A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
كان الهدف من هذه الدراسة هو تحديد ما إذا كان تحليل تتبع الجسيمات النانوية (NTA) يمكن الكشف عن الكالسيوم البولي الذي يحتوي على بلورات نانوية من البالغين الأصحاء وقياسه كميا. تشير النتائج المستخلصة من الدراسة الحالية إلى أن NTA يمكن أن يكون أداة محتملة لتقدير البلورات النانوية البولية أثناء أمراض حصى الكلى.
حصى الكلى أصبحت أكثر انتشارا في جميع أنحاء العالم في البالغين والأطفال. يتكون النوع الأكثر شيوعا من حصى الكلى من بلورات أوكسالات الكالسيوم (CaOx). يحدث البلورة عندما يصبح البول مشبعا بالمعادن (مثل الكالسيوم والأوكسيالات والفوسفات) ويسبق تكوين حصوات الكلى. وتشمل الطرق القياسية لتقييم البلورات في الحجر السابق المجهر والترشيح والطرد المركزي. ومع ذلك ، فإن هذه الطرق تكشف في المقام الأول البلورات الدقيقة وليس البلورات النانوية. وقد اقترح البلورات النانوية لتكون أكثر ضررا على الخلايا الظهارية الكلى من البلورات الدقيقة في المختبر. هنا، نقوم بوصف قدرة تحليل تتبع الجسيمات النانوية (NTA) على اكتشاف البلورات النانوية البولية البشرية. تم تغذية البالغين الأصحاء بنظام غذائي أوكسالات خاضع للرقابة قبل شرب حمولة أوكسالات لتحفيز البلورات النانوية البولية. تم جمع البول لمدة 24 ساعة قبل وبعد الحمل oxalate. وجرى تجهيز العينات وغسلها بالإيثانول لتنقية العينات. كانت البلورات النانوية البولية ملطخة بالفلوروفور الملزم للكالسيوم ، Fluo-4 AM. بعد التلطيخ ، تم تحديد حجم وعدد البلورات النانوية باستخدام NTA. تظهر النتائج المستخلصة من هذه الدراسة أن NTA يمكنها الكشف بكفاءة عن البلورات النانوية لدى البالغين الأصحاء. تشير هذه النتائج إلى أن NTA يمكن أن يكون طريقة اكتشاف مبكر قيمة للبلورات النانوية في المرضى الذين يعانون من مرض حصى الكلى.
تتشكل بلورات البول عندما يصبح البول مشبعا بالمعادن. هذا يمكن أن يحدث في الأفراد الأصحاء ولكن هو أكثر شيوعا في الأفراد الذين يعانون من حصى الكلى1. وجود وتراكم بلورات البولية يمكن أن تزيد من خطر واحد لتطوير حصى الكلى. على وجه التحديد، يحدث هذا عندما بلورات ربط لوحة راندال، نواة، تتراكم، وتنمو مع مرور الوقت2،3،4. Crystalluria يسبق تشكيل حصى الكلى وتقييم البلورات قد يكون لها قيمة تنبؤية في الكلى حصى السابقين3,5. على وجه التحديد، وقد اقترح crystalluria لتكون مفيدة للتنبؤ بخطر تكرار الحجر في المرضى الذين يعانون من تاريخ من أوكسالات الكالسيوم التي تحتوي علىالحجارة 6،7.
وقد تم الإبلاغ عن بلورات تؤثر سلبا على الظهارية الكلوية وتعميم وظيفة الخلايا المناعية8,9,10,11,12,13. وقد أفيد سابقا أن تعميم monocytes من أوكسالات الكالسيوم (CaOx) حصى الكلى السابقين قد قمعت الجيستيك الحيوي الخلوية بالمقارنة مع الأفراد الأصحاء14. وبالإضافة إلى ذلك، بلورات CaOx تقليل الجيستيك الحيوي الخلوية وتعطيل التوازن الأكسدة في monocytes8. استهلاك وجبات الطعام الغنية في أوكسالات قد يسبب البلورات التي يمكن أن تؤدي إلى تلف أنبوبي كلوي وتغيير إنتاج ووظيفة الجزيئات الكلية البولية التي هي واقية ضد تشكيل حصى الكلى15,16. وقد أثبتت العديد من الدراسات أن بلورات البولية يمكن أن تختلف في الشكل والحجم اعتمادا على درجة الحموضة ودرجة حرارة البول17،18،19. وعلاوة على ذلك، وقد ثبت البروتينات البولية لتعديل السلوك الكريستال20. واقترحت Daudon وآخرون19, أن تحليل البلورات يمكن أن تكون مفيدة في إدارة المرضى الذين يعانون من أمراض حصى الكلى وفي تقييم استجابتهم للعلاجات. وهناك عدد قليل من الطرق التقليدية المتاحة حاليا لتقييم وجود بلورات تشمل المستقطبة المجهر21،22، المجهر الإلكتروني23، عدادات الجسيمات3، ترشيح البول24، التبخر3،5 أو الطرد المركزي21. وقد وفرت هذه الدراسات رؤية قيمة لحقل حصى الكلى فيما يتعلق بالكريستال. ومع ذلك، كان أحد القيود المفروضة على هذه الأساليب هو عدم القدرة على تصور البلورات التي يقل حجمها عن 1 ميكرومتر وقياسها كميا. بلورات من هذا الحجم قد تؤثر على نمو الحجارة CaOx عن طريق إرفاق لوحة راندال.
