柠檬酸钾与柠檬酸对磷酸钙结石形成者尿路结石风险的影响

Doizi S, Poindexter JR, Pearle MS, Blanco F, Moe OW, Sakhaee K, Maalouf NM. Impact of Potassium Citrate vs Citric Acid on Urinary Stone Risk in Calcium Phosphate Stone Formers. J Urol. 2018 Dec;200(6):1278-1284. doi: 10.1016/j.juro.2018.07.039. Epub 2018 Jul 20. PMID: 30036516; PMCID: PMC6300162.

目的： 

据我们所知，尚无药物可有效预防复发性磷酸钙尿路结石。柠檬酸钾可通过增强尿柠檬酸盐排泄和降低尿钙来预防磷酸钙结石，但它会升高尿液 pH 值，从而增加磷酸钙饱和度并可能抵消有益效果。柠檬酸可能会提高尿柠檬酸盐但不会提高 pH 值，因此，它可能是对抗磷酸钙结石的有效对策。我们评估了这两种药物是否可以显着改变尿液成分并降低磷酸钙饱和度。

材料和方法：

在一项交叉代谢研究中，在 3 个为期 1 周的研究阶段结束时对 13 名没有高钙尿症的复发性磷酸钙结石形成者进行了评估，在此期间，他们食用固定的代谢饮食并接受指定的研究药物治疗，包括柠檬酸 30 mEq 两次每天两次，柠檬酸钾 20 mEq 或匹配的安慰剂。我们收集了 24 小时尿液样本以进行尿液化学研究并计算磷酸钙饱和指数。

结果：

尿液参数在柠檬酸和安慰剂阶段之间没有显着差异。与柠檬酸和安慰剂相比，柠檬酸钾显着增加尿液 pH 值、钾和柠檬酸盐 (p <0.01)，并有降低尿钙的趋势 (p = 0.062)。当通过相对过饱和比而非饱和指数计算时，柠檬酸钾增加透钙石饱和度。

结论：

每天 60 mEq 剂量的柠檬酸不会显着改变磷酸钙结石形成者的尿液成分。柠檬酸钾对磷酸钙结石复发的长期影响有待进一步研究。

磷酸钙 (CaP) 尿路结石约占分析的所有结石的 15%，尽管近年来其发病率显着增加。1 - 3 CaP 和草酸钙 (CaOx) 结石形成者 (SFs) 有几个共同的代谢风险因素，包括高钙尿症（在 60-70% 的 CaP SFs 中发现）和低柠檬酸尿症 (30-50%)。4 - 5然而，这两种结石类型之间的一个显着区别是 CaP SF 的尿液 pH (UpH) 明显更高。4 - 5 UpH 高于 6.0 对于 CaP 结晶至关重要，因为二价磷酸根离子的可用性更高，可与钙形成难溶性复合物。6个

CaP SFs 通常用液体、噻嗪类药物和饮食中的蛋白质和钠限制来治疗，以通过降低尿钙和 CaP 过饱和度来减少结石复发。7然而，尽管遵守了这些措施，许多 CaP SF 仍会出现结石复发。4柠檬酸钾 (K 3 Cit) 已被证明可以预防多种结石类型的复发，但尚未专门评估其作为 CaP SF 的治疗方法。8 - 13 K 3 Cit提供的碱负荷可降低钙尿症，从而降低 CaP 过饱和度。14物理化学上，K 3提供碱Cit 促进可溶性柠檬酸钙复合物的形成，并进一步降低尿 CaP 过饱和度。15此外，柠檬酸盐对 CaP 晶体团聚具有直接抑制作用。16然而，K 3 Cit 治疗的有益效果可能会被 UPH 的伴随升高所抵消，这可能会增加 CaP 结石的风险。17同时， 在较高的 UPH 下，尿液中可能会形成透钙磷石和羟基磷灰石以外的可溶性磷酸钙复合物，这可能会抵消较高 UPH 对 CaP 过饱和度的不利影响，并减轻 CaP SF 中碱疗法的安全性问题。18 - 19

CaP 结石的另一种潜在药理学对策是柠檬酸 (H 3 Cit)，它有可能升高尿液柠檬酸盐但不会升高 pH 值。20 , 21可以想象，摄入中性物质（例如 H 3 Cit）的生理性肾脏反应是柠檬酸铵在尿液中的排泄。就酸碱平衡而言，柠檬酸尿的程度可能适中，但足以防止结石。之前尚未评估H 3 Cit 作为 CaP 结石对策的潜在作用。

