二磷酸盐对一水草酸钙晶体体外生长与聚集的影响

1、二磷酸盐对一水草酸钙晶体体外生长与聚集的影响摘要：应用Blomen建立的体外一水草酸钙结晶动力学 研究方法，研究了新近合成的二磷酸盐PPD和PPC对一水草酸钙晶体生长与聚集的影响。实验 结果表明：低浓度PPD、PPC (10 mol/L)对草酸钙晶体生长的抑制程度分别为95.4%和6 8.6%，显著高于EHDP(51.7%)和PPI(21.6%) (P1)，而EHDP促进晶体聚集(Tmi/Tmc1)。据此推测：PPD、PPC有可 能成为一类更有效防治结石复发的药物。关键词：一水草酸钙;晶体聚集；晶体生长；二磷酸盐中图法分类号：R364.2Effects of Diphosphates on C

2、OM Crystal Growth and Agglomeration in vitroAbstract：The effects of PPD and PPC on COM crystal growth and a gglomeration were studied in vitro by using the crystal growth system establishe d by Blomen. It was found that inhibitory effect of PPD and PPC at a low concent ration of 10 mol/L on COM crys

3、tal growth by PPD and PPC was stronger than by EHDP and PPI, (PPD: 95.4 %, PPC: 68.6 %, EHDP: 51.7 % and PPI: 21.6 % respect ively, P0.01). Both PPD and PPC could also inhibit the COM crystal agglome ration (Tmi/Tmc1), but EHDP could not (Tmi/Tmc1). It was suggested that PPD a nd PPC might become ef

4、fective drugs in the prevention of urinary stone recurrenc e in vivo. Key words：diphosphates;crystal agglomeration;crystal growth ;COM二磷酸盐是根据焦磷酸盐分子结构,人工合成的一类化合物。早在70年代，Pak等1 就发现:二磷酸盐（EHDP）具有抑制草酸钙晶体形成，防治结石复发的作用。但因其 毒副作用未能在临床广泛应用。为寻找更有效防治结石复发的药物，我们应用Blomen建立的 体外草酸钙结晶动力学研究方法2，于1998年36月，研究了新合成的二磷酸盐 PPD和

5、PPC对一水草酸钙(COM)晶体生长与聚集的影响。1材料与方法1.1材料氯化钠、氯化钙、草酸钾、焦磷酸盐（PPI）、HEPES,均为Sigma公司产品。草酸钙晶体(BDH ，Chem,Ltd,UK)，PPD：1，1-diphosphonopropan-2,3-dicarbon acid monohydrate，PP C: 3,3-diphosphonopentan-1,5dicarnon acid, EHDP: 1-hydroxyethylidene -1,1-d iphosphonate (HENKEL & CIE公司合成，Leiden大学Kok 博士提供)。1.2方法按Blomen建立的草

6、酸钙体外结晶动力学研究方法2。晶体生长抑制百分比: GI(%)=Ka.inh/K。Ka：晶体生长常数，Ka.inh：抑制因子存在时，晶体生长常数，Ka. com:对照组晶体生长 常数。晶体聚集指数Tm： 达到1/2最大晶体生长量的时间。Tmi/Tmc1：促进晶体聚集。Tmi/Tmc1：抑制晶体聚集。2结果2.1焦磷酸盐和二磷酸盐对一水草酸钙溶解度的影响 PPI、EHDP、PPD、PPC 在110 mol/L（pH6.0,6.5,7.0,I=0.15 mol/L,37）， 对草酸钙溶解度无影响；大于10 mol/L时，显著增加COM溶解度。在相同条件下，4种化合 物对COM溶解度的影响无差异。2

7、.2对一水草酸钙晶体生长的影响4种化合物对草酸钙晶体生长均有显著的抑制作用，并且其抑制作用随浓度增高而增强。 在低浓度不影响草酸钙溶解度(10 mol/L)时，其晶体生长抑制百分比分别为：PP D(95.4%)PPC(68.6%)EHDP(51.7%)PPI(21.6%)（P0.01）；在0.5 mol/L 时，EHDP 、PPI对草酸钙晶体生长无抑制作用，但PPD、PPC的抑制作用分别为68.5%和17.2%（P 0.01）。2.3对草酸钙晶体聚集的影响PPI 对草酸钙晶体聚集的影响与其浓度相关。PPI10 mol/L时，抑制晶体聚集(Tmi/T mc1)；二磷酸盐对晶体聚集的影响各不相同：

