檸檬酸鎂和廣金錢草對草酸鈣晶體生長的影響

何珂峻，張明明，王 農

（1.廣西民族大學體育與健康科學學院，廣西南寧530006；2.甘肅農業大學理學院，甘肅蘭州730070；3.蘭州交通大學化學與生物工程學院，甘肅蘭州730070）

檸檬酸鎂和廣金錢草對草酸鈣晶體生長的影響

何珂峻1，張明明2，王 農3

（1.廣西民族大學體育與健康科學學院，廣西南寧530006；2.甘肅農業大學理學院，甘肅蘭州730070；3.蘭州交通大學化學與生物工程學院，甘肅蘭州730070）

研究了水溶液體系中廣金錢草和檸檬酸鎂存在下對草酸鈣結晶及晶體生長的影響.XRD譜圖分析表明，廣金錢草對草酸鈣晶型基本無影響，檸檬酸鎂濃度較高時可誘導二水合草酸鈣的形成；SEM圖像分析表明，廣金錢草可抑制大顆粒草酸鈣晶體的形成，從而產生大量的小尺寸草酸鈣晶體，檸檬酸鎂可改變草酸鈣晶體的形貌，使其形成片狀或層狀的晶體.實驗結果表明，廣金錢草和檸檬酸鎂的存在或者有利于阻止草酸鈣晶體變大形成尿石，或者誘導二水合草酸鈣（COD）的形成.該結論可為臨床上治療CaOxa結石提供參考.

草酸鈣；檸檬酸鎂；廣金錢草；結石

0 引言

尿石癥是一種世界范圍的常見病和多發病，是泌尿系統最重要的疾病之一，病因是尿中含有形成結石的晶體（草酸鹽、尿路鹽、磷酸鹽等）.結石（尿石）不能簡單看做是由于尿中結石成分析出形成的，它是人體異常礦化的一種表現，礦化是生物界相當普遍存在的現象.人體的礦化可分為正常礦化（受控的過程，如骨骼和牙齒的形成）和異常礦化（失控的過程，如異位的組織鈣化及各種結石的形成），患尿石癥的患者合并其他組織礦化異常的并不少見，如骨質疏松等.泌尿系統結石主要是由于體內病理礦化而產生的，可能與遺傳、環境、機體代謝異常等諸多因素有關［1－2］.盡管隨著外科碎石技術的發展，尤其是內腔鏡技術及微創的沖擊波碎石的運用，使得結石的治療有了一定進展，但不可否認碎石技術會帶來腎臟損傷［3］.至今為止，尿石癥的原因、癥狀診斷及其治療一直是醫學中的重要問題，其形成過程中的許多化學及物理問題仍有待進一步研究解決.因此，為了預防泌尿系統結石發生并降低其復發率，尋找高效、副作用小、無后遺癥的天然活性物質來防治泌尿系統結石，一直是研究者努力的方向［4－6］.

目前臨床上常用藥物包括檸檬酸系列、無機磷酸鹽、磷酸纖維素鈉、鎂制劑、別嘌呤醇、中草藥及噻嗪類利尿藥等［7－8］，但對上述藥物的作用機理不是十分清楚［9］.尿石可分為中性含鈣結石（如草酸鈣（CaOxa）和磷酸鈣）、酸性結石（如尿酸、胱氨酸）和堿性結石（如磷酸胺鎂等），其中CaOxa及含CaOxa的結石約占70%～80%［10－11］.尿石中的CaOxa主要以一水草酸鈣（COM）和二水草酸鈣（COD）形式存在，COM是泌尿結石的主要成分，三水草酸鈣（COT）較為少見，可能是草酸鈣結石的前驅體［12］.在CaOxa的3種水合物中，COM的吸附能力是COT的3倍，是COD的11～16倍［13］.因此，減少COM的含量，可以減少草酸鈣晶體與尿路細胞膜的黏附，從而降低尿石形成的幾率.由于COD比COM更易隨尿液排出人體［14］.因此，如能在尿液中誘導更多的COD或抑制COD向COM轉變，則有利于防止尿石的形成.無論是草酸鈣結石、尿酸結石還是胱氨酸結石，都可選用檸檬酸鹽藥物進行治療.尿石患者在體外震波碎石（ESWL）治療后，輔以檸檬酸鉀治療，尿石患者在12個月內結石復發率為0，而未使用檸檬酸鉀治療的病人復發率為28.5%（P＜0.05）［15］.口服檸檬酸鉀鎂一周后，能夠使尿液檸檬酸水平提高61%，尿鎂水平提高43%，尿pH值提高0.6，尿草酸鈣水平降低31%，對草酸鈣結晶的抑制活性提高46%，對磷酸鈣結晶的抑制活性提高90%.而在服用檸檬酸鉀鎂3年后，病人的新結石形成率為12.9%，顯著低于沒有服用的病人的63.6%［16］.因此，弄清檸檬酸及其鹽的作用機理，對有效地預防和治療尿結石疾病，具有極為重要的科學和現實意義.

