檸檬酸鎂和廣金錢(qián)草對(duì)草酸鈣晶體生長(zhǎng)的影響

何珂峻，張明明，王 農(nóng)

（1.廣西民族大學(xué)體育與健康科學(xué)學(xué)院，廣西南寧530006；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院，甘肅蘭州730070；3.蘭州交通大學(xué)化學(xué)與生物工程學(xué)院，甘肅蘭州730070）

檸檬酸鎂和廣金錢(qián)草對(duì)草酸鈣晶體生長(zhǎng)的影響

何珂峻1，張明明2，王 農(nóng)3

（1.廣西民族大學(xué)體育與健康科學(xué)學(xué)院，廣西南寧530006；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院，甘肅蘭州730070；3.蘭州交通大學(xué)化學(xué)與生物工程學(xué)院，甘肅蘭州730070）

研究了水溶液體系中廣金錢(qián)草和檸檬酸鎂存在下對(duì)草酸鈣結(jié)晶及晶體生長(zhǎng)的影響.XRD譜圖分析表明，廣金錢(qián)草對(duì)草酸鈣晶型基本無(wú)影響，檸檬酸鎂濃度較高時(shí)可誘導(dǎo)二水合草酸鈣的形成；SEM圖像分析表明，廣金錢(qián)草可抑制大顆粒草酸鈣晶體的形成，從而產(chǎn)生大量的小尺寸草酸鈣晶體，檸檬酸鎂可改變草酸鈣晶體的形貌，使其形成片狀或?qū)訝畹木w.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，廣金錢(qián)草和檸檬酸鎂的存在或者有利于阻止草酸鈣晶體變大形成尿石，或者誘導(dǎo)二水合草酸鈣（COD）的形成.該結(jié)論可為臨床上治療CaOxa結(jié)石提供參考.

草酸鈣；檸檬酸鎂；廣金錢(qián)草；結(jié)石

0 引言

尿石癥是一種世界范圍的常見(jiàn)病和多發(fā)病，是泌尿系統(tǒng)最重要的疾病之一，病因是尿中含有形成結(jié)石的晶體（草酸鹽、尿路鹽、磷酸鹽等）.結(jié)石（尿石）不能簡(jiǎn)單看做是由于尿中結(jié)石成分析出形成的，它是人體異常礦化的一種表現(xiàn)，礦化是生物界相當(dāng)普遍存在的現(xiàn)象.人體的礦化可分為正常礦化（受控的過(guò)程，如骨骼和牙齒的形成）和異常礦化（失控的過(guò)程，如異位的組織鈣化及各種結(jié)石的形成），患尿石癥的患者合并其他組織礦化異常的并不少見(jiàn)，如骨質(zhì)疏松等.泌尿系統(tǒng)結(jié)石主要是由于體內(nèi)病理礦化而產(chǎn)生的，可能與遺傳、環(huán)境、機(jī)體代謝異常等諸多因素有關(guān)［1－2］.盡管隨著外科碎石技術(shù)的發(fā)展，尤其是內(nèi)腔鏡技術(shù)及微創(chuàng)的沖擊波碎石的運(yùn)用，使得結(jié)石的治療有了一定進(jìn)展，但不可否認(rèn)碎石技術(shù)會(huì)帶來(lái)腎臟損傷［3］.至今為止，尿石癥的原因、癥狀診斷及其治療一直是醫(yī)學(xué)中的重要問(wèn)題，其形成過(guò)程中的許多化學(xué)及物理問(wèn)題仍有待進(jìn)一步研究解決.因此，為了預(yù)防泌尿系統(tǒng)結(jié)石發(fā)生并降低其復(fù)發(fā)率，尋找高效、副作用小、無(wú)后遺癥的天然活性物質(zhì)來(lái)防治泌尿系統(tǒng)結(jié)石，一直是研究者努力的方向［4－6］.