وقد ثبت أن البلورات النانوية تسبب إصابات واسعة النطاق للخلايا الكلوية مقارنة مع البلورات الدقيقة الأكبر25. وقد تم الإبلاغ عن وجود البلورات النانوية في البول باستخدام محلل الجسيمات النانوية26،27. وقد استخدمت الدراسات الحديثة مسابير الفوسفات المسمى الفلوري (اليندرونات-فلوريسين/اليندرونات-Cy5) لفحص البلورات النانوية باستخدام قياس الخلايا التدفق النانوي28. الحد من هذه الصبغة هو أنه ليس محددا وسوف يرتبط تقريبا جميع أنواع الحجارة باستثناء السيستين. وبالتالي، فإن التقييم الدقيق لوجود البلورات النانوية لدى الأفراد قد يكون أداة فعالة لتشخيص البلورات و/أو التنبؤ بخطر الحجر. كان الغرض من هذه الدراسة هو الكشف عن الكالسيوم المحتوي على بلورات نانوية (<1 ميكرومتر في الحجم) وتحديده كميا باستخدام تحليل تتبع الجسيمات النانوية (NTA). ولتحقيق ذلك، تم استخدام تقنية NTA بالاشتراك مع فلوفور ملزم للكالسيوم، فلو-4 AM للكشف عن الكالسيوم الذي يحتوي على بلورات نانوية في بول البالغين الأصحاء وتحديد كميا.
تمت الموافقة على جميع التجارب المبينة في هذا العمل من قبل جامعة ألاباما في برمنغهام (UAB) مجلس المراجعة المؤسسية. تم تسجيل البالغين الأصحاء (33.6 ± 3.3 سنة؛ n =10) في الدراسة إذا كان لديهم لوحة التمثيل الغذائي الشاملة الدم العادي، غير متعاطي التبغ، غير الحوامل، مؤشر كتلة الجسم بين 20-30 كجم / م2،وخالية من الحالات الطبية المزمنة أو الأمراض الحادة. وقع المشاركون الأصحاء على نموذج موافقة مكتوبة مستنيرة قبل بدء الدراسة.
1. البروتوكول السريري وجمع البول
2. معالجة البول
ملاحظة: جميع المواد والمعدات المستخدمة مدرجة في جدول المواد.
تنبيه: ارتداء معدات الحماية الشخصية في جميع الأوقات أثناء التعامل مع العينات السريرية والكواشف. على وجه التحديد، والقفازات، ودروع الوجه والعين، وحماية الجهاز التنفسي، والملابس الواقية.
3. تحليل تتبع الجسيمات النانوية (NTA)
تظهر النتائج المستخلصة من هذه الدراسة أن NTA يمكنها الكشف بكفاءة عن متوسط حجم وتركيز الكالسيوم الذي يحتوي على بلورات نانوية بولية في بول الإنسان. وقد تحقق ذلك باستخدام الفلوروفور، وفلو-4 صباحا، وتحليل تتبع الجسيمات النانوية. فلو-4 AM كان قادرا على ربط كل من CaOx وبلورات CAP. وكما هو مبين في
وقد استخدمت NTA في هذه الدراسة لتقييم البلورات النانوية في البول البشري باستخدام مسبار ربط الكالسيوم، فلو-4 AM. لا توجد طريقة قياسية متاحة للكشف عن البلورات النانوية في البول. وقد اكتشفت بعض المجموعات البحثية البلورات النانوية في البول واعتمدت على استخدام بروتوكولات واسعة النطاق أو أساليب ?...
ولا يعلن صاحبا البلاغ عن وجود تضارب في المصالح.
يشكر المؤلفون جميع المشاركين في الدراسة وUAB CCTS التغذية الحيوية الأساسية ومركز خدمة التصوير عالي الدقة UAB لمساهماتهم. تم دعم هذا العمل من قبل المعاهد القومية للصحة منح DK106284 و DK123542 (TM) ، وUL1TR003096 (المركز الوطني للنهوض بالعلوم الترجمية).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Benchtop Centrifuge | Jouan Centrifuge | CR3-12 | |
Calcium Oxalate monohydrate | Synthesized in the lab as previously described29. | Store at RT; Stock 10 mM | |
Calcium Phosphate crystals (hydroxyapatite nanopowder) | Sigma | 677418 | Store at RT; Stock 10 mM |
Ethanol | Fischer Scientific | AC615095000 | Store at RT; Stock 100% |
Fluo-4 AM* | AAT Bioquest, Inc. | 20550 | Store at Freezer (-20°C); Stock 5 mM |
Gold Nanoparticles | Sigma | 742031 | Store at 2-8°C |
NanoSight Instrument | Malvern Instruments, UK | NS300 | |
Syringe pump | Harvard Apparatus | 98-4730 | |
Virkon Disinfectant | LanXESS Energizing Company, Germany | LSP | |
*Fluorescence dyes are light sensitive; stock and aliquots should be stored in the dark at -20°C. |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved