2010年10月25日

分子模拟遏制肾结石晶体

L-胱氨酸晶体生长的图像 生长中的L-胱氨酸晶体的原子力显微镜图像显示了六边形板的堆叠。 Rimer等,由Science提供。

通过研究肾结石晶体在纳米级的生长方式,科学家能够鉴定出足够相似的分子附着在晶体上,但又不同到足以阻止进一步生长的分子。新策略可能证明是阻止肾结石形成的有效方法。

肾结石是从肾脏中积累的晶体形成的硬块。大多数人在长大到足以引起任何问题之前,可以从肾脏和尿路穿过。但在某些人中,晶体会扩大,结块并滞留在肾脏,膀胱或泌尿道中,从而带来严重的疼痛。

罕见的一种由氨基酸L-胱氨酸制成的肾结石影响全国约20,000人。受影响的人有一种称为胱氨酸尿症的遗传病。 L-胱氨酸结石比由氧化钙制成的更常见的肾结石更大,复发率更高,并且更可能引起慢性肾脏疾病。 L-胱氨酸结石也更难以治疗。当前的方法可以抑制但不能完全阻止晶体形成,并且一些疗法具有负面副作用。

为了确定更好的治疗选择,纽约大学的Michael Ward博士及其同事使用原子力显微镜观察了近原子水平的L-胱氨酸晶体的形成。他们的研究部分由美国国立卫生研究院(3d之家)糖尿病与消化与肾脏疾病研究所(NIDDK)资助。

如2010年10月15日所述, 科学,研究人员发现L-胱氨酸晶体形成六边形板的金字塔。当L-胱氨酸分子连续附着在其边缘上时,板的表面呈螺旋状增长。

为了延缓晶体生长,研究人员确定了2种合成化合物-L-胱氨酸二甲酯(L-CDME)和L-胱氨酸甲酯(L-CME)-在化学上与L-胱氨酸相似,但在原子上具有不同的原子团两端。再次使用原子力显微镜,科学家们观察到将两种合成化合物添加到混合物中后晶体的形成。

研究人员发现,这些化合物通过附着在晶体生长的位置上,但随后阻止了其他L-胱氨酸构建基团的附着,基本上起到了化学“推动者”的作用。六角形金字塔的边缘变得更粗糙和变形。

进一步的分析表明,这些化合物降低了总的晶体产量和晶体尺寸。在L-CDME存在下生长的L-胱氨酸晶体倾向于形成六边形的针状结构,比典型的L-胱氨酸晶体小约1,000倍。

沃德说:“这可能会导致仅通过停止结晶就可以预防胱氨酸结石的新方法。”但他和他的同事指出,他们的研究仍处于早期阶段,晶体抑制剂在体内的作用可能与实验室不同。需要进一步研究以测试化合物在动物模型中的有效性。

—由Vicki Contie

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