目前臨床上常用藥物包括檸檬酸系列、無(wú)機(jī)磷酸鹽、磷酸纖維素鈉、鎂制劑、別嘌呤醇、中草藥及噻嗪類(lèi)利尿藥等［7－8］，但對(duì)上述藥物的作用機(jī)理不是十分清楚［9］.尿石可分為中性含鈣結(jié)石（如草酸鈣（CaOxa）和磷酸鈣）、酸性結(jié)石（如尿酸、胱氨酸）和堿性結(jié)石（如磷酸胺鎂等），其中CaOxa及含CaOxa的結(jié)石約占70%～80%［10－11］.尿石中的CaOxa主要以一水草酸鈣（COM）和二水草酸鈣（COD）形式存在，COM是泌尿結(jié)石的主要成分，三水草酸鈣（COT）較為少見(jiàn)，可能是草酸鈣結(jié)石的前驅(qū)體［12］.在CaOxa的3種水合物中，COM的吸附能力是COT的3倍，是COD的11～16倍［13］.因此，減少COM的含量，可以減少草酸鈣晶體與尿路細(xì)胞膜的黏附，從而降低尿石形成的幾率.由于COD比COM更易隨尿液排出人體［14］.因此，如能在尿液中誘導(dǎo)更多的COD或抑制COD向COM轉(zhuǎn)變，則有利于防止尿石的形成.無(wú)論是草酸鈣結(jié)石、尿酸結(jié)石還是胱氨酸結(jié)石，都可選用檸檬酸鹽藥物進(jìn)行治療.尿石患者在體外震波碎石（ESWL）治療后，輔以檸檬酸鉀治療，尿石患者在12個(gè)月內(nèi)結(jié)石復(fù)發(fā)率為0，而未使用檸檬酸鉀治療的病人復(fù)發(fā)率為28.5%（P＜0.05）［15］.口服檸檬酸鉀鎂一周后，能夠使尿液檸檬酸水平提高61%，尿鎂水平提高43%，尿pH值提高0.6，尿草酸鈣水平降低31%，對(duì)草酸鈣結(jié)晶的抑制活性提高46%，對(duì)磷酸鈣結(jié)晶的抑制活性提高90%.而在服用檸檬酸鉀鎂3年后，病人的新結(jié)石形成率為12.9%，顯著低于沒(méi)有服用的病人的63.6%［16］.因此，弄清檸檬酸及其鹽的作用機(jī)理，對(duì)有效地預(yù)防和治療尿結(jié)石疾病，具有極為重要的科學(xué)和現(xiàn)實(shí)意義.

由于尿路結(jié)石的原位實(shí)驗(yàn)比較困難，一般都采取體外模擬［14－17］的手段.中草藥方劑治療泌尿系統(tǒng)結(jié)石歷史悠久，因其療效顯著，且副作用少等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注.在臨床上，中草藥在預(yù)防和治療尿結(jié)石上有一定的效果，但抑制機(jī)理的報(bào)道很少.金錢(qián)草是中醫(yī)治療泌尿結(jié)石的傳統(tǒng)中藥，臨床上用藥的來(lái)源較為混雜，有報(bào)春花（Primulaceae）、過(guò)路黃（Lysimachia christinae Hance）的干燥全草，也有豆科的廣金錢(qián)草（Desmodium styracifolium）及唇形科的活血丹（Glechoma longituba）等.王涌泉［18］選用廣金錢(qián)草注射液對(duì)草酸鈣腎石模型大鼠進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)廣金錢(qián)草在體內(nèi)能保護(hù)腎組織細(xì)胞，對(duì)草酸鈣晶體形成有明顯的抑制作用.

本文研究檸檬酸鎂和廣金錢(qián)草對(duì)草酸鈣生長(zhǎng)、聚集和晶型、晶相的影響，以期闡明檸檬酸鎂和廣金錢(qián)草防治泌尿系統(tǒng)結(jié)石形成的可能機(jī)理，為臨床醫(yī)學(xué)提供參考.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器和試劑

儀器：SM-6701F冷場(chǎng)發(fā)射型掃描電鏡（日本電子光學(xué)公司）；XRD-7000LX X射線衍射儀（日本島津企業(yè)管理有限公司）；HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋（國(guó)華電器有限公司）；FA1204B電子天平（上海精科天美科學(xué)儀器有限公司）；KQ-500E型超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）.

試劑：無(wú)水氯化鈣（分析純，天津市大茂化學(xué)試劑廠）；草酸鉀（分析純，南京化學(xué)試劑有限公司）；檸檬酸鎂（分析純，南京化學(xué)試劑有限公司）；九水合檸檬酸鎂（分析純，阿拉丁試劑上海有限公司）；廣金錢(qián)草（石淋通顆粒，廣西健豐藥業(yè)有限公司生產(chǎn)）.

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 溶液的配制

配制1和4mol／L氯化鈣溶液、1mol／L草酸鉀溶液和0.1mol／L檸檬酸鎂溶液.稱(chēng)取一定量的廣金錢(qián)草顆粒，加適量水溶解，過(guò)濾，將母液定容，配制成質(zhì)量濃度為0.20g／mL的廣金錢(qián)草溶液.

