肾结石是常见的泌尿系统疾病，其形成机制复杂。本次以大鼠为对象构建肾结石模型进行研究，为深入理解肾结石成因及防治提供重要依据。
肾结石是一种常见的泌尿系统疾病，其发病机制复杂，与多种代谢紊乱相关。研究发现，维生素D和维生素K在人体生命活动中扮演重要角色，但它们对肾结石的形成影响却呈现出截然不同的结果。本实验以大鼠肾结石模型为研究对象，探讨了这两种维生素对尿晶体成分的影响及其作用机制。
材料和方法：
1.动物及分组：
健康成年雄性SD大鼠，体重200-250;
2.实验方法：
适应实验环境7天后开始实验。诱石剂为含1%乙二醇和1%氢化铵的自来水。实验分组为对照组、诱石组、维生素D组、维生素K组。如下：
分别于实验第1，3和7天用代谢笼收集各组24小时尿，-20℃冻存。
3.观察指标：
测尿钙,尿镁,尿磷、草酸、尿酸和柠檬酸.
实验结果
1.维生素D组
实验第3天时，维生素D组大鼠尿钙明显高于对照组，尿酸明显低于对照组和诱石组(P<0.05)。实验第7天时，维生素D组尿钙、草酸和尿酸明显高于对照组，尿铁和尿柠檬酸明显低于对照组(P<0.05)
2.维生素K组
实验第3天时，维生素K组大鼠尿磷和尿酸明显高于对照组和诱石组(P<0.06）。
实验第7天时，尿钙高于对照组，尿镁和柠檬酸铵量低于对照组，尿草酸盐明显低于诱石组（P<0.05)
实验总结
1.维生素D与尿石症的关系
维生素D的生理功能包括促进小肠上皮和肾小管上皮细胞吸收钙磷，促进骨钙释放，从而升高血钙。长期应用维生素D可发生高血钙和高钙尿，促使肾钙化和肾结石的形成。本实验结果显示，维生素D可使大鼠结石模型的尿钙、草酸进一步升高，镁和柠檬酸明显降低。尿钙与草酸结合成为溶解度较低的草酸钙，可在肾脏内形成晶体，通过成核生长和聚集而逐渐形成结石。通常认为镁和柠檬酸对肾结石的形成有抑制作用，其在尿中的浓度降低更有利于结石的形成。许多结石病人钙的吸收是通过维生素D依赖机制，约50%的吸收性高钙尿病人血维生素D浓度升高。因此，维生素D是肾结石形成的重要危险因素，其作用机制可能并不仅限于对钙代谢的影响。
2.维生素K与尿石症的关系
维生素K是在胆汁和胰脂肪酶作用下在小肠吸收，临床发现部分消化道疾病伴有反复发生的草酸钙结石，这可能与肠道吸收草酸增加以及尿排泄草酸增加有关。我们发现，给大鼠应用维生素K抗剂后，肾内草酸钙结晶数目及肾组织中草酸含量明显高于对照组，提示维生素K在肾结石形成中有重要意义。本实验结果显示，应用维生素K的大鼠尿草酸明显低于诱石组，表明它是通过降低尿草酸来发挥抗结石形成作用。此外，维生素K对羧化酶的活性至关重要，而y-羧化谷氨酸的含量降低直接影响到尿大分子抑制物抑制结石形成的能力。因此，尿石症病人适当补充维生素K可能有一定积极意义。
结石肾脏如下图
图片来源：10.1021/acsomega.0c05903IF: 3.7 Q2
乙二醇诱导的大鼠草酸钙模型
造模方法：
1%乙二醇自由饮用4周
检验：组织学染色和肾功能测定显示，在草酸钙（CaOx）大鼠的肾小管腔内存在晶体，同时伴有肾损伤和间质纤维化，表明CaOx模型成功建立。
苏木精-伊红（H&E）染色显示，CaOx组的回肠组织存在炎症和损伤。
