武 濤，劉志偉綜述，唐啟勝，馬建軍審校

0 引 言

腎結(jié)石發(fā)病率和復(fù)發(fā)率都較高，我國目前腎結(jié)石的總體發(fā)病率約為6.4%[1]，東亞地區(qū)腎結(jié)石3～5年的復(fù)發(fā)率約21%到53%[2]。關(guān)于結(jié)石形成機(jī)制的學(xué)說很多，尚未有統(tǒng)一共識(shí)。過飽和結(jié)晶學(xué)說、晶體誘導(dǎo)腎損傷學(xué)說等可以解釋非鈣結(jié)石(胱氨酸、嘌呤和尿酸結(jié)石)成因，而Randall斑學(xué)說則可以解釋草酸鈣等鈣基結(jié)石成因。Randall等[3]對1000余例尸檢標(biāo)本的腎乳頭進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)了部分腎乳頭皮下的鈣鹽沉積斑塊即Randall斑。在全球范圍內(nèi)，約80%的腎結(jié)石是由草酸鈣(CaOx)和磷酸鈣(CaP)混合而成[4]，而一項(xiàng)30 000多枚草酸鈣(CaOx)結(jié)石的分析表明，隨著時(shí)間的推移，與Randall斑相關(guān)的結(jié)石在年輕人中的患病率大幅上升[5]。Chung等[6]的研究發(fā)現(xiàn)患有草酸鈣(88%)和磷酸鈣結(jié)石(100%)的患者的乳頭斑塊發(fā)生率明顯高于無泌尿系結(jié)石病史的患者(43%)。因此，探索Randall斑與結(jié)石形成的相關(guān)性具有重要臨床意義。

1 Randall斑學(xué)說

大多數(shù)草酸鈣結(jié)石形成通過兩種途徑：一種途徑是腎鈣栓，即位于腎集合管內(nèi)由磷酸鈣組成的鈣鹽沉積。首先是晶體相互聚集，等足夠大以阻塞管腔，特別是在管腔直徑變化而影響尿流的部位，則會(huì)堵塞管道開口，在終末集合管形成管腔栓塞。之后管腔栓塞過度生長，伸出到腎小盞內(nèi)，成為結(jié)石錨定位點(diǎn)。這種位點(diǎn)通常是一塊較大的磷灰石區(qū)域(長>1 mm，寬>0.5 mm)，且堅(jiān)固、無縫隙。另一種途徑是腎鈣斑即Randall斑。Randall斑是一種腎乳頭上皮下的帽狀斑塊，來源于腎乳頭的間質(zhì)鈣過飽和、血管和間質(zhì)的炎癥反應(yīng)、Henle環(huán)的細(xì)支基底膜上鈣化納米顆粒的礦物質(zhì)沉積[7-8]。很多結(jié)石患者的近端小管鈣重吸收增強(qiáng)，將更多的鈣輸送到髓質(zhì)深部，增加了升肢附近鈣的過飽和度[9]。所以，斑塊會(huì)優(yōu)先在不重新吸收水分的升肢形成。Evan等[10]通過對結(jié)石患者的乳頭活檢連續(xù)切片進(jìn)行染色，檢查水通道蛋白1(AQP1)(降支細(xì)段)和腎臟特異性氯通道(ClC-Ka)(升支細(xì)段)發(fā)現(xiàn)：斑塊與ClC-Ka共分布，而與AQP1無共分布(χ2= 464,P<0.001)。從而證實(shí)了斑塊優(yōu)先形成于升肢細(xì)段的基底膜。磷酸鈣結(jié)晶(CaP)最初在基底膜中形成，在受損的上皮細(xì)胞產(chǎn)生的細(xì)胞降解產(chǎn)物以及膠原和其他間質(zhì)纖維的參與下，針狀的晶體穿過基底膜，逐漸擴(kuò)散到膠原纖維和囊泡礦化的間質(zhì)中。其在最初階段并未暴露于尿液中，這也是其起源于乳頭結(jié)締組織的證據(jù)。隨著Randall斑上的乳頭狀上皮丟失，顯示出一個(gè)小于0.5 mm的磷灰石區(qū)域[7]，進(jìn)入結(jié)石形成的下一階段。

