腎結石是常見的泌尿系統疾病，其形成機制復雜。本次以大鼠為對象構建腎結石模型進行研究，為深入理解腎結石成因及防治提供重要依據。
腎結石是一種常見的泌尿系統疾病，其發病機制復雜，與多種代謝紊亂相關。研究發現，維生素D和維生素K在人體生命活動中扮演重要角色，但它們對腎結石的形成影響卻呈現出截然不同的結果。本實驗以大鼠腎結石模型為研究對象，探討了這兩種維生素對尿晶體成分的影響及其作用機制。
材料和方法：
1.動物及分組：
健康成年雄性SD大鼠，體重200-250;
2.實驗方法：
適應實驗環境7天后開始實驗。誘石劑為含1%乙二醇和1%氫化銨的自來水。實驗分組為對照組、誘石組、維生素D組、維生素K組。如下：
分別于實驗第1，3和7天用代謝籠收集各組24小時尿，-20℃凍存。
3.觀察指標：
測尿鈣,尿鎂,尿磷、草酸、尿酸和檸檬酸.
實驗結果
1.維生素D組
實驗第3天時，維生素D組大鼠尿鈣明顯高于對照組，尿酸明顯低于對照組和誘石組(P<0.05)。實驗第7天時，維生素D組尿鈣、草酸和尿酸明顯高于對照組，尿鐵和尿檸檬酸明顯低于對照組(P<0.05)
2.維生素K組
實驗第3天時，維生素K組大鼠尿磷和尿酸明顯高于對照組和誘石組(P<0.06）。
實驗第7天時，尿鈣高于對照組，尿鎂和檸檬酸銨量低于對照組，尿草酸鹽明顯低于誘石組（P<0.05)
實驗總結
1.維生素D與尿石癥的關系
維生素D的生理功能包括促進小腸上皮和腎小管上皮細胞吸收鈣磷，促進骨鈣釋放，從而升高血鈣。長期應用維生素D可發生高血鈣和高鈣尿，促使腎鈣化和腎結石的形成。本實驗結果顯示，維生素D可使大鼠結石模型的尿鈣、草酸進一步升高，鎂和檸檬酸明顯降低。尿鈣與草酸結合成為溶解度較低的草酸鈣，可在腎臟內形成晶體，通過成核生長和聚集而逐漸形成結石。通常認為鎂和檸檬酸對腎結石的形成有抑制作用，其在尿中的濃度降低更有利于結石的形成。許多結石病人鈣的吸收是通過維生素D依賴機制，約50%的吸收性高鈣尿病人血維生素D濃度升高。因此，維生素D是腎結石形成的重要危險因素，其作用機制可能并不僅限于對鈣代謝的影響。
2.維生素K與尿石癥的關系
維生素K是在膽汁和胰脂肪酶作用下在小腸吸收，臨床發現部分消化道疾病伴有反復發生的草酸鈣結石，這可能與腸道吸收草酸增加以及尿排泄草酸增加有關。我們發現，給大鼠應用維生素K抗劑后，腎內草酸鈣結晶數目及腎組織中草酸含量明顯高于對照組，提示維生素K在腎結石形成中有重要意義。本實驗結果顯示，應用維生素K的大鼠尿草酸明顯低于誘石組，表明它是通過降低尿草酸來發揮抗結石形成作用。此外，維生素K對羧化酶的活性至關重要，而y-羧化谷氨酸的含量降低直接影響到尿大分子抑制物抑制結石形成的能力。因此，尿石癥病人適當補充維生素K可能有一定積極意義。
結石腎臟如下圖
圖片來源：10.1021/acsomega.0c05903IF: 3.7 Q2
乙二醇誘導的大鼠草酸鈣模型
造模方法：
1%乙二醇自由飲用4周
檢驗：組織學染色和腎功能測定顯示，在草酸鈣（CaOx）大鼠的腎小管腔內存在晶體，同時伴有腎損傷和間質纖維化，表明CaOx模型成功建立。
蘇木精-伊紅（H&E）染色顯示，CaOx組的回腸組織存在炎癥和損傷。
