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研究目的:肾结石是泌尿生殖系统的一种常见疾病,给人们带来了很大的心理和生理负担。已有研究报道肾小管上皮(HK-2)细胞的损伤与肾结石的形成密切相关。因此,我们体外模拟了肾结石在人体内形成的初始阶段,研究探讨了纳米草酸钙(Ca Ox)结石晶体对肾小管上皮细胞损伤的机制。研究方法:这些Ca Ox结石均收集于20例接受手术的临床肾结石患者。利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)鉴定Ca Ox结石的成分组成,利用x射线光电子能谱(XPS)和能量色散谱(EDS)分析了各组分的相对含量,然后使用高能行星球磨法将Ca Ox结石球磨成纳米Ca Ox晶体。利用x射线衍射(XRD)测定晶体结构,利用透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)观察晶体的形貌,用动态光散射(DLS)测量晶体的粒径,通过热重分析(TGA)检测晶体的热稳定性。之后,通过细胞培养技术研究了纳米Ca Ox晶体作用于HK-2细胞的潜在机制,并通过生物电子显微镜、Western Blotting分析、流式细胞技术、自噬标记染色等方法反复验证,探讨其确切作用机制。研究结果:理化鉴定结果表明,肾结石的主要成分为一水草酸钙(COM)和少量的二水草酸钙(COD)与碳酸磷灰石,原子成分为C(38.49%)、O(47.46%)、Ca(11.75%)和P(2.12%)。此外,DLS分析证实,在去离子水中纳米Ca Ox晶体的平均颗粒直径为339 nm,在10%胎牛血清的杜尔贝科的改良伊格尔培养基(DMEM)中为460 nm。同时,Ca Ox结石晶体的TGA显示在220℃以下重量损失了10.1%,在400~550℃之间损失了15%,随后,在550℃以上失重约30%。细胞生物学实验结果表明,纳米Ca Ox晶体对HK-2细胞具有细胞毒性,并且能够通过诱导自噬的发生介导细胞死亡,同时细胞凋亡也有发生。研究结论:纳米Ca Ox晶体在剂量和时间上均可显著降低HK-2细胞的活力。同时,Ca Ox晶体诱导完全自噬通量,其被自噬特异性化学抑制剂渥曼青霉素(Wort)或氯喹(CQ)抑制后明显减弱了Ca Ox晶体诱导的细胞毒性,强烈提示Ca Ox晶体诱导促死亡的自噬发生。同时,纳米Ca Ox晶体也被证实可诱导HK-2细胞凋亡,探索发现自噬是参与细胞凋亡调节的重要信号通路。综上,我们的研究结果证实了自噬在纳米Ca Ox晶体触发细胞毒性中的作用,并提出抑制自噬可能有效减少Ca Ox晶体诱导的肾脏损伤,这对未来设计一种有效的肾结石预防和治疗策略提供新思路。