關(guān)于Randall斑的形成機(jī)制的解釋還有“血管沖刷”理論。流行病學(xué)觀察發(fā)現(xiàn)，心血管疾病危險(xiǎn)因素(如糖尿病、肥胖、缺乏運(yùn)動(dòng))與腎結(jié)石癥的發(fā)生相關(guān)，服用他汀類藥物則與腎結(jié)石發(fā)生率呈負(fù)相關(guān)[11]。由于缺氧和高滲的微環(huán)境，以及血流從層流到湍流的變化，腎乳頭尖端的血管系統(tǒng)容易受到損傷。與修復(fù)受損血管壁可以促進(jìn)血管系統(tǒng)的鈣化反應(yīng)相似，腎小管的損傷可能會(huì)引發(fā)促進(jìn)鈣化的反應(yīng)，而這種鈣化最終可能會(huì)侵蝕乳頭表面，成為結(jié)石形成的核心。活性氧的產(chǎn)生會(huì)導(dǎo)致上皮/內(nèi)皮細(xì)胞去分化為成骨細(xì)胞，并使CaP沉積在腎小管或血管的基底膜中[12]。這一過程類似于骨形成，且與冠心病或動(dòng)脈粥樣硬化的鈣化過程相似。通過從血管鈣化的角度進(jìn)行檢查，組織學(xué)與電子顯微鏡也可以觀察到進(jìn)入組織間質(zhì)的膽固醇，這也支持了“血管沖刷”理論。但該理論的矛盾在于動(dòng)脈粥樣硬化會(huì)隨著年齡的增長而增加，而尿石癥發(fā)生并不依賴于年齡，這提示后期動(dòng)脈硬化的發(fā)展可能與早期的乳頭礦化無關(guān)。

在形成鈣斑、鈣栓后，兩種途徑都會(huì)與尿液接觸。通過結(jié)晶的過飽和，以及各種結(jié)晶調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)，結(jié)石形成進(jìn)入了下一階段。Khan等[5]認(rèn)為尿液過飽和狀態(tài)通過誘導(dǎo)活性氧的產(chǎn)生和氧化應(yīng)激來促進(jìn)腎損傷，隨后的炎癥免疫反應(yīng)促進(jìn)了Randall斑的形成和鈣結(jié)石的形成。鈣基腎結(jié)石的礦化過程是連續(xù)的，涉及四個(gè)在解剖學(xué)和結(jié)構(gòu)上不同的生物礦化區(qū)域：①腎錐體近端腎小管內(nèi)；②靠近乳頭頂端的間質(zhì)Randall斑；③新出現(xiàn)的斑塊(莖)；④異質(zhì)結(jié)石的主體。對于Randall斑，上皮被破壞后，斑塊會(huì)因暴露于尿液中的草酸鈣(CaOx)而過度生長。O'Kell等[13-14]提出了CaP-CaOx復(fù)合結(jié)石的兩階段模型系統(tǒng)。該系統(tǒng)由階段(1)CaP礦化斑塊和階段(2)CaOx過度生長組成。從腎小管系統(tǒng)吸收的離子不斷擴(kuò)散到膠原結(jié)締組織中，組織液的CaP過飽和度會(huì)顯著增加。Sethmann等[15]發(fā)現(xiàn)對于一水草酸鈣結(jié)石(COM)，在基底膜的致密紋理中可發(fā)現(xiàn)密集堆積的細(xì)CaP顆粒，而較大的層壓顆粒則散布在粗糙的間隙組織中，這是由于空間差異和離子擴(kuò)散的限制所致。顆粒形態(tài)表明最初沉淀為亞穩(wěn)態(tài)無定形磷酸鈣。斑塊-結(jié)石界面上的初始COM晶體的形態(tài)和排列范圍從堆疊的平板到骨架形態(tài)乃至多孔的樹突狀結(jié)構(gòu)，依次顯示出COM過飽和水平的提高。來自CaP過飽和的組織液的離子可能會(huì)通過多孔R(shí)andall斑擴(kuò)散到尿液中，導(dǎo)致COM過飽和加劇，觸發(fā)晶體成核，從而引發(fā)結(jié)石。初始COM層的孔隙中的離子可從組織液中得到補(bǔ)充，從而導(dǎo)致CaP在多孔COM中沉淀。