免疫熒光和PCR結果顯示，CaOx組回腸組織中緊密連接蛋白ZO-1和Occludin的水平降低。非靶向代謝組學分析揭示，CaOx組與對照組之間有269種腸道代謝物差異表達。同時，膽汁分泌被鑒定為CaOx腎結石的主要代謝通路。隨后，通過靶向膽汁酸代謝組學選擇了五種顯著膽汁酸代謝物，包括去氧膽酸（HDCA）、甘氨去氧膽酸（GHDCA）、去氧膽酸?；苌铩?omega;-熊去氧膽酸和?；鞘懰?。在這些代謝物中，HDCA和GHDCA表現出最高的預測準確性，AUC值為1，能夠將CaOx組與對照組區分開來。
網絡藥理學分析表明，HDCA和GHDCA在CaOx腎結石中的靶基因富集于氧化應激和細胞凋亡相關通路。
綜上所述，本研究提供了與CaOx腎結石相關的膽汁酸代謝變化的見解。盡管生化通路的變化表明CaOx大鼠存在復雜的病理學機制，但膽汁酸的變化可能成為CaOx腎結石的生物標志物。
乙二醇誘導的草酸鈣大鼠模型：A-B對照組和草酸鈣組大鼠的體重(A)和腎臟體重(B)（n=6，***P < 0.001）。C病理切片包括H&E、VK、PAS和Masson染色顯示CaOx晶體和腎臟損傷程度（放大×20；比例尺，200 μm；H&E的箭頭表示晶體形成；VK的箭頭表示鈣沉積；PAS的箭頭表示腎臟破壞性變化；Masson的箭頭表示小管間質纖維化）
數據來源：DOI: 10.1007/s11596-007-0124-z
脯氨酸為近年來發現的一種草酸前體，并能最終可能誘發草酸鈣結石形成。輕脯氨酸在酶催化下生成丙酮酸和乙醛酸，后者又在各種代謝酶的作用下最終形成代謝終產物草酸。
造模方法：SD大鼠用5%羥基-l-脯氨酸特殊飼料喂養42天
優缺點：
優點：與乙二醇和氯化的模型相比，經脯氨酸的腎毒性要更低。
局限性：價格昂貴；由腎再吸收和輕脯氨酸的皮質代謝所引起的潛在毒性可能與所觀察到的一些腎臟損傷效應有關，而這些變化不一定是由高草酸尿或小葉內鈣晶體沉積引起。
文獻分享：
SD大鼠用5%羥基-l-脯氨酸特殊飼料喂養42天后，1組大鼠繼續服用羥基-l-脯氨酸，而2組大鼠在接下來的21天內繼續給予不添加羥基-l-脯氨酸的飼料。定期監測食物和水的消耗量以及體重。每周收集一次尿液，分析肌酐、鈣、草酸、乳酸脫氫酶、8-異前列腺素和過氧化氫。監測尿pH值和結晶粒尿。分別于第28d、42d和63d處死大鼠。用光鏡檢查腎組織的晶體沉積情況。
結果：接受羥基-l-脯氨酸治療的大鼠出現高草酸尿、草酸鈣結晶尿和腎結石，到第42天均含有腎草酸鈣晶體沉積。尿中乳酸脫氫酶、8-異前列腺素和過氧化氫的排泄量顯著增加。第2組停用羥基-l-脯氨酸后，尿中草酸、8-異前列腺素和過氧化氫含量顯著降低。第2組的大鼠中有一半似乎沒有晶體。
在偏振光下觀察實驗大鼠的腎臟切片a，在HLP飲食的第42天，腎臟各部位均可見高雙折射CaOx晶體。b，在停止HLP飲食后第63天，第21天，腎臟除在腎乳頭狀表面有少量沉積外，幾乎無晶.
數據來源：10.1016/j.juro.2007.06.046IF: 5.9 Q1
乙醛酸誘導的小鼠草酸鈣模型
造模方法：
用6~8周齡的C57BL/6J雄性鼠建立了草酸鈣沉積的小鼠模型，每只小鼠連續2周，每天腹腔注射給藥乙醛酸(75mg/kg,200 mL)就可成模。
優點：小鼠模型具有基因組優勢(平均約85%的堿基對是相同的)，且與大鼠比較，小鼠的研究和飼養成本要更低
缺點：與人類腎結石疾病相關的整體準確性和一致性在研究人員中仍存在爭議。
DOI:10.1007/s00240-007-0082-8