劉 鑫，陳 潔，粟宏偉

在人類疾病認(rèn)識的歷史中，泌尿系結(jié)石是最早被了解和發(fā)現(xiàn)的疾病之一。最新研究顯示：泌尿系結(jié)石在亞洲人群中的發(fā)病率最高可達(dá)到19.1%[1]。在經(jīng)治療的結(jié)石患者人群中，1年后結(jié)石復(fù)發(fā)率為10%-15%，5年結(jié)石復(fù)發(fā)率超過35%，10年結(jié)石復(fù)發(fā)率高達(dá)50%[2]。在近幾十年對泌尿系結(jié)石形成機制的研究，我們?nèi)晕慈〉弥卮蟮恼J(rèn)識和突破。目前對泌尿系結(jié)石形成機制較為認(rèn)可的有以下學(xué)說：尿液中晶體物質(zhì)過飽和學(xué)說，抑制因子活性降低學(xué)說，促進(jìn)因子活性增高學(xué)說等。但目前的相關(guān)研究，無論是對尿液中晶體物質(zhì)過飽和研究，還是抑制因子、促進(jìn)因子等的研究，也尚未對泌尿系結(jié)石真正的形成機制與原因形成做出明確的解釋。針對泌尿系結(jié)石的抑制物質(zhì)及促進(jìn)物質(zhì)的研究中主要有對Tamm-Horsfall蛋白的研究，盡管隨著對其研究的深入，Tamm-Horsfall蛋白在泌尿系結(jié)石形成中的作用與機制雖尚未明確，但是也取得了一定的進(jìn)展和達(dá)到普遍的共識。筆者通過閱讀近幾年對Tamm-Horsfall蛋白的研究文獻(xiàn)，總結(jié)了其在泌尿系結(jié)石形成中的可能作用。

1Tamm-Horsfall蛋白的生物學(xué)特性

病毒學(xué)家Tamm和Horsfall于20世紀(jì)中期首次發(fā)現(xiàn)Tamm-Horsfall蛋白(以下簡稱THP)，THP是正常人尿液中含量最多的蛋白質(zhì)[3]，由616個氨基酸組成,其中有48個半胱氨酸,屬于酸性蛋白質(zhì),其單體分子量為80KDa,由亨氏袢和遠(yuǎn)曲小管的腎臟上皮細(xì)胞分泌，并隨尿液排出體外[4]。人類THP中有8個N一糖昔鍵多糖結(jié)合位點,其中的5個可與多糖連接這種特殊的結(jié)構(gòu)使THP易形成膠鏈狀,聚集成分子量幾千萬的大分子聚合物,影響著尿液中鈣離子、草酸、磷酸鹽等晶體的聚集和成長。電鏡結(jié)果表明,THP可以聚集成長1mm直徑10um的長纖維狀多聚物。據(jù)測定，泌尿系結(jié)石患者尿液中THP的日排泄量[(29.6±14.9)mg/d]明顯低于健康正常人[(40.2±14.8)mg/d][5]。THP在正常人的尿液中起著抑制各種飽和晶體聚集的作用，但是它在泌尿系結(jié)石患者尿液中對鈣鹽晶體的成核和生長中起的抑制作用卻很弱[6]。THP在尿液中的作用由它自身的濃度決定，尿液的pH和離子強度，對鈣鹽晶體的成核及生長往往發(fā)揮著雙重的作用，既可以抑制鈣鹽晶體的成核與生長，同樣也可促進(jìn)鈣鹽晶體的成核與生長[7]。雖然目前對THP的各種生理生化作用研究較為透徹，但究其在泌尿系結(jié)石形成中具體所發(fā)揮的作用與機制仍尚未明確。我們將從以下的幾方面經(jīng)行探討：