總之，Randall斑含有磷酸鈣晶體，與膜泡、膠原纖維和參與炎癥反應(yīng)的分子(如骨橋蛋白、α胰蛋白酶抑制劑)混在一起。隨后的鈣化受到許多參與炎癥和成骨的大分子調(diào)節(jié)。高鈣尿或高草酸尿本身只會(huì)產(chǎn)生腎小管內(nèi)晶體。在其他因素如缺乏結(jié)晶抑制劑(例如焦磷酸鹽、骨橋蛋白或尿調(diào)蛋白)的情況下才會(huì)誘導(dǎo)產(chǎn)生間質(zhì)晶體沉積。腎上皮暴露于晶體可以誘導(dǎo)活性氧的產(chǎn)生，抑制活性氧的產(chǎn)生和炎癥體的激活可以減少動(dòng)物模型中晶體的沉積。動(dòng)物模型中，對間質(zhì)晶體沉積的炎癥反應(yīng)吸引巨噬細(xì)胞，最終可能導(dǎo)致晶體消除。但是在人體中，這種斑塊周圍的巨噬細(xì)胞活動(dòng)并不活躍，要么不能吸引巨噬細(xì)胞，要么不能使它們偏向能夠有效吞噬的表型[5]。腎結(jié)石患者腎的基因表達(dá)研究顯示了促炎巨噬細(xì)胞的基因特征，而抗炎巨噬細(xì)胞的基因特征則較少。

2 Randall斑的相關(guān)基因及蛋白

Taguchi等[16]最近的一篇系統(tǒng)綜述報(bào)告了20個(gè)與尿石癥有關(guān)的基因：與結(jié)石基質(zhì)相關(guān)的骨橋蛋白(OPN)編碼基因(PP1)，與鈣調(diào)節(jié)相關(guān)的鈣敏感受體(CASR)/claudin 14(CLDN14)/鈣釋放-激活的鈣調(diào)因子1(ORAI1)，與磷酸鹽、鈣調(diào)節(jié)有關(guān)的維生素D受體(VDR)/klotho(KL)/鈉氫逆向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白3調(diào)節(jié)因子1(NHERF1)/成纖維細(xì)胞生長因子23(FGF23)/降鈣素受體(CALCR)，溶質(zhì)載體家族13成員2(SLC13A2)/凝血酶原(F2)與尿路結(jié)石形成抑制相關(guān)，白細(xì)胞介素1受體拮抗劑(IL-RN VNTR)/對氧磷酶-1(PON1)與抗炎抗氧化應(yīng)激相關(guān)。SLC34A1、CLDN14、AQP1、二酰甘油激酶(DGKH)、CASR和瞬時(shí)受體電位陽離子通道V亞家族成員5(TRPV5)與尿石癥相關(guān)SNPs有關(guān)。

Zhu等[17]通過比較草酸鈣腎結(jié)石患者腎乳頭組織Randall斑中基質(zhì)Gla蛋白和骨形態(tài)發(fā)生蛋白2的表達(dá)水平，發(fā)現(xiàn)草酸鈣腎結(jié)石患者腎乳頭Randall斑中Gla蛋白表達(dá)降低而骨形態(tài)發(fā)生蛋白2表達(dá)升高，這證實(shí)了草酸鈣腎結(jié)石的形成可能是一種成骨反應(yīng)或異位鈣化。焦磷酸鹽是一種礦化抑制劑，而ABCC6和ENPP1基因的蛋白產(chǎn)物都是焦磷酸鹽的重要來源。Letavernier等[18]發(fā)現(xiàn)ABCC6基因突變引起的彈性假黃瘤患者的腎結(jié)石和Randall斑的相關(guān)性極高。而ENPP1基因突變則會(huì)引起另一種單基因礦化疾病：嬰兒期全身性動(dòng)脈鈣化。