由于尿路結石的原位實驗比較困難，一般都采取體外模擬［14－17］的手段.中草藥方劑治療泌尿系統結石歷史悠久，因其療效顯著，且副作用少等優點而備受關注.在臨床上，中草藥在預防和治療尿結石上有一定的效果，但抑制機理的報道很少.金錢草是中醫治療泌尿結石的傳統中藥，臨床上用藥的來源較為混雜，有報春花（Primulaceae）、過路黃（Lysimachia christinae Hance）的干燥全草，也有豆科的廣金錢草（Desmodium styracifolium）及唇形科的活血丹（Glechoma longituba）等.王涌泉［18］選用廣金錢草注射液對草酸鈣腎石模型大鼠進行研究，發現廣金錢草在體內能保護腎組織細胞，對草酸鈣晶體形成有明顯的抑制作用.

本文研究檸檬酸鎂和廣金錢草對草酸鈣生長、聚集和晶型、晶相的影響，以期闡明檸檬酸鎂和廣金錢草防治泌尿系統結石形成的可能機理，為臨床醫學提供參考.

1 實驗部分

1.1 儀器和試劑

儀器：SM-6701F冷場發射型掃描電鏡（日本電子光學公司）；XRD-7000LX X射線衍射儀（日本島津企業管理有限公司）；HH-4數顯恒溫水浴鍋（國華電器有限公司）；FA1204B電子天平（上海精科天美科學儀器有限公司）；KQ-500E型超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）.

試劑：無水氯化鈣（分析純，天津市大茂化學試劑廠）；草酸鉀（分析純，南京化學試劑有限公司）；檸檬酸鎂（分析純，南京化學試劑有限公司）；九水合檸檬酸鎂（分析純，阿拉丁試劑上海有限公司）；廣金錢草（石淋通顆粒，廣西健豐藥業有限公司生產）.

1.2 實驗方法

1.2.1 溶液的配制

配制1和4mol／L氯化鈣溶液、1mol／L草酸鉀溶液和0.1mol／L檸檬酸鎂溶液.稱取一定量的廣金錢草顆粒，加適量水溶解，過濾，將母液定容，配制成質量濃度為0.20g／mL的廣金錢草溶液.

1.2.2 草酸鈣晶體的制備及培養

低濃度溶液配制（檸檬酸鎂和廣金錢草分別為0.02mol／L和0.040g／mL）：取3只干燥潔凈的燒杯，分別加入1mol／L的草酸鉀溶液各40mL，然后在第1只燒杯中加入20mL蒸餾水、第2只燒杯中加入0.20g／mL廣金錢草溶液20mL、第3只燒杯中加入0.1mol／L檸檬酸鎂溶液20mL.將3只燒杯貼好標簽并且在37℃水浴恒溫5min，然后分別各滴加1mol／L的氯化鈣溶液40mL，超聲30min.在37℃水浴中，讓晶體生長，4d后取出，過濾、洗滌、干燥，然后進行XRD，SEM，EDS表征.

高濃度溶液配制（檸檬酸鎂和廣金錢草分別為0.08mol／L和0.30g／mL）：取3只干燥潔凈的燒杯，在第1只燒杯中加入50mL蒸餾水；在第2只燒杯中加入4.9g九水合檸檬酸鎂和蒸餾水，超聲使其溶解，用蒸餾水定容至50mL靜置；在第3只燒杯中加入30g廣金錢草顆粒和50mL蒸餾水，超聲使其溶解，過濾.分別在母液中加入1mol／L的草酸鉀溶液各40mL.將3只燒杯貼好標簽并且在37℃水浴恒溫5min，然后分別滴加4mol／L氯化鈣溶液10mL，超聲30min.在37℃水浴中，讓晶體生長，4d后取出，過濾、洗滌、干燥，進行XRD，SEM，EDS表征.

2 結果與討論

2.1 XRD分析

不同濃度廣金錢草對草酸鈣結晶影響的XRD譜見圖1.XRD結果表明：空白實驗時，草酸鈣晶體的主衍射峰歸屬于COM晶體的（101），（020），（202）和（130）晶面，（101）晶面的衍射峰最強；加入廣金錢草后，（101）和（202）晶面生長均受到抑制，且隨著廣金錢草濃度的增大，（202）晶面的生長抑制最為明顯.加入檸檬酸鎂后，得到的草酸鈣晶體用XRD進行表征（見圖2），由圖2可以看出（101）晶面的衍射峰的強度明顯增大，（020）晶面衍射峰的強度減小，添加檸檬酸鹽的濃度越高，COM的（020）晶面受到的抑制越大，并出現COD的衍射峰，說明檸檬酸鎂在高濃度下可誘導COD的形成.