2THP對鈣鹽晶體形成產(chǎn)生的作用與影響

2.1THP對鈣鹽晶體與腎小管上皮細(xì)胞互相的影響 鈣鹽晶體與腎小管上皮細(xì)胞的相互黏附是泌尿系結(jié)石發(fā)生發(fā)展的重要基本病理生理過程，如果能夠減少甚至抑制鈣鹽晶體與腎小管上皮細(xì)胞的相互黏附是預(yù)防泌尿系結(jié)石形成的重要治療措施。鈣鹽晶體與腎小管上皮細(xì)胞相互黏附后會對上皮細(xì)胞產(chǎn)生損傷，延緩鈣鹽晶體排泄的時間，有利于鈣鹽晶體的聚集和成核，加快結(jié)石的形成。THP分子結(jié)構(gòu)中獨有的苷氨酸-精氨酸-天冬氨酸結(jié)構(gòu)可以使其成為細(xì)胞與細(xì)胞、晶體與晶體間的一種特殊的信號遞質(zhì)可以與細(xì)胞膜表面的整合素受體結(jié)合,參與傳遞信息,影響著鈣鹽晶體聚集以及結(jié)石基質(zhì)形成等過程[8]。但是Khan等研究發(fā)現(xiàn)THP分子經(jīng)過翻譯后修飾如磷酸化、糖基化后與鈣離子競爭性耦合，從而達(dá)到抑制結(jié)石形成的作用[9]。不同的作者通過對THP中不同的結(jié)構(gòu)、成分與泌尿系結(jié)石的關(guān)系進(jìn)行試驗，得出了不同甚至相反的結(jié)論。在鈣鹽晶體形成之初時鈣鹽晶體與腎小管上皮細(xì)胞相互黏附時，THP具有抗氧化作用,能抑制細(xì)胞內(nèi)黃嘌呤參與的氧化酶促反應(yīng),減少生物體內(nèi)氧自由基的產(chǎn)生,達(dá)到保護(hù)腎小管上皮細(xì)胞免受氧化應(yīng)激的損傷的目的。同時，在鈣鹽晶體未形成之前，尿液中的THP處于非聚合狀態(tài)，有弱的抑制鈣鹽晶體成核作用。但在鈣鹽晶體形成之后并大量生成是，THP分泌增加，聚合形成長鏈狀時會發(fā)揮其粘連蛋白的作用，促進(jìn)鈣鹽晶體聚集和生長。同時，THP聚合產(chǎn)生的粘附力可以明顯減弱尿中其它抑制結(jié)晶聚合的能力,從而促進(jìn)結(jié)石的形成[10]。

2.2結(jié)石患者與正常人THP的差異 正常人尿液中THP與結(jié)石患者存在著差異，結(jié)石患者的THP含有較少的糖類,聚合度及粒子尺寸也較正常人的更高、更大。所以正常尿液中THP與結(jié)石患者尿液中THP在鈣鹽結(jié)晶形成過程中所起的作用也存在不同。Laube用BRI(BRI=[Ca2+/[Oxa2-])反映THP濃度與草酸鈣晶體形成的關(guān)系[11]。泌尿系結(jié)石患者的BRI>1,且THP濃度與BRI間成正相關(guān),說明此類患者易患和造成泌尿系結(jié)石復(fù)發(fā)；而正常人的BRI≤1,在草酸鈣晶體形成過程中,THP濃度與BRI間的相關(guān)性較差,結(jié)石發(fā)生率相對較低,且THP濃度不是影響草酸鈣結(jié)晶形成的重要成分。上述研究表明，THP在結(jié)石患者尿液中是鈣鹽晶體形成的促進(jìn)劑,但在正常人尿液中確實正常的組成成分。同時，由于正常人THP和結(jié)石患者THP結(jié)構(gòu)的不同,可以引起鈣鹽晶體表面電荷發(fā)生改變,這種不同致使它們抑制草酸鈣晶體聚合能力的差異。尤其是在多發(fā)、復(fù)雜泌尿系結(jié)石患者排泄的THP,即使存在于正常人可以保持THP單體狀態(tài)的尿液環(huán)境中時也能發(fā)生自身結(jié)合,成為鈣鹽晶體聚集的強促進(jìn)劑,因為當(dāng)THP分子相互聚合時可以產(chǎn)生較強的粘附力,抵消了鈣鹽晶體之間的靜電排斥作用。Grohe等的研究也得出了相類似的結(jié)論[12]。THP的濃度在30～40mg/L范圍內(nèi)時,可以抑制草酸鈣晶體聚集和成核生長,且抑制作用更強；而結(jié)石患者THP減少了草酸鈣晶體形成所需的時間,促進(jìn)鈣鹽晶體聚集。