肝X受體在其他疾病過程中可以抑制氧化應(yīng)激和炎癥，Chen[19]通過微陣列分析揭示了肝臟X受體在Randall斑形成過程中的作用，證實(shí)了LXR激活與Randall斑形成之間呈負(fù)相關(guān)。在體外，LXR激動(dòng)劑可以減少草酸鈣一水合物誘導(dǎo)的細(xì)胞鈣沉積和凋亡。LXR激活可以降低活性氧的產(chǎn)生和炎性介質(zhì)(包括骨橋蛋白)的基因表達(dá)。

與無Randall斑組織相比，Randall斑組織顯示LCN2，IL11，PTGS1，GPX3和MMD上調(diào)(約2倍)，而SLC12A1和NALCN上調(diào)(0.5倍)。這些基因與導(dǎo)致腎損傷和氧化應(yīng)激的活化促分裂原激活的蛋白激酶，蛋白激酶 /磷脂酰肌醇3激酶途徑以及促炎細(xì)胞因子有關(guān)。另外，Randall斑組織中促炎細(xì)胞因子的表達(dá)、免疫細(xì)胞的數(shù)量和細(xì)胞凋亡都有增加[20]。

Dominguez-Gutierrez等[21]通過一系列實(shí)驗(yàn)提出，CaOx晶體通過脂多糖介導(dǎo)的機(jī)制被單核細(xì)胞識(shí)別，導(dǎo)致促炎性巨噬細(xì)胞(M1)表型。巨噬細(xì)胞線粒體內(nèi)過多的草酸介導(dǎo)的活性氧可能會(huì)削弱其正確清除結(jié)石的能力。暴露于CaOx晶體和羥基磷灰石的單核細(xì)胞炎性細(xì)胞因子和趨化因子的產(chǎn)生減少，提示Randall斑可能在抑制M1介導(dǎo)的CaOx炎癥中發(fā)揮作用。被M1促進(jìn)的消炎性巨噬細(xì)胞(M2)及其消炎作用可以阻止導(dǎo)致CaOx成核的級(jí)聯(lián)反應(yīng)。

與草酸鈣結(jié)石形成者相比，含Randall斑的磷酸鈣結(jié)石患者組織具有更高的單核白細(xì)胞運(yùn)動(dòng)和遷移，以及更低的感染和淋巴結(jié)形成趨勢。途徑分析表明，磷酸鈣患者中的免疫細(xì)胞信號(hào)增強(qiáng)。磷酸鈣結(jié)石的腎乳頭中的輔助性T細(xì)胞信號(hào)通路上調(diào)，而草酸鈣結(jié)石患者中則沒有。由此表明：輔助性T細(xì)胞免疫反應(yīng)和相關(guān)的炎癥過程可能導(dǎo)致了Randall斑上形成磷酸鈣結(jié)石[22]。

對人腎間質(zhì)成纖維細(xì)胞的成骨樣分化的研究發(fā)現(xiàn)，Randall斑組織中miRNA-410-3p的表達(dá)水平明顯低于對照組NRP組織中的miRNA-410-3p水平。miRNA-410-3p的過表達(dá)下調(diào)了成骨相關(guān)基因的表達(dá)，減弱了礦化作用。miRNA-410-3p的敲除則產(chǎn)生了相反的趨勢。miRNA-410-3p可以靶向激活MSX2過表達(dá)，而逆轉(zhuǎn)miRNA-410-3p的成骨分化作用[23]。此外，肺癌轉(zhuǎn)移相關(guān)轉(zhuǎn)錄本1的過表達(dá)促進(jìn)了hRIF的成骨表型，而miR-320a-5p模擬、敲除Runx2的處理抑制了hRIF的成骨表型。肺癌轉(zhuǎn)移相關(guān)轉(zhuǎn)錄本1作為內(nèi)源性競爭RNA與miR-320a-5p結(jié)合，導(dǎo)致Runx2表達(dá)上調(diào)，從而促進(jìn)hRIF的成骨分化[24]。

