腎結石:劇痛,但美麗的人體地質學

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長久以來,醫學界普遍認為腎結石是一種隨著時間變得愈來愈大的簡單晶體。

提起腎結石,無論曾否身受其害,人們大都聞之色變,猶如噩夢。全球平均有 10% 人口會受到這種尿液沉積物的煎熬,身懷尖石,伴隨著難以想像的劇痛。體內不幸形成腎結石,最好及早求醫,盡快將痛苦的根源震碎和排出體外。

幾乎不會有人以美麗、複雜和具有價值的正面角度去看待腎結石,但它的出現,在專家的微觀世界中,卻是人體地質學的一大瑰麗結晶 —— 儘管現實中沒人想據為己有。

腎結石的學術矛盾,非常奇特地牽扯到生物學和地質學的領域。在泌尿科的世界,過去腎結石如同有害腫瘤,醫學界亦普遍認為其是永遠不會溶解的同質岩(homogenous rocks),需要動手術或震成小塊,以便沿著尿道排出身體。然而,這觀點跟地質學對自然界中岩石所擁有的生長和分解特性完全不同。近日發表在學術期刊 Scientific Reports 調查,便集合了醫生、地質學家和顯微鏡學專家,以另類的研究團隊組合,提出了另一番別開生面的見解。

幾個世紀以來,如此跨學科認真觀察和思考腎結石的特質及成分,相當罕見。研究團隊的主要見解是,腎結石是由一層複雜的含鈣物質組成,形成方式與自然界中其他礦化過程相似,例如珊瑚礁、溫泉或地下油田。

參與計劃的顯微鏡學專家和植物生物學家 Mayandi Sivaguru 表示,是次研究包括利用最新的光學和電子顯微鏡技術,檢查了 6 名來自梅奧醫院(Mayo Clinic)病人身上的 50 粒腎結石碎片。研究人員利用紫外線識別有機物質和鈣晶體,或以不同波長的光線令不同礦物質發光,對腎結石進行更深入的觀察,為腎結石的內部生長過程提供了非常清晰、鮮豔的圖像。

透過最新的光學和電子顯微鏡技術所觀察,腎結石是由交替的薄層有機物質和晶體構成。 圖片來源:igb.illinois.edu

據觀察所得,腎結石是由交替的薄層有機物質和晶體構成,在內部晶體的突出位置斷開。似乎是相當複雜的物質。不過,同樣負責這次研究的地質學家和微生物學家 Bruce Fouke 指,可以用更顯淺的方式理解。如不忍直視這顆令人劇痛的腎結石,從地質學的角度來看,不需要顯微鏡,去美國黃石國家公園或者澳洲大堡礁都一樣。「從黃石溫泉湧出來的水是熱和鹹的 —— 它很像海水,是的,也很像尿液。」他指出,這些液體有助於形成複雜的岩石沉積物,因此,腎結石、溫泉石灰和珊瑚骨骼,它們其實都是源於生物、水分和礦物在成長之間三者相互作用下的衍生物。

研究揭示了腎結石跟珊瑚礁非常相似,但這並非價值所在。更重要的是,團隊將地質學的新技術和觀點引入生物學,為人類如何更有效診斷和治療腎結石,提供了更多可靠見解。

「在這項研究之前,人們認為腎結石只是一種隨著時間變得愈來愈大的簡單晶體。」有份參與研究的醫學博士 Jessica Saw 說。但團隊的最大發現,是腎結石在形成時會一次又一次地反覆再生。「跟醫生們在醫學培訓中所學的知識相反,我們觀察到腎結石本身亦會經歷生長和溶解的生態過程。」Bruce Fouke 表示,透過進一步的研究,這意味著有一天醫生或會有方法利用腎結石自身的特性,讓它在病人體內自行溶解,而不需要開刀做手術割除。「這是普遍醫生今天認為不可能的事情。」

腎結石與黃石國家公園的溫泉石灰形成方式相似。

另一方面,隨著他們的發現,研究和治療腎病的研究人員和醫生,如今或需要重新考慮他們的預設想法。據研究團隊的觀察,腎結石並非醫學界過去所想像的體內廢物,它就跟地質公園的天然岩石一樣,形成背後暗藏著人類的歷史密碼。

Bruce Fouke 形容:「當醫生發現這些醜陋、無用的腫塊,丟棄它的同時,就會丟掉我們身上最精確的記事簿。腎結石不是毫無價值的結晶腫塊,而是逐分鐘記錄了我們的腎臟健康和功能。」他表示,它如同讓人「見微知著」的生理學簡史:「一顆結石,就可以破譯人體上歷來的所有重大改變,對解讀病史至關重要。」

醫學博士 Jessica Saw(左)、地質學家 Bruce Fouke(中)聯同植物生物學家 Mayandi Sivaguru (右)提出了對腎結石的最新觀點。 圖片來源:igb.illinois.edu

「紐約時報」引述,約翰霍普金斯大學的泌尿科醫生兼腎結石外科醫生 Brian Matlaga,讚揚這是醫學界一項「挑釁性,脫離常規」的研究,有望能解決這一重大的健康問題。

Brian Matlaga 亦承認:「當我們通過手術打碎腎結石時,其中一些碎片確實是相當漂亮的 —— 就像晶洞(geode)、樹的年輪或一些你會掛在牆上的東西。所以,研究令人非常興奮,對這領域來說非常新穎。」

題外話,是次腎結石研究,明顯是受到地質學家 Nicholas Steno 在 17 世紀的理論啟發,當時他首先提出,透過分析岩石分層結構,可以作為歷史事件順序的標示,其後成為地質學說的起源。而不幸地,Nicholas Steno 傳聞正是死於腎結石。