8、EHDP在所测浓度范围内(1100 mol /L)，均为促进作用(Tmi/Tmc1)；PPD20 mol/L时，抑制聚集；20 mol/L时，促 进聚集；PPC在180 mol/L时，抑制聚集；100 mol/L时，促进聚集。3讨论尿石形成被认为是一种病理性生物矿化，其中：成核、晶体生长、晶体聚集是结石形成最基 本的物理化学过程。晶体尿是一种常见的生理现象，提示成核在体内是经常发生的。结石患 者术后或ESWL后残留的微小结石，是结石生长、复发的核心。KOK等3亦发 现：结石病患者尿液抑制晶体聚集的能力显著降低，提高尿液抑制晶体聚集的活性对防治结 石复发有重要作用。为此, 我们重点研究了二磷酸盐

9、对草酸钙晶体生长和聚集的影响。实验结果表明：PPI和二磷酸盐对草酸钙晶体生长有明显的抑制作用，并且随浓度的增加 而加强。由于PPI、EHDP、PPC、PPD10 mol/L时，能显著增加草酸钙溶解度，显然，PPI 、EHDP、PPC、PPD对草酸钙晶体生长的抑制作用与其降低草酸钙过饱和度密切相关。但在 低浓度(10 mol/L)时，上述4种化合物对草酸钙溶解度均无明显影响，但仍有强烈的抑 制作用，尤其是在5 mol/L时，PPD和PPC对草酸钙晶体生长的抑制程度分别为95%和58% ，显 著高于EHDP(24%)和 PPI(10%)。Pak1曾在体外证实：EHDP具有抑制草酸钙晶体 生长的作用

10、。我们的实验结果与之相符，并发现新近合成的二磷酸盐PPC、PPD对一水草酸钙 晶体生长的抑制作用显著高于EHDP。PPI对草酸钙晶体聚集的抑制作用已得到众多学者的证实。Scurr4采用经典 的Zeta电位法证实：PPI对草酸钙晶体聚集的抑制作用呈浓度依赖性，低浓度PPI对草酸钙晶 体聚集无抑制作用。采用Blomen等建立的方法，我们在体外亦证实：低浓度PPI 对草酸钙 晶体聚集无影响，而较高浓度（10 mol/L）对草酸钙晶体聚集有抑制作用（Tmi/Tm c1）。EHDP在所测试浓度范围内(1100 mol/L)，促进晶体聚集（Tmi/Tmc 1）。只有新近合成的二磷酸盐PPD、PPC在低浓度

11、时，具有抑制草酸钙晶体聚集的作用。在二磷酸盐P-C-P分子结构中，碳原子上有二个侧链基团，不同基团的二磷酸盐其物理 化学与生物学活性不尽相同，某些新合成的二磷酸盐抑制骨吸收的作用比EHDP强1000倍。Sh inoda5发现二磷酸盐分子结构与其抑制磷酸钙晶体生长作用有关。我们的结果显 示，不同二磷酸盐对草酸钙晶体生长、聚集的影响不尽相同。由于研究的二磷酸盐种类有 限，尚难总结其分子结构与其对草酸钙晶体生长、聚集的影响的关系，但现有结果提示：研 究二磷酸盐不同分子结构对草酸钙晶体生长、聚集的作用，有可能为指导合成更有效抑制草 酸钙晶体生长、聚集的二磷酸盐化合物提供依据。药物动力学资料表明，二磷酸

12、盐是以原型经肾脏排泄。Baumann6曾报道：口服 EHDP 4.4 mmol/d，尿浓度可达到10 mol/L，平均每个病人结石形成数由2.4/年降低到0 .2/年，但长期服用可影响骨质代谢及矿化。我们的实验结果表明：新合成的二磷酸盐PPD 和PPC在10 mol/L时，不仅对草酸钙晶体生长有强烈抑制作用(显著大于EHDP)，并且有 抑制晶体聚集的作用(EHDP促进晶体聚集)。因此，我们推测：PPD和PPC有可能在不影响骨代 谢的剂量下有效防治结石复发。参考文献1，Pak C Y C, Ohata M, Holt K. Effect of diphosphonate on crystalli

13、zati on of calcium oxalate in vitro. Kidney Int, 1975, 7: 1542，Will E J, Bijvoet O L M, Blomen L J M J. Growth kinetics of calciu m oxalate monohydrate. J Crystal Growth, 1983, 64:2973，Kok D J, Papapoulos S E, Bijvoet O L M. Crystal agglomeration is a major element in calcium oxalate urinary stone f

14、ormation. Kidney Int, 1990, 3 9:514，Scurr D S, Robertson W G. Studies on the mode of action of polynaion ic inhibitors of calcium oxalate crystallization in urine. In: Schwille P O, Sm ith L H, Robertson W G et al. eds. Urolithiasis and related clinical researc h. New York: 1985. 8358365，Shinoda H, Adamek G, Felix R et al: Structure-activity relation ships of various bisph