这项研究的目的是确定纳米粒子跟踪分析(NTA)能否检测和量化含有健康成年人纳米晶体的尿钙。目前的研究结果表明,NTA可能是估计肾结石疾病期间泌尿纳米晶体的潜在工具。
肾结石在全世界成人和儿童中越来越普遍。最常见的肾结石类型由草酸钙(CaOx)晶体组成。当尿液中富含矿物质(如钙、草酸盐、磷酸盐)并形成肾结石之前时,就会发生结晶。评估石器晶体的标准方法包括显微镜、过滤和离心。然而,这些方法主要检测微晶体,而不是纳米晶体。纳米晶体被建议对肾脏上皮细胞的危害大于体外微晶体。在这里,我们描述了纳米粒子跟踪分析(NTA)检测人类泌尿纳米晶体的能力。健康成年人在饮用草酸盐负荷以刺激泌尿纳米晶体之前,先吃受控的草酸盐饮食。尿在草酸盐负荷前后收集了24小时。用乙醇加工和清洗样品以净化样品。泌尿纳米晶体沾染了钙结合氟磷,氟-4 AM。染色后,使用 NTA 确定纳米晶体的大小和计数。这项研究的结果表明,NTA可以有效地检测健康成年人的纳米晶体。这些发现表明,NTA可能是肾结石患者纳米晶体的有价值的早期检测方法。
当尿液中富含矿物质时,尿晶体就会形成。这可能发生在健康的人,但更常见的个人肾结石1。泌尿晶体的存在和积累会增加患肾结石的风险。具体来说,当晶体与兰德尔的斑块结合,核化,积累,并随着时间的推移生长2,3,4时,就会发生这种情况。晶体在肾结石形成之前和晶体的评估可能具有预测价值的肾结石前3,5。具体来说,结晶体已被建议有用,以预测在含有结石6,7的草酸钙病史患者的结石复发的风险。
据报道,晶体对肾上皮和循环免疫细胞功能8、9、10、11、12、13产生负面影响。此前有报道称,与健康个体相比,从草酸钙(CaOx)肾结石前体中循环的单核细胞抑制了细胞生物能学。此外,CaOx晶体可减少细胞生物能学,并破坏单核细胞8中的红氧平衡。食用富含草酸盐的膳食可能导致结晶体,导致肾管损伤,并改变保护肾结石形成的尿大分子的生产和功能。多项研究已证明,尿晶体的形状和大小可能因尿液17、18、19的pH值和温度而异。此外,尿蛋白已被证明可以调节晶体行为20。道登等人19日提出,结晶体分析可能有助于肾结石病患者的管理,并评估他们对治疗的反应。目前可用于评估晶体存在的一些常规方法包括极化显微镜21、22、电子显微镜23、粒子计数器3、尿液过滤24、蒸发3、5或离心21。这些研究为肾结石领域提供了宝贵的见解。然而,这些方法的局限性是无法可视化和量化大小小于 1μm 的晶体。这种大小的晶体可能通过附着在兰德尔的斑块上来影响CaOx石的生长。
与较大的微晶体25相比,纳米晶体已证明对肾脏细胞造成广泛损伤。纳米晶体的存在已经报告在尿液中使用纳米粒子分析仪26,27。最近的研究已经使用荧光标记的双磷酸盐探针(亚龙-氟辛/阿伦德龙酸盐-Cy5)来检查纳米晶体使用纳米级流细胞测量28。这种染料的限制是,它不是具体的,将结合几乎所有类型的石头,除了半胱氨酸。因此,准确评估个体中纳米晶体的存在可能是诊断结晶体和/或预测结石风险的有效工具。本研究的目的是利用纳米粒子跟踪分析(NTA)检测和量化含有纳米晶体的钙(大小为 <1微米)。为此,NTA 技术与含钙氟磷、氟-4 AM 相结合,用于检测和量化健康成年人尿液中含有纳米晶体的钙。
NTA在本研究中使用钙结合探针Flo-4 AM来评估人类尿液中的纳米晶体。没有标准方法可以检测尿液中的纳米晶体。一些研究小组已经检测出尿液中的纳米晶体,并依靠使用广泛的协议或方法,这些协议或方法限制了他们量化样本的能力。这项研究展示了一种特定而敏感的方法,用于检测参与饮食喂养研究的人类尿液中含有纳米晶体的钙,该研究包括摄入高…
The authors have nothing to disclose.
作者感谢所有研究参与者和 UAB CCTS 生物营养核心和 UAB 高分辨率成像服务中心的贡献。这项工作得到了国家卫生研究院DK106284和DK123542(TM)和UL1TR003096(国家推进转化科学中心)的支持。
Benchtop Centrifuge | Jouan Centrifuge | CR3-12 | |
Calcium Oxalate monohydrate | Synthesized in the lab as previously described29. | Store at RT; Stock 10 mM | |
Calcium Phosphate crystals (hydroxyapatite nanopowder) | Sigma | 677418 | Store at RT; Stock 10 mM |
Ethanol | Fischer Scientific | AC615095000 | Store at RT; Stock 100% |
Fluo-4 AM* | AAT Bioquest, Inc. | 20550 | Store at Freezer (-20°C); Stock 5 mM |
Gold Nanoparticles | Sigma | 742031 | Store at 2-8°C |
NanoSight Instrument | Malvern Instruments, UK | NS300 | |
Syringe pump | Harvard Apparatus | 98-4730 | |
Virkon Disinfectant | LanXESS Energizing Company, Germany | LSP | |
*Fluorescence dyes are light sensitive; stock and aliquots should be stored in the dark at -20°C. |