2.3THP對草酸鈣晶體的成核及生長的作用腎臟在維持及穩(wěn)定人體內(nèi)環(huán)境中的最主要的一個功能是對尿液中各種礦物質(zhì)鹽晶體的代謝與排泄，這一重要過程將保證尿液中不會形成明顯的結(jié)石晶體，維持尿液相對不飽和的環(huán)境。相關(guān)實驗敲除大鼠THP基因后發(fā)現(xiàn)此類大鼠容產(chǎn)生泌尿系感染和形成泌尿系結(jié)石，因此認(rèn)為作為人尿液中的特異性糖蛋白-THP是防御泌尿系感染及形成泌尿系結(jié)石的重要物質(zhì)[13]。THP在抑制尿液中草酸鈣結(jié)晶的主要機制可能是抑制草酸鈣晶體與腎小管上皮細(xì)胞的結(jié)合與相互作用，研究表明：乙二醇，作為一種廣泛用于誘導(dǎo)大鼠腎結(jié)石形成的試劑，它可以導(dǎo)致腎小管細(xì)胞損傷[14]，利用乙二醇治療THP基因敲除的大鼠會引起尿液中嚴(yán)重的鈣鹽晶體形成，但野生型大鼠尿液中卻沒有明顯的鈣鹽結(jié)晶形成，這明確表明THP是鈣晶體形成的有效抑制劑，其主要調(diào)節(jié)機制是THP參與調(diào)節(jié)腎小管上皮細(xì)胞損傷、壞死和凋亡，從而間接地防止鈣鹽晶體的形成。Liu等實驗利用天然存在的突變THP基因與家族性幼年高尿酸血癥腎病和2型腎囊性疾病的基因進(jìn)行組合[15]。這種突變使得THP被錯誤地折疊與運輸?shù)侥I小管上皮細(xì)胞的內(nèi)腔表面，所得的尿液中的THP含量明顯低于正常尿液中的THP水平。Niyaz,M的實驗結(jié)果提示在所報道的結(jié)石患者及其家族中，腎臟結(jié)石疾病中并沒有描述THP相同的特征[16]。這可能是因為患者數(shù)量的限制以及其它尚未發(fā)現(xiàn)的形成結(jié)石的危險因素導(dǎo)致，也有可能是THP基因消融和基因突變對腎臟生理生化產(chǎn)生不同的生物學(xué)后果，從而呈現(xiàn)不同表型。但是這些都需要進(jìn)一步的調(diào)查與證實[17]。目前對THP在草酸鈣晶體成核及聚集實驗中有不同的實驗結(jié)果甚至相反的結(jié)果，但多數(shù)研究均證實THP為草酸鈣晶體成核及聚集的弱抑制劑，但在偏堿性，離子濃度較低的尿液環(huán)境中，THP充當(dāng)草酸鈣晶體聚集的強力抑制劑，反之，則促進(jìn)草酸鈣晶體的形成[18]。

2.4THP結(jié)構(gòu)的差異對鈣鹽晶體成核及聚集的影響Huang發(fā)現(xiàn)[19]，正常人尿液中THP在體外實驗中不影響誘導(dǎo)草酸鈣晶體成核的時間，而泌尿系結(jié)石患者尿液中的THP卻明顯減少草酸鈣晶體聚集成核的時間。簡而言之，正常人尿液中THP可以抑制草酸鈣晶體，而泌尿系結(jié)石患者尿液中的THP可以促進(jìn)晶體的聚集和成核。這可能是正常人的THP分子中的極性基團(tuán)和水分子或者其他分子結(jié)合后產(chǎn)生較強的結(jié)合力，使整個分子的剛性增強，減少尿液中晶體的黏附；而結(jié)石患者THP分子的這些基團(tuán)與水分子或者其他分子結(jié)合能力較弱，剛性變差，增強了與尿液中晶體的黏附。這種分子結(jié)構(gòu)的差異可以影響他們與尿液中微晶體的聚合能力，進(jìn)而影響著結(jié)石的形成。李偉等的實驗研究采用傅立葉變換紅外光譜的分析結(jié)果表明兩種分子的相同糖基的峰位上的光譜不完全相同[20]。這種糖基構(gòu)性不同，可以使THP的理化性質(zhì)發(fā)生改變。這些質(zhì)上的差異，可能是影響結(jié)石形成的關(guān)鍵。隨著泌尿系結(jié)石患者尿液中THP濃度的升高，其促進(jìn)鈣鹽金海洋成核和聚集作用能力下降，這表明結(jié)石患者尿液中的THP容易自我聚集。以上實驗研究表明正常人尿液中的THP可以抑制草酸鈣晶體的成核及聚集，而泌尿系結(jié)石患者尿液中的THP則能促進(jìn)草酸鈣晶體的成核與聚集。

3結(jié) 論

THP分組中的不同基團(tuán)，甚至其處于不同的尿液環(huán)境中以及不同的聚合轉(zhuǎn)態(tài)，均會對泌尿系結(jié)石中鈣鹽晶體的成核與生長產(chǎn)生抑制或者促進(jìn)的作用。盡管THP在泌尿系結(jié)石形成中的具體作用與機制仍存在分歧，但是增加尿液中草酸、鈣鹽等的排泄是預(yù)防泌尿系結(jié)石復(fù)發(fā)的重要措施。通過不斷的深入研究，終將會研究透徹THP在泌尿系結(jié)石形成過程中所起的作用，也會研究清楚泌尿系結(jié)石的具體成因與生長過程。這些將對我們泌尿外科治療泌尿系結(jié)石產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。