在这项研究中，我们检查了 H 3 Cit 和 K 3 Cit 是否可以降低 CaP 饱和度和 CaP SF 中肾结石复发的风险。

在这项双盲、安慰剂对照、交叉研究中，每个参与者在三个阶段接受评估，其顺序是随机的。这三个相是安慰剂 (PBO)、柠檬酸 (H 3 Cit) 和柠檬酸钾 (K 3 Cit)。每个阶段持续一周，参与者服用研究药物，阶段之间有一周的清除时间（补充图 1). 在每个阶段的前四天，参与者被要求在家中坚持低钠饮食，钙含量约为 800 毫克/天。在每个阶段的最后 3 天，参与者都接受由临床和转化研究中心的代谢厨房准备的冷冻代谢饮食，并提供 55% 的碳水化合物热量、30% 的脂肪热量和 15% 的蛋白质热量。饮食无机溶质组成包括每天 800 毫克（20 毫摩尔）钙、100 毫当量钠、800 毫克磷（26 毫摩尔）、50 毫当量钾和 2 升蒸馏水。在最后两天的研究期间（第 6-7 天），参与者收集了两份 24 小时尿液，一份在矿物油下用于测量尿液化学和酸碱参数（碳酸氢盐、可滴定酸度），第二份用于尿液化学和结晶研究。

研究药物：

在每个为期一周的阶段，参与者在早餐和晚餐时服用三片药片：三片 10 mEq 的 H 3 Cit 片剂，在 H 3 Citphase期间每天两次（60 mEq H 3 Cit/天），两片 10 mEq K 3 Cit 片剂和一片安慰剂在 K 3 Cit 阶段每天两次片剂（40 mEq K 3 Cit/天），在 PBO 阶段每天两次 3 片匹配安慰剂。研究药片由一家复方药房制备，所有药片的外观和大小都相似。

研究终点

使用既定的和先前描述的方法评估尿液分析物。5对第 6 天和第 7 天评估的尿液电解质值取每个阶段的平均值，并根据这些参数计算尿液饱和度。透钙磷石 (SI Br ) 的过饱和指数由联合专家形态系统 (JESS) 软件 6.5, 22版确定，而相对过饱和比 (RSR Br ) 由 EQUIL2 计算。23 由于 JESS 中包含 EQUIL2 中未包含的额外可溶性 CaP 复合物，这两个程序对透钙磷石饱和度的估计不同。此外，JESS 程序被修改为在省略磷酸盐（CaCitPO4 ) 4−和磷酸二氢钙 [Ca 2 H 2 (PO 4 ) 2 ] 复合物，两种可溶性 CaP 复合物不被 EQUIL2 识别。19

基于先前用于全尿液中透钙磷石结晶研究的方法，我们评估了透钙磷石晶体的生长（CG Br，代表在将少量透钙磷石晶体添加到尿液中时透钙磷石晶体的生长）。24 , 25透钙磷石是羟基磷灰石的前体相，证实了其检查的合理性。在第二次 24 小时尿液收集结束时，获得一份新鲜的全尿液等分试样。尿液离心，过滤上清液（0.22 μm滤膜），加入0.25 mg/mL透钙磷石。然后在不断搅拌下将尿液在 37°C 下孵育 3 小时，每小时检查一次 UpH 并在实验期间保持恒定的排尿 UPH。3 小时后，过滤 2 mL 悬浮液，分析滤液中的钙和磷酸盐浓度。用透钙磷石作为晶种后[Ca]×[P]的减少表示晶体生长，而[Ca]×[P]的增加表示晶体溶解。

我们还测量了尿促进剂和抑制剂对透钙磷石结晶作为形成产物(FP) 的总体活性。FP 表示透钙磷石亚稳态的极限，这是自发沉淀的开始。FP 是通过在恒定 pH 值（相当于排尿 UPH）下向一系列尿液等分试样中添加以氯化钙形式增加量的 Ca 2 小时获得的，并通过引发可见透钙磷石沉淀的点来识别。使用 [Ca] 和 [P] 计算的 SI 在该点代表 FP 透钙磷石。25生成产物比 (FPR) 计算为沉淀时的活性产物与尿液的活性产物之比。

统计分析

所有数据均以平均值和标准差表示。为了评估 K 3 Cit 和 H 3 Cit 对结石风险参数的影响，我们使用重复测量方差分析比较了三个研究阶段的结果。当 ANOVA 测试显示跨阶段存在显着差异时，进一步进行阶段之间的成对比较。所有测试均使用 SAS ® （适用于 Windows 的 9.0 版）以 0.05 的显着性水平进行双侧测试。