1.2.2 草酸鈣晶體的制備及培養(yǎng)

低濃度溶液配制（檸檬酸鎂和廣金錢(qián)草分別為0.02mol／L和0.040g／mL）：取3只干燥潔凈的燒杯，分別加入1mol／L的草酸鉀溶液各40mL，然后在第1只燒杯中加入20mL蒸餾水、第2只燒杯中加入0.20g／mL廣金錢(qián)草溶液20mL、第3只燒杯中加入0.1mol／L檸檬酸鎂溶液20mL.將3只燒杯貼好標(biāo)簽并且在37℃水浴恒溫5min，然后分別各滴加1mol／L的氯化鈣溶液40mL，超聲30min.在37℃水浴中，讓晶體生長(zhǎng)，4d后取出，過(guò)濾、洗滌、干燥，然后進(jìn)行XRD，SEM，EDS表征.

高濃度溶液配制（檸檬酸鎂和廣金錢(qián)草分別為0.08mol／L和0.30g／mL）：取3只干燥潔凈的燒杯，在第1只燒杯中加入50mL蒸餾水；在第2只燒杯中加入4.9g九水合檸檬酸鎂和蒸餾水，超聲使其溶解，用蒸餾水定容至50mL靜置；在第3只燒杯中加入30g廣金錢(qián)草顆粒和50mL蒸餾水，超聲使其溶解，過(guò)濾.分別在母液中加入1mol／L的草酸鉀溶液各40mL.將3只燒杯貼好標(biāo)簽并且在37℃水浴恒溫5min，然后分別滴加4mol／L氯化鈣溶液10mL，超聲30min.在37℃水浴中，讓晶體生長(zhǎng)，4d后取出，過(guò)濾、洗滌、干燥，進(jìn)行XRD，SEM，EDS表征.

2 結(jié)果與討論

2.1 XRD分析

不同濃度廣金錢(qián)草對(duì)草酸鈣結(jié)晶影響的XRD譜見(jiàn)圖1.XRD結(jié)果表明：空白實(shí)驗(yàn)時(shí)，草酸鈣晶體的主衍射峰歸屬于COM晶體的（101），（020），（202）和（130）晶面，（101）晶面的衍射峰最強(qiáng)；加入廣金錢(qián)草后，（101）和（202）晶面生長(zhǎng)均受到抑制，且隨著廣金錢(qián)草濃度的增大，（202）晶面的生長(zhǎng)抑制最為明顯.加入檸檬酸鎂后，得到的草酸鈣晶體用XRD進(jìn)行表征（見(jiàn)圖2），由圖2可以看出（101）晶面的衍射峰的強(qiáng)度明顯增大，（020）晶面衍射峰的強(qiáng)度減小，添加檸檬酸鹽的濃度越高，COM的（020）晶面受到的抑制越大，并出現(xiàn)COD的衍射峰，說(shuō)明檸檬酸鎂在高濃度下可誘導(dǎo)COD的形成.

圖1 不同濃度廣金錢(qián)草對(duì)草酸鈣結(jié)晶影響的XRD譜

圖2 不同濃度檸檬酸鎂對(duì)草酸鈣結(jié)晶影響的XRD譜

2.2 SEM分析

不同體系中草酸鈣晶體的SEM照片見(jiàn)圖3.由圖3（a，b）可以看出，在空白實(shí)驗(yàn)條件下，草酸鈣晶體中有許多很大的顆粒，只有部分較為細(xì)碎，而且大顆粒的形貌有幾何特點(diǎn).而在加入廣金錢(qián)草后（見(jiàn)圖3（c，d），無(wú)明顯的大顆粒晶體，草酸鈣結(jié)晶粒度明顯變小，說(shuō)明廣金錢(qián)草對(duì)生成大顆粒的草酸鈣結(jié)晶有明顯的抑制作用.加入檸檬酸鎂后（見(jiàn)圖3（e，f）），草酸鈣晶體的形貌較空白條件下生成的草酸鈣形貌發(fā)生了明顯的改變，形成片狀或?qū)訝罹w，這些晶體顆粒雜亂的堆積在一起，從而導(dǎo)致草酸鈣晶體的密實(shí)度大大降低.結(jié)合XRD譜分析，我們認(rèn)為這可能是由于在檸檬酸鎂存在的條件下，生成大量的二水合草酸鈣，導(dǎo)致了片狀（或?qū)訝睿┙Y(jié)構(gòu)的形成.