免疫荧光和PCR结果显示，CaOx组回肠组织中紧密连接蛋白ZO-1和Occludin的水平降低。非靶向代谢组学分析揭示，CaOx组与对照组之间有269种肠道代谢物差异表达。同时，胆汁分泌被鉴定为CaOx肾结石的主要代谢通路。随后，通过靶向胆汁酸代谢组学选择了五种显著胆汁酸代谢物，包括去氧胆酸（HDCA）、甘氨去氧胆酸（GHDCA）、去氧胆酸酰基衍生物、ω-熊去氧胆酸和牛磺石胆酸。在这些代谢物中，HDCA和GHDCA表现出最高的预测准确性，AUC值为1，能够将CaOx组与对照组区分开来。
网络药理学分析表明，HDCA和GHDCA在CaOx肾结石中的靶基因富集于氧化应激和细胞凋亡相关通路。
综上所述，本研究提供了与CaOx肾结石相关的胆汁酸代谢变化的见解。尽管生化通路的变化表明CaOx大鼠存在复杂的病理学机制，但胆汁酸的变化可能成为CaOx肾结石的生物标志物。
乙二醇诱导的草酸钙大鼠模型：A-B对照组和草酸钙组大鼠的体重(A)和肾脏体重(B)（n=6，***P < 0.001）。C病理切片包括H&E、VK、PAS和Masson染色显示CaOx晶体和肾脏损伤程度（放大×20；比例尺，200 μm；H&E的箭头表示晶体形成；VK的箭头表示钙沉积；PAS的箭头表示肾脏破坏性变化；Masson的箭头表示小管间质纤维化）
数据来源：DOI: 10.1007/s11596-007-0124-z
脯氨酸为近年来发现的一种草酸前体，并能最终可能诱发草酸钙结石形成。轻脯氨酸在酶催化下生成丙酮酸和乙醛酸，后者又在各种代谢酶的作用下最终形成代谢终产物草酸。
造模方法：SD大鼠用5%羟基-l-脯氨酸特殊饲料喂养42天
优缺点：
优点：与乙二醇和氯化的模型相比，经脯氨酸的肾毒性要更低。
局限性：价格昂贵；由肾再吸收和轻脯氨酸的皮质代谢所引起的潜在毒性可能与所观察到的一些肾脏损伤效应有关，而这些变化不一定是由高草酸尿或小叶内钙晶体沉积引起。
文献分享：
SD大鼠用5%羟基-l-脯氨酸特殊饲料喂养42天后，1组大鼠继续服用羟基-l-脯氨酸，而2组大鼠在接下来的21天内继续给予不添加羟基-l-脯氨酸的饲料。定期监测食物和水的消耗量以及体重。每周收集一次尿液，分析肌酐、钙、草酸、乳酸脱氢酶、8-异前列腺素和过氧化氢。监测尿pH值和结晶粒尿。分别于第28d、42d和63d处死大鼠。用光镜检查肾组织的晶体沉积情况。
结果：接受羟基-l-脯氨酸治疗的大鼠出现高草酸尿、草酸钙结晶尿和肾结石，到第42天均含有肾草酸钙晶体沉积。尿中乳酸脱氢酶、8-异前列腺素和过氧化氢的排泄量显著增加。第2组停用羟基-l-脯氨酸后，尿中草酸、8-异前列腺素和过氧化氢含量显著降低。第2组的大鼠中有一半似乎没有晶体。
在偏振光下观察实验大鼠的肾脏切片a，在HLP饮食的第42天，肾脏各部位均可见高双折射CaOx晶体。b，在停止HLP饮食后第63天，第21天，肾脏除在肾乳头状表面有少量沉积外，几乎无晶.
数据来源：10.1016/j.juro.2007.06.046IF: 5.9 Q1
乙醛酸诱导的小鼠草酸钙模型
造模方法：
用6~8周龄的C57BL/6J雄性鼠建立了草酸钙沉积的小鼠模型，每只小鼠连续2周，每天腹腔注射给药乙醛酸(75mg/kg,200 mL)就可成模。
优点：小鼠模型具有基因组优势(平均约85%的碱基对是相同的)，且与大鼠比较，小鼠的研究和饲养成本要更低
缺点：与人类肾结石疾病相关的整体准确性和一致性在研究人员中仍存在争议。
DOI:10.1007/s00240-007-0082-8