24 小时尿液参数和饱和度指数

与安慰剂和 H 3 Cit 相比，K 3 Cit 导致尿钾、柠檬酸盐和 pH 值升高（图 1A-1C,表 2), 尿铵下降 (表 2)（所有 p < 0.01）。在 K 3 Cit 阶段尿钙有降低的趋势（K 3 Cit 为 162 ± 99 mg/天，安慰剂为 197 ± 85 mg/天，H 3 Cit 为 184 ± 93 mg/天，p= 0.062 ,图 1D). 与安慰剂相比， H 3 Cit 没有显着改变柠檬酸尿症、钙尿症、pH 值或铵盐（图 1B,的,1C1C和表 2). 在三个阶段之间，尿量、钠、硫酸盐或任何剩余测量的尿液参数没有显着差异（表 2).

图1根据研究阶段尿液参数的变化

P：安慰剂；K 3 Cit：柠檬酸钾；H 3 Cit：柠檬酸

图上方的 P 值是指跨阶段的方差分析。

* 表示 p < 0.005 对于 K 3 Cit 与安慰剂阶段和 K 3 Cit 与 H 3 Cit 阶段的成对比较

† 表示对于 K 3 Cit 与安慰剂阶段的成对比较，p < 0.05

*柠檬酸钾与安慰剂阶段成对比较的统计显着性 (p < 0.05)

‡柠檬酸钾与柠檬酸相成对比较的统计显着性 (p < 0.05)

通过 EQUIL2 计算的透钙磷石饱和度作为 RSR Br显着高于 K 3 Cit 与 H 3 Cit (p<0.05)， H 3 Cit 和安慰剂之间的 RSR Br没有差异(图 2A). 另一方面，当由 JESS 计算为 SI Br时，K 3 Cit 有降低透钙磷石饱和度的趋势。当 JESS 中省略了两种磷酸钙络合物磷酸钙和磷酸二氢钙时，饱和模式变得与 RSR Br相似 （图 的2A2A 和 的2B2B).

图 2根据研究阶段尿饱和度参数的变化。

P：安慰剂；K 3 Cit：柠檬酸钾；H 3 Cit：柠檬酸

图上方的 P 值是指跨阶段的方差分析。‡ 表示 K 3 Cit 与 H 3 Cit相的成对比较 p < 0.05

结晶研究

添加 0.25 mg/mL 透钙磷石晶种后 3 小时，安慰剂、K 3 Cit 和 H 3 Cit 相之间的 CG Br没有显着差异（图 3A). 在测试透钙磷石形成产物的实验中，与安慰剂和 H 3 Cit相比，K 3 Cit在沉淀点的钙浓度显着降低，p=0.035 (图 3B). FPR Br在三个阶段之间没有显着差异（图 3C).

图 3根据研究阶段尿结晶参数的变化。

P：安慰剂；K 3 Cit：柠檬酸钾；H 3 Cit：柠檬酸

图上方的 P 值是指跨阶段的方差分析。† 表示对于 K 3 Cit 与安慰剂和 H 3 Cit 阶段的成对比较，p < 0.05

讨论

这是第一项确定 H 3 Cit 或 K 3 Cit 是否可以降低 CaP 饱和度并可能降低 CaP 结石复发风险的代谢研究。使用交叉设计，我们比较了 H 3 Cit 和 K 3 Cit 与安慰剂对消耗受控代谢饮食的正常钙尿 CaP SF 尿结石风险因素的影响。我们发现，与安慰剂相比，H 3 Cit 不会显着改变尿液柠檬酸盐、其他尿液参数或透钙磷石饱和度和结晶。另一方面，K 3 Cit 显着增加柠檬酸尿和 UPH，并略微降低尿钙。K 3的透钙磷石尿液饱和度更高当评估为 RSR Br （通过 EQUIL2）时， Cit 与 H 3 Cit相比，而当评估为 SI Br （通过 JESS）时，它往往更低。这种差异主要是由于 JESS 中包含了 EQUIL2 中未包含的两种可溶性磷酸钙复合物。在对代谢研究期间收集的尿液进行的结晶实验中，未发现CG Br或 FPR Br的差异。