劉鑫等[25]在研究自噬活動(dòng)對結(jié)石的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)鈣化性納米微?？赡軙?huì)通過損傷腎小管上皮細(xì)胞，誘導(dǎo)細(xì)胞即刻自噬活動(dòng)，自噬相關(guān)蛋白表達(dá)及自噬體形成增加，在一定程度上促進(jìn)腎小管中鈣鹽晶體的形成和聚集。

3 Randall斑在臨床中的應(yīng)用

3.1 結(jié)石分類目前腎結(jié)石的臨床治療采用體外超聲波碎石、經(jīng)皮腎鏡、輸尿管鏡等[26]，鏡下分類對其預(yù)后、預(yù)防復(fù)發(fā)有重要意義。

2015年Borofsky等[27]提出了一種內(nèi)鏡下描述單個(gè)乳頭異常的嚴(yán)重程度的PPLA(ductal Plugging, Pitting, Loss of contour, and Amount of Randall's plaque)分級(jí)系統(tǒng)。此系統(tǒng)基于P：導(dǎo)管堵塞(DP)、P：表面點(diǎn)狀侵蝕(SP)、L：輪廓丟失(L)、A：Randall斑數(shù)量(Amount of Randall’s plaque，RP)。46名結(jié)石患者的腎乳頭均有PPLA評(píng)分改變，且不同結(jié)石的PPLA評(píng)分特點(diǎn)不同：磷灰石結(jié)石組特征為DP、L評(píng)分高，SP、RP評(píng)分低；尿酸結(jié)石患者特點(diǎn)是RP、DP評(píng)分同時(shí)改變；磷酸銨鎂結(jié)石患者的L評(píng)分改變多見，RP和DP評(píng)分改變較少見；海綿腎患者有廣泛的乳頭改變(DP、L、RP)，并據(jù)此提出對于海綿腎的診斷應(yīng)該基于內(nèi)鏡而非影像。另外還發(fā)現(xiàn)DP評(píng)分改變?yōu)橹?腎小管堵塞)的患者均有很低的RP評(píng)分(Randall斑數(shù)量少)，這說明兩者代表了不同的成石機(jī)制。Pless等[28]在后續(xù)的研究中也驗(yàn)證了以上結(jié)論，RP評(píng)分高(Randall斑數(shù)量多)的結(jié)石以草酸鈣成分為主，RP評(píng)分低的結(jié)石則以磷灰石、磷酸銨鎂成分為主，并且DP評(píng)分>0的患者幾乎都有RP評(píng)分接近0。Jaeger等[29]的研究也表明Randall斑在磷酸銨鎂結(jié)石中較少見。

2016年Almeras等[30]提出SPD分類法以對不同腎乳頭鈣斑病變進(jìn)行分類，此分類描述基于內(nèi)鏡下的結(jié)石(Sx)、異常乳頭的數(shù)量和類型(nPx)、Randall斑的數(shù)量(Rx)3種指標(biāo)，考察的是單個(gè)腎中的所有腎乳頭。同時(shí)還提出四種重要異常的分類：Randall斑和錨定結(jié)石、乳頭尖端侵蝕、腎小管沉積、隱匿性腎乳頭。該量表在結(jié)石形成患者中的應(yīng)用表明，乳頭中的Randall斑數(shù)量與點(diǎn)蝕的存在密切相關(guān)[31]。

