驚人發現！你的腎結石可能正在「譜寫」每天的健康史

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腎結石的熒光顯微圖。圖片來源：Mayandi Sivaguru 

目前，全球有超過10％的人患有腎結石，男性發病多於女性，且多發生於青壯年。已知腎結石通常與包括糖尿病、高血壓和肥胖等其他重大健康問題相關。這些結石中近70％主要由草酸鈣組成，草酸鈣是一種以前被認為在腎臟中不溶的礦物質。最近一項新研究表明，腎結石從地質學的意義上來講就是石頭。

這是一個由地質學家、顯微鏡學家和醫學博士組成的跨學科研究團隊，他們發現了腎結石的驚人特徵。這些傳統上被認為是均質元素的結晶塊實際上是逐層形成的，就像任何天然或人工礦化作用一樣。

然而，更重要的是該團隊報告稱，在整個生命周期中，腎結石會部分溶解並重新形成，這一發現有助於開發新的非侵入性治療方法。

研究顯示，腎結石由一層層富含鈣的物質形成，這與自然界中的其他礦化作用非常類似，比如珊瑚礁、鐘乳石或石筍、還有與溫泉相關的結構或地下油田等。這與人們通常的認知不符合，即腎結石與自然界中的石頭不同，是同質的且永不會溶解。

圖片來源：網路

這項研究的通訊作者，美國伊利諾伊大學的地質微生物學教授Bruce Fouke解釋說：「這與醫生在醫學培訓中的所學知識相反。我們發現，腎結石會經歷生長-溶解-生長-溶解的動態過程。這意味著，未來某天我們可以通過干預手段使腎結石在患者的腎臟中完全溶解，而這對於今天的大多數醫生來說是不可能的。」

這項研究結果得益於新的成像技術，使研究人員能比以前更加詳細地觀察腎結石，並且他們還使用了一系列更廣泛的光學和電子顯微技術來完成這項研究。為了讓讀者更直觀地感受到該研究所使用的顯微技術的複雜性，下面介紹一下該團隊都使用了哪些技術：包括亮場成像、相位對比成像、偏振成像、共焦成像、熒光成像和電子顯微鏡，還有將這些方法結合的技術，頂部還用了X射線光譜法。

Fouke評論道：「鑒於我在地球物理學方面的學術背景，對於我個人來說真正興奮的是這些成像技術在傳統上都是地質學和其他地球科學的領域。雖然它們在這些領域很常見，但是還從未被真正用於研究活體生物體內的礦化作用，比如腎結石和膽結石。」

該團隊在成像過程中使用的紫外線也非常有用，因為該技術使得特定的礦物質或蛋白質在合適的波長下產生熒光，從而可以在顯微鏡下快速準確地識別這些元素。一種相對較新的名為Airyscan超解析度顯微技術，也讓研究團隊能夠獲取一些令人難以置信的140納米解析度的腎結石結構：

COD=二水合草酸鈣 ; COM=一水草酸鈣; UA=尿酸; HSE=事件的歷史順序

圖片來源：Mayandi Sivaguru

Fouke解釋說：「這些腎結石不僅是毫無價值的結晶塊，它還記錄了腎臟每分每秒的健康狀況和功能情況。」

這些圖片表明，腎結石最初是微小的二水合草酸鈣的微小結晶，它也被稱為草酸鈣石（Weddellite）。這些晶體可能會失去一些水分，這取決於體內的環境，然後會轉化成為草酸鈣水合物（礦物草酸鈣石）。這聽起來有點像寵物小精靈的名字。

在腎結石形成的早期階段，這些晶體會結合在一起形成不規則團塊。有機物質和其他礦物質會逐層地附著在這些團塊上，形成一個外殼。這個過程對於地質學家來說非常熟悉。

這些層次的出現還使得研究團隊能夠重現腎結石的發育歷史，就像研究地質構造一樣。這些層中的間隙表明腎結石的特定部分（通常是內部二水合物晶體）在過去曾經溶解過。這些間隙隨後被草酸鈣一水合物晶體填充。

圖片來源：Mayandi Sivaguru

Fouke說：「在地質學中，層次意味著某些更古老的物質位於年輕物質下面。每一層既可能在很短時間也可能在很長時間內形成。因此，一顆腎結石就能夠代表完整的一系列事件，這些事件對於解析腎結石疾病的歷史來說非常重要。」

該研究還表明，腎結石並不僅僅是一塊穩定的結晶，它其實是一系列礦物質和有機物質在腎臟中的意外「相遇」。腎結石還是非常有活力的，它們不斷發展，很可能記錄了人體內部的歷史。

該論文寫道：「根據粗略估計，這些微小的層可能是在一天、幾個小時、甚至是幾分鐘內形成的。如果真是如此，那麼未來我們可以在臨床條件下『讀取』腎結石，作為一種前所未有的超級詳細的活體人類腎功能和動態生化反應的記錄。」

該研究已發表在9月13日的《Scientific Reports》上。

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