圖3 不同體系中草酸鈣晶體的SEM照片

2.3 EDS分析

不同體系中草酸鈣晶體的EDS分析見(jiàn)圖4.對(duì)比圖4可以看出，在空白實(shí)驗(yàn)、加入廣金錢(qián)草和加入檸檬酸鎂條件下，草酸鈣晶體的元素組成相同，特別是在添加了檸檬酸鎂的草酸鈣晶體中檢測(cè)不到鎂元素，說(shuō)明鎂離子雖然對(duì)生成一水合草酸鈣COM和大顆粒的草酸鈣結(jié)晶有明顯的抑制作用，但卻沒(méi)有沉積在二水合草酸鈣COD中，即檸檬酸鎂如果作為臨床用藥也是安全的.

圖4 不同體系中草酸鈣晶體的EDS圖

3 結(jié)論

XRD譜分析以及SEM分析表明，廣金錢(qián)草和檸檬酸鎂的存在均會(huì)對(duì)草酸鈣晶體的形成產(chǎn)生影響.檸檬酸鎂濃度較高時(shí)可誘導(dǎo)二水合草酸鈣COD的形成，并改變草酸鈣晶體的形貌，使其形成片狀或?qū)訝畹木w.動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)，黏附于腎小管細(xì)胞膜上的結(jié)石主要成分是COM，因此，誘導(dǎo)更多的COD生成可以抑制草酸鈣結(jié)石形成的幾率.廣金錢(qián)草的存在雖對(duì)草酸鈣晶型無(wú)顯著影響，但可抑制大顆粒草酸鈣晶體的形成，從而產(chǎn)生大量的小尺寸草酸鈣晶體，較高濃度的檸檬酸鎂也可改變草酸鈣晶體的形貌（形成片狀或?qū)訝畹木w）.表明廣金錢(qián)草和檸檬酸鎂的存在有利于阻止草酸鈣晶體變大形成尿石.EDS分析結(jié)果也與文獻(xiàn)資料相符，即檸檬酸鎂并無(wú)明顯沉積的現(xiàn)象，而且檸檬酸參與人體代謝，適量的鎂離子也可以通過(guò)尿液排出體外，所以檸檬酸鎂如果作為臨床用藥也是安全的，該結(jié)論可為臨床上治療CaOxa結(jié)石提供參考.

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Effect of magnesium citrate and desmodium styracifolium on crystal growth of calcium oxalate

HE Ke-jun1，ZHANG Ming-ming2，WANG Nong3
（1.School of Physical Education and Health Science，Guangxi University for Nationalities，Nanning 530006，China；
2.College of Science，Gansu Agriculture University，Lanzhou 730070，China；3.School of Chemical and Biological Engineering，Lanzhou jiaotong University，Lanzhou 730070，China）

In the presence of desmodium styracifolium and magnesium citrate，their influence on calcium oxalate crystallization and crystal growth in the aqueous solution system is studied respectively.XRD spectra analysis shows that desmodium styracifolium has little effects on the crystal form of calcium oxalate，and the magnesium citrate can induce the formation of two hydrated calcium oxalate when its concentration is in a high level.SEM image analysis shows that desmodium styracifolium can inhibit the formation of large granular calcium oxalate crystal and results in generating a large number of calcium oxalate crystals with small size.Magnesium citrate may change the morphology of calcium oxalate crystal，and make them form lamellar or layered crystals.These experimental results show that the presence of desmodium styracifolium and magnesium citrate can prevent calcium oxalate crystals to form bigger urinary stones，or induce the formation of two hydrated calcium oxalate.The conclusion can provide a reference for clinical treatment of CaOxa calculi.

calcium oxalate；magnesium citrate；desmodium styracifolium；calculi

O 641 ［學(xué)科代碼］ 150·30

A

（責(zé)任編輯：石紹慶）

2014-09-11

甘肅省科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（1204NKCA107）；甘肅省工程技術(shù)研究中心項(xiàng)目（1106NTGA013）；蘭州交通大學(xué)“青藍(lán)”人才工程基金資助項(xiàng)目；金川公司預(yù)研基金資助項(xiàng)目（JCYY2013008）.

何珂峻（1968—），女，碩士，講師，主要從事中醫(yī)藥作用機(jī)制研究；王農(nóng)（1968—），男，博士，教授，主要從事材料物理與化學(xué)、納米科學(xué)與技術(shù)研究.