn)結(jié)石的形成與心血管疾病有一定的相關(guān)性，比如肥胖、高血壓、糖尿病、慢性腎病等［12］，F(xiàn)ernandez等［13］研究發(fā)現(xiàn)，在腎結(jié)石中的組織碎片內(nèi)，可以見到類似于空骨細(xì)胞陷窩結(jié)構(gòu)，其猜想可能是部分尿路上皮細(xì)胞向骨組織轉(zhuǎn)化，并且為結(jié)石的形成提供了位點，Stoller等［14］提出腎結(jié)石的形成有可能是由于在腎乳頭的血管受損后，在炎癥修復(fù)過程中發(fā)生了類似動脈硬化的過程，成為了結(jié)石形成的原始病灶。過去一直認(rèn)為血管的鈣化或者是磷灰石沉積在血管壁的內(nèi)層是一個不可逆轉(zhuǎn)的被動的過程，現(xiàn)在的觀點認(rèn)為血管的鈣化是一個主動的過程，并且是可以進(jìn)行調(diào)節(jié)的，暴露在高鈣、高磷環(huán)境中的血管平滑肌細(xì)胞通過增加成骨細(xì)胞特異性基因的表達(dá)和降低血管平滑肌細(xì)胞標(biāo)志物進(jìn)而向成骨細(xì)胞轉(zhuǎn)化［15］。

Gambaro等［16］學(xué)者認(rèn)為，動脈硬化及慢性炎癥引起的軟組織鈣化也許能解釋腎乳頭鈣斑的形成機(jī)制，因為Gambaro發(fā)現(xiàn)，腎乳頭鈣化和動脈硬化的成分都是羥基磷灰石，類似于骨的成分，而動脈粥樣硬化也是一種類成骨性反應(yīng)，其中一些動脈壁組織中的細(xì)胞可分化為成骨性細(xì)胞，并可見調(diào)控骨形成的蛋白，因此Gambaro推斷腎乳頭鈣斑的形成有可能是腎乳頭上皮細(xì)胞在炎性刺激下發(fā)生成骨性反應(yīng)的結(jié)果。

一些臨床和實驗的研究表明ROS可能參與結(jié)石的形成機(jī)制，草酸鈣結(jié)石患者尿液中能夠表現(xiàn)出較高活性的N-乙酰基β-葡萄糖苷酶（NAG）、β半乳糖苷酶、α-谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶（α-GST）、丙二醛（MDA）和硫代巴比土酸反應(yīng)物質(zhì)（TBARS），而這些均是ROS的生物標(biāo)志物［17］。腎乳頭的血管環(huán)境相對來說是一個缺氧、高滲和湍流血流環(huán)境，這些因素更容易引起血管的損傷，通過腎素-血管緊張素-醛固酮通路，進(jìn)而激活還原型輔酶Ⅱ，從而產(chǎn)生ROS，腎小管上皮細(xì)胞在氧化應(yīng)激反應(yīng)下，可轉(zhuǎn)化為成骨細(xì)胞，就像發(fā)生在血管平滑肌細(xì)胞血管的鈣化［18］。

以上學(xué)者均提出腎乳頭鈣斑的形成可能與動脈硬化的過程相似，但均未通過實驗證實，缺乏客觀證據(jù)，而最近有學(xué)者進(jìn)一步研究指出，骨橋蛋白作為一種成骨性蛋白，在泌尿系結(jié)石患者的腎組織中表達(dá)升高［19］，我國孫穎浩等［20］通過對腎結(jié)石患者腎組織中的三種成骨性蛋白OPN、BMP-2和Ⅱ型膠原的表達(dá)進(jìn)行了檢測，并和非結(jié)石患者進(jìn)行了對比，結(jié)果表明除OPN外，腎結(jié)石患者腎組織中并不表達(dá)BMP-2和Ⅱ型膠原，而后者都是成骨細(xì)胞的標(biāo)志蛋白，由此可見關(guān)于腎乳頭鈣斑的形成是否類似于成骨反應(yīng)過程仍存在爭議，有待進(jìn)一步研究。

3.2鈣化納米細(xì)菌學(xué)說 上世紀(jì)90年代在人或牛血清中發(fā)現(xiàn)一種具有礦化能力的鈣化性納米細(xì)菌（CNP）［21］，其可引腎小管上皮的損害并且誘發(fā)細(xì)胞凋亡，在其礦化過程中誘導(dǎo)羥基磷灰石晶體的形成，進(jìn)而促進(jìn)腎結(jié)石的形成，為研究腎結(jié)石形成機(jī)制提供了新的方向。Khullar等［22］對65例腎結(jié)石患者研究表明，有40例腎結(jié)石中含有納米細(xì)菌，占的比例為62%。Garciacuerpo E等［23］將CNP靜脈注射進(jìn)wistar大鼠體內(nèi)，發(fā)現(xiàn)大鼠的腎臟皮質(zhì)和髓質(zhì)組織內(nèi)有炎癥細(xì)胞的浸潤和聚集，利用電鏡可以觀察到CNP粘附在腎小管上皮細(xì)胞表面，病理切片觀察腎臟內(nèi)有鈣鹽沉積。目前有關(guān)納米細(xì)菌介導(dǎo)腎結(jié)石形成的依據(jù)是：（1）鈣化性納米細(xì)菌礦化時可形成與Randall斑的化學(xué)成分相同的磷灰石。（2）大部分腎結(jié)石內(nèi)可以找到納米細(xì)菌。（3）從腎結(jié)石內(nèi)分離出來的納米細(xì)菌在動物實驗中可做出腎結(jié)石的模型。以上表明鈣化納米細(xì)菌可能參與了體內(nèi)病理性鈣化的整個過程。

綜上所述，泌尿系結(jié)石的形成是一個復(fù)雜的過程，對泌尿系結(jié)石的發(fā)病機(jī)制的研究經(jīng)歷了一個漫長的過程，并且行成了一系列的假說，蘭德爾學(xué)說也一直是研究的重點。相信通過對Randall斑的不斷研究，將會對結(jié)石的防治提供新的思路與方法，進(jìn)而指導(dǎo)臨床工作，解決臨床工作中泌尿系結(jié)石發(fā)病率高以及復(fù)發(fā)率高的難題。

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