圖1 不同濃度廣金錢草對草酸鈣結晶影響的XRD譜

圖2 不同濃度檸檬酸鎂對草酸鈣結晶影響的XRD譜

2.2 SEM分析

不同體系中草酸鈣晶體的SEM照片見圖3.由圖3（a，b）可以看出，在空白實驗條件下，草酸鈣晶體中有許多很大的顆粒，只有部分較為細碎，而且大顆粒的形貌有幾何特點.而在加入廣金錢草后（見圖3（c，d），無明顯的大顆粒晶體，草酸鈣結晶粒度明顯變小，說明廣金錢草對生成大顆粒的草酸鈣結晶有明顯的抑制作用.加入檸檬酸鎂后（見圖3（e，f）），草酸鈣晶體的形貌較空白條件下生成的草酸鈣形貌發生了明顯的改變，形成片狀或層狀晶體，這些晶體顆粒雜亂的堆積在一起，從而導致草酸鈣晶體的密實度大大降低.結合XRD譜分析，我們認為這可能是由于在檸檬酸鎂存在的條件下，生成大量的二水合草酸鈣，導致了片狀（或層狀）結構的形成.

圖3 不同體系中草酸鈣晶體的SEM照片

2.3 EDS分析

不同體系中草酸鈣晶體的EDS分析見圖4.對比圖4可以看出，在空白實驗、加入廣金錢草和加入檸檬酸鎂條件下，草酸鈣晶體的元素組成相同，特別是在添加了檸檬酸鎂的草酸鈣晶體中檢測不到鎂元素，說明鎂離子雖然對生成一水合草酸鈣COM和大顆粒的草酸鈣結晶有明顯的抑制作用，但卻沒有沉積在二水合草酸鈣COD中，即檸檬酸鎂如果作為臨床用藥也是安全的.

圖4 不同體系中草酸鈣晶體的EDS圖

3 結論

XRD譜分析以及SEM分析表明，廣金錢草和檸檬酸鎂的存在均會對草酸鈣晶體的形成產生影響.檸檬酸鎂濃度較高時可誘導二水合草酸鈣COD的形成，并改變草酸鈣晶體的形貌，使其形成片狀或層狀的晶體.動物實驗證實，黏附于腎小管細胞膜上的結石主要成分是COM，因此，誘導更多的COD生成可以抑制草酸鈣結石形成的幾率.廣金錢草的存在雖對草酸鈣晶型無顯著影響，但可抑制大顆粒草酸鈣晶體的形成，從而產生大量的小尺寸草酸鈣晶體，較高濃度的檸檬酸鎂也可改變草酸鈣晶體的形貌（形成片狀或層狀的晶體）.表明廣金錢草和檸檬酸鎂的存在有利于阻止草酸鈣晶體變大形成尿石.EDS分析結果也與文獻資料相符，即檸檬酸鎂并無明顯沉積的現象，而且檸檬酸參與人體代謝，適量的鎂離子也可以通過尿液排出體外，所以檸檬酸鎂如果作為臨床用藥也是安全的，該結論可為臨床上治療CaOxa結石提供參考.

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Effect of magnesium citrate and desmodium styracifolium on crystal growth of calcium oxalate

HE Ke-jun1，ZHANG Ming-ming2，WANG Nong3
（1.School of Physical Education and Health Science，Guangxi University for Nationalities，Nanning 530006，China；
2.College of Science，Gansu Agriculture University，Lanzhou 730070，China；3.School of Chemical and Biological Engineering，Lanzhou jiaotong University，Lanzhou 730070，China）

In the presence of desmodium styracifolium and magnesium citrate，their influence on calcium oxalate crystallization and crystal growth in the aqueous solution system is studied respectively.XRD spectra analysis shows that desmodium styracifolium has little effects on the crystal form of calcium oxalate，and the magnesium citrate can induce the formation of two hydrated calcium oxalate when its concentration is in a high level.SEM image analysis shows that desmodium styracifolium can inhibit the formation of large granular calcium oxalate crystal and results in generating a large number of calcium oxalate crystals with small size.Magnesium citrate may change the morphology of calcium oxalate crystal，and make them form lamellar or layered crystals.These experimental results show that the presence of desmodium styracifolium and magnesium citrate can prevent calcium oxalate crystals to form bigger urinary stones，or induce the formation of two hydrated calcium oxalate.The conclusion can provide a reference for clinical treatment of CaOxa calculi.

calcium oxalate；magnesium citrate；desmodium styracifolium；calculi

O 641 ［學科代碼］ 150·30

A

（責任編輯：石紹慶）

2014-09-11

甘肅省科技支撐計劃項目（1204NKCA107）；甘肅省工程技術研究中心項目（1106NTGA013）；蘭州交通大學“青藍”人才工程基金資助項目；金川公司預研基金資助項目（JCYY2013008）.

何珂峻（1968—），女，碩士，講師，主要從事中醫藥作用機制研究；王農（1968—），男，博士，教授，主要從事材料物理與化學、納米科學與技術研究.