Borofsky等[32]對Randall斑的研究中發(fā)現(xiàn)：結(jié)石脫落時(shí)以錨定結(jié)石的形式帶走了腎乳頭的一部分，原地留下乳頭狀凹陷。他們認(rèn)為這些乳頭狀凹陷的存在和相對程度可能用于對結(jié)石形成進(jìn)行分類和風(fēng)險(xiǎn)分層。Almeras等[33]證實(shí)了Borofsky最近的發(fā)現(xiàn)，并提出結(jié)石脫落引起的凹坑、糜爛和錨定結(jié)石確實(shí)與RP上草酸鈣結(jié)石的形成有關(guān)，而導(dǎo)管內(nèi)結(jié)石和隱匿性腎乳頭則與腎鈣栓上的管內(nèi)結(jié)晶有關(guān)。

綜上，對Randall斑的研究有助于在臨床上更好地進(jìn)行結(jié)石形成的分類和復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估。

3.2代謝評(píng)估對結(jié)石代謝評(píng)估的研究可以發(fā)現(xiàn)影響結(jié)石形成的潛在因素，對結(jié)石的治療和預(yù)防復(fù)發(fā)都有很重要的意義。Kuo等[34]發(fā)現(xiàn)尿量、尿鈣、pH可以預(yù)測Randall斑數(shù)量，Coe等[35]也發(fā)現(xiàn)在特發(fā)性草酸鈣結(jié)石患者和正常人中，Randall斑數(shù)量與尿量和pH成反比，與尿鈣排泄成正比。而Linnes等[36]和Pless等[28]則認(rèn)為Rndall斑與尿液因素(尿量、尿鈣、pH)沒有相關(guān)性。張一帆等[37]發(fā)現(xiàn)：與無Randall斑組相比，Randall斑組的24 h尿液中枸櫞酸含量降低，草酸、磷酸、Na、Ca含量升高。Randall斑與各代謝因素關(guān)系可能受到種族、人群特征等影響，還需要進(jìn)一步的研究以指導(dǎo)臨床。

3.3無癥狀腎結(jié)石隨著人民健康觀念的增強(qiáng)和影像學(xué)檢查技術(shù)的發(fā)展，近些年偶然發(fā)現(xiàn)的發(fā)腎結(jié)石逐漸增多，這些未表現(xiàn)出任何臨床癥狀的腎結(jié)石即是無癥狀腎結(jié)石。其隨著時(shí)間推移可能會(huì)逐漸生長，發(fā)生結(jié)石相關(guān)事件(指結(jié)石自發(fā)通過、疼痛、感染、梗阻、結(jié)石生長以及需要手術(shù)干預(yù))成為癥狀性腎結(jié)石。某些特殊人群如備孕、飛行員、客車司機(jī)等發(fā)生結(jié)石相關(guān)事件可能引發(fā)嚴(yán)重的人身損害或社會(huì)問題。無癥狀腎結(jié)石的自然史尚不清楚，對于其相關(guān)事件發(fā)生的影響因素的研究尚存在爭議。Letavernier等[38]發(fā)現(xiàn)與無斑塊的患者相比，有Randall斑的患者首次發(fā)生結(jié)石相關(guān)事件的時(shí)間更早。這一發(fā)現(xiàn)為結(jié)石相關(guān)事件的發(fā)生提示了一個(gè)可能的早期預(yù)測因素，但具體的聯(lián)系仍需要長期隨訪觀察來評(píng)估驗(yàn)證。

4 結(jié) 語

Randall斑學(xué)說是一種廣泛認(rèn)可的結(jié)石形成機(jī)制，對于它的研究有利于從初始階段預(yù)防結(jié)石形成。但是關(guān)于結(jié)石成核和生長的確切機(jī)制仍然不十分清楚，還需要繼續(xù)研究結(jié)石的發(fā)病過程以對各種假說進(jìn)行驗(yàn)證。Randall斑出現(xiàn)于結(jié)石形成的早期，對結(jié)石的分類與預(yù)測復(fù)發(fā)有一定的輔助作用，在代謝評(píng)估和預(yù)測結(jié)石相關(guān)事件發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)中的價(jià)值仍需要進(jìn)一步研究。關(guān)于Randall斑的基礎(chǔ)與臨床研究的聯(lián)系也需要進(jìn)一步加強(qiáng)，以指導(dǎo)制定臨床決策和干預(yù)措施。