在之前的体外研究中，尿液柠檬酸盐显示与尿液钙形成可溶性复合物，防止 CaP 沉淀，可能导致结石形成减少。24一项随机安慰剂对照试验报告说，K 3柠檬酸盐可能通过增加柠檬酸尿和减少钙尿的双重机制减少 CaOx 和混合 CaOx/CaP 结石形成者的结石复发。11 此外，在前瞻性观察研究中，K 3 Cit 显着降低了不完全性远端肾小管酸中毒 (dRTA) 和髓质海绵肾患者的结石复发，这两种情况经常出现 CaP 结石。9 , 26尽管有这些观察结果，但尚未专门研究柠檬酸盐在预防 CaP 结石复发中的作用。

在我们目前的研究中，K 3 Cit 显着增加了 UpH 和柠檬酸尿，并减少了碱负荷所预期的尿铵 (图1). 然而，它略微降低了尿钙，这与给予碱的不完全 dRTA 患者尿钙显着减少形成对比。9当评估为 RSR 时 ，K 3 Cit 的透钙磷石饱和度较高，但当评估为 SI 时，由于 JESS 中包含额外的可溶性 CaP 复合物 (图 2). 根据之前的一项体外研究，其中发现SI Br比 RSR Br更接近经验测量的透钙磷石饱和度，19因此 K 3 Cit 可以降低透钙磷石饱和度是合理的。在我们在排尿 UPH 下进行的结晶研究中，K 3 Cit 对 CG Br没有显着影响，尽管亚稳定性研究显示在较低的钙浓度下沉淀，并且与 H 3 Cit 和安慰剂相比，K 3 Cit 的FPR透钙磷石有较低的趋势（图 3). 在最近的一份报告中，K 3 Cit 增加了遗传性高尿钙结石形成大鼠的柠檬尿酸尿症和 UPH 并降低了钙尿症，27这与我们的发现相似。此外，与对照相比，K 3 Cit通过 EQUIL2 (RSR) 测量的 CaP 过饱和度更高。K 3 Cit 处理的动物和对照动物都具有相似数量的完全 CaP 结石，表明在防止 CaP 结石形成方面没有有益作用。K 3 Cit 对临床 CaP 结石事件和进展的长期影响在人类中仍有待确定。

与提供碱负荷并提高 UpH 的K 3 Cit 不同，H 3 Cit 不会改变酸碱平衡，也不应改变 UpH。先前发现单剂量 H 3 Cit 会在健康的非结石形成志愿者中适度和短暂地提高柠檬酸尿症。20然而，目前的研究发现 H 3 Cit 与安慰剂相比对 24 小时尿液参数和结晶研究没有显着影响。当前结果与之前报道的 H 3 Cit柠檬酸尿效应之间的差异可能与研究的患者人群（CaP SF 与非结石形成者）、随访持续时间和/或使用剂量（60 mEq）的差异有关/24 小时对比 40 mEq/4 小时）。柠檬酸尿缺乏与 H3 Cit 摄入可能是由于口服摄入的 H 3 Cit 在到达全身循环之前在肝脏中的代谢，对柠檬酸尿没有显着影响。

与我们的结果有临床相关性的是橙汁与柠檬汁/柠檬水对尿柠檬酸盐和 pH 值的不同影响：之前的一项研究发现，尽管柠檬酸盐含量相同，但橙汁而非柠檬水会产生碱负荷。28这些先前的结果归因于橙汁与柠檬水中伴随柠檬酸盐的阳离子（钾与氢，相当于提供 K 3 Cit 与 H 3 Cit），28我们的研究结果强调了这一发现。

我们的研究有一些局限性。纳入的患者数量相对较少，部分原因是纳入标准的限制。我们没有研究可能受益于噻嗪类药物预防结石的高尿钙 CaP SF。参与者一直保持代谢饮食，这可能无法反映他们形成 CaP 结石的环境。然而，这种饮食控制饮食变化可能会影响阶段之间的比较。此外，我们测量了饱和度和结晶指数作为结石形成的替代指标。然而，已经表明，计算出的尿饱和度指数与结石形成有关，而饱和度的降低与较低的结石形成有关。29最后，在排空的膀胱尿液中进行了结晶研究，这可能不代表发生 CG 和聚集的肾单位部位的泌尿环境。

结论

总的来说，我们的研究结果表明，在 CaP SF 中，柠檬酸和安慰剂在与 CaP 结石预防相关的尿液化学和物理化学方面没有显着差异。K 3 Cit 对 CaP SF 结石复发的总体影响需要进一步研究，因为它对尿饱和度的影响各不相同，而且在结晶参数方面缺乏明确的益处。