在人体泌尿系统的 “小宇宙” 里，肾结石是个让人头疼的 “捣乱分子”。泌尿系统结石（Urolithiasis）是全球常见的泌尿科疾病，给医疗系统带来沉重负担。其中，约 80% 的肾结石由草酸钙和磷酸钙组成。尽管人类与肾结石斗争已久，但它的发病机制仍未完全明晰。
以往研究常对比肾结石患者和健康人的尿液成分来探索发病机制，可尿液受饮食、性别、年龄等多种因素影响，就像多变的天气，这使得研究结果可靠性大打折扣。而且，此前很少有研究对单侧肾结石患者双侧肾盂尿进行全面的多组学研究。为了揭开肾结石发病机制的神秘面纱，青岛大学附属医院的研究人员开展了一项意义非凡的研究，相关成果发表在《BMC Nephrology》杂志上。
研究人员为了更精准地剖析肾结石形成的 “幕后真相”，采用了多种先进技术方法。他们从 2023 年 5 月到 7 月，精心挑选了 8 名单侧肾结石患者（7 名男性和 1 名女性）。这些患者的结石经红外光谱分析，主要成分是草酸钙（含量超 90%）。在患者进行碎石手术前，研究人员通过膀胱镜插入 F5 输尿管导管，从双侧肾盂收集尿液样本（这一步就像在微观世界里 “采集宝藏”）。接着，运用液相色谱 - 串联质谱（LC - MS/MS）技术来鉴定尿液微环境中的差异蛋白和代谢物。随后，利用基因本体（GO）分析、京都基因与基因组百科全书（KEGG）富集分析、Reactome 通路分析以及生物分子相互作用网络数据库蛋白质 - 蛋白质相互作用（PPI）网络分析等方法，对差异表达的蛋白质和代谢物进行深入研究，挖掘它们的生物学功能和潜在代谢途径。
下面来看看这项研究的具体成果：
- 人口统计学和临床数据：8 名患者的详细信息被记录下来，包括年龄、性别、身体质量指数（BMI）、血浆肌酐（Plasma Cr）等。所有分析的结石主要由草酸钙构成。
- 尿液样本的蛋白质组学分析：通过 LC - MS/MS 分析，研究人员在 8 名患者的双侧肾盂尿中鉴定出 4623 种蛋白质。进一步筛选发现，有 40 种差异蛋白，其中 36 种上调，4 种下调。
- GO 分析：结果显示，这些差异蛋白最富集的 GO 术语与细胞成分（如细胞外外泌体、细胞外空间等）、生物学过程（如先天免疫反应、抗菌体液免疫反应等）和分子功能（如信号受体结合、肝素结合等）相关。这表明这些蛋白在维持泌尿系统的免疫防御等功能方面可能起着重要作用。
- KEGG 通路分析：DEPs 涉及 274 条 KEGG 通路，其中补体和凝血级联反应、中性粒细胞胞外陷阱形成、金黄色葡萄球菌感染等通路最为显著。这意味着在肾结石形成过程中，这些通路可能被异常激活。
- Reactome 通路分析：Reactome 富集分析表明 DEPs 涉及 108 条通路，如内源性配体对 TLR 的调节、纤维蛋白凝块形成的共同途径等。
- 蛋白质 - 蛋白质相互作用网络：研究人员构建的网络包含 38 个节点和 92 条边，其中纤维蛋白原 α 链和 γ 链是关键节点，与众多蛋白相互作用，暗示它们在结石形成的调控网络中处于核心地位。
- 尿液样本的代谢组学分析：研究人员共检测、鉴定和定量了 323 种代谢物，发现 10 种上调的差异代谢物（DMs），如腺苷（Adenosine）和 N7- 甲基鸟苷（N7-Methylguanosine）等。
- KEGG 通路分析：失调的代谢物富集在色氨酸代谢、cGMP - PKG 信号通路等。其中，色氨酸代谢途径最为突出，这说明色氨酸代谢的异常可能与肾结石形成密切相关。
研究结论表明，即使是单侧肾结石患者，其双侧肾盂尿中的蛋白质和代谢物也存在显著差异。这些差异蛋白和代谢物主要通过炎症反应和氧化应激在肾结石的发生和发展中发挥关键作用。不过，这项研究也存在一些局限性。比如没有探索健康个体和肾结石患者尿液中的 DEPs 和 DMs；样本量较小，且单侧肾结石的判定仅依靠患者的 CT 扫描图像和病史，无法完全保证对侧肾脏无结石；肾结石的红外光谱分析不能确保样本中草酸钙结石成分超过 99%；缺乏对术后患者的随访研究，难以明确这些差异是在结石形成后出现还是之前就存在，也无法确定炎症和氧化应激是导致肾结石形成的原因还是结果。
尽管存在不足，但这项研究为草酸钙肾结石的发病机制研究开辟了新道路。它让我们更深入地了解到尿液微环境在肾结石形成过程中的复杂变化，为未来开发更精准的诊断方法和个性化的治疗策略提供了重要线索，有望在泌尿系统疾病的防治领域发挥关键作用，推动该领域的进一步发展。
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