《Urolithiasis》：Interleukin-37 does not confer protection against stone formation or kidney injury at the peak of disease in a murine calcium oxalate model
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草酸钙（CaOx）结石是成人中最常见的肾结石类型。尽管小鼠CaOx结石模型已经建立，但许多模型缺乏用于治疗评估的转化特征，包括肾功能的体内评估和肾脏炎症的分子谱分析。研究人员优化了乙醛酸盐诱导的CaOx小鼠模型，引入无创经皮肾小球滤过率（tGFR）测量，以实现
草酸钙（CaOx）结石是成人中最常见的肾结石类型。尽管小鼠CaOx结石模型已经建立，但许多模型缺乏用于治疗评估的转化特征，包括肾功能的体内评估和肾脏炎症的分子谱分析。研究人员优化了乙醛酸盐诱导的CaOx小鼠模型，引入无创经皮肾小球滤过率（tGFR）测量，以实现肾功能的纵向评估。该平台被用于研究抗炎细胞因子白细胞介素-37（IL-37）的肾脏保护作用。由于小鼠不表达IL-37，研究人员使用了表达人IL37b亚型的IL-37转基因（IL-37tg）小鼠。雄性野生型和IL-37tg小鼠每日接受腹腔注射乙醛酸盐以诱导CaOx沉积。通过全肾切片的数字图像分析对晶体负荷和肾小管损伤进行定量。肾功能通过tGFR评估，并以血清肌酐、血尿素氮（BUN）和对称二甲基精氨酸（SDMA）进行验证。肾脏炎症通过RT2 Profiler PCR Array进行谱分析，关键转录本以qPCR验证。CaOx沉积在第6天达到峰值，与野生型和IL-37tg小鼠的肾小管损伤和肾功能受损同时发生，表现为tGFR降低以及BUN、肌酐和SDMA升高。结石形成触发强烈的炎症反应，野生型小鼠中84个基因中有46个上调超过3倍。IL-37表达并未改变晶体负荷、肾损伤、肾功能或炎症基因表达。这些发现建立了一个整合肾功能和分子终点的优化小鼠CaOx模型，并证明IL-37在乙醛酸盐诱导的结石疾病中不提供肾脏保护。
**论文解读：IL-37在草酸钙肾结石小鼠模型中的功能评估及模型优化**
肾结石是常见且易复发的泌尿系统疾病，全球发病率持续上升，终生风险高达每10万人270例，约50%的患者在首次发作后5年内复发。其中，草酸钙（calcium oxalate, CaOx）结石约占全部结石的80%。为研究CaOx肾病的病理机制，腹腔注射乙醛酸盐诱导小鼠肾内CaOx晶体沉积是最常用的动物模型。然而，现有模型在转化应用方面存在明显不足：多数研究缺乏对晶体负荷和肾功能的标准化、定量评估，晶体分析常局限于代表性图像而非全肾测量；肾功能多依赖离体血尿素氮（blood urea nitrogen, BUN）和血清肌酐，这些指标变异性高、重复性差；同时，模型中的细胞因子介导的炎症反应尚未被系统解析。因此，研究人员旨在优化该模型，引入实时、无创的肾功能评估手段，并系统分析肾脏炎症分子谱，进而探究抗炎细胞因子白细胞介素-37（interleukin-37, IL-37）是否对CaOx晶体诱导的肾损伤具有保护作用。IL-37是白细胞介素-1（IL-1）细胞因子家族的天然抗炎成员，在人类肾小管上皮细胞中表达，可下调TNF、IL-6和IL-1β等促炎介质。由于小鼠不表达IL-37，研究人员采用表达人IL37b亚型的IL-37转基因（IL-37tg）小鼠，评估其在CaOx肾病高峰期的潜在保护效果。
研究人员通过每日腹腔注射乙醛酸盐（100 mg/kg）诱导CaOx沉积，使用Pizzolato染色和Image J软件对全肾切片进行晶体定量，采用PAS染色进行肾小管损伤半定量评分；利用MediBeacon系统进行经皮肾小球滤过率（transdermal glomerular filtration rate, tGFR）实时测量，并以血清BUN、肌酐和对称二甲基精氨酸（symmetric dimethylarginine, SDMA）验证；通过RT2 Profiler PCR Array和qPCR分析84种炎症相关基因的表达。研究样本来自6–8周龄雄性C57BL/6Jax野生型小鼠和IL-37tg小鼠，所有动物均在SPF条件下饲养，实验经阿尔弗雷德研究联盟动物伦理委员会和纽卡斯尔大学动物护理与伦理委员会批准。
**研究结果**
**乙醛酸盐诱导的草酸钙晶体沉积在第6天达峰并与野生型小鼠肾损伤相关**
通过每日腹腔注射乙醛酸盐，研究人员观察到CaOx晶体沉积在第3、6、9、12天均显著高于对照组，其中第6天晶体数量最多，肾小管损伤评分也最严重；肾损伤分子-1（Kim-1）mRNA表达在第6天达到峰值。BUN和SDMA水平同样在第6天最高。晶体主要沉积在皮髓交界处和髓质区域，肾小管损伤表现为扩张和管型形成。炎症基因芯片分析显示，第6天有46个基因上调超过3倍，确认第6天为晶体沉积、肾损伤和炎症表达的峰值时间点。
**乙醛酸盐诱导的草酸钙肾病导致野生型小鼠肾功能显著下降**
tGFR测量显示，第6天小鼠的tGFR较基线显著降低。BUN和血清肌酐在第6天显著升高，且tGFR与BUN、肌酐呈强负相关，BUN与肌酐呈正相关。CaOx晶体数量和肾小管损伤均与BUN正相关，表明晶体负荷和肾损伤与肾功能受损直接相关。
**IL-37不显著影响CaOx晶体形成模型中的肾损伤**
在IL-37tg小鼠中，乙醛酸盐处理后Il37b mRNA表达显著增加。尽管乙醛酸盐导致两种基因型小鼠体重轻度下降，但IL-37tg小鼠的CaOx晶体沉积量、肾小管损伤评分、Kim-1 mRNA表达与野生型对照组无显著差异。组织学分析显示，无论基因型如何，晶体均沉积于皮髓交界处和髓质，肾小管损伤均定位于皮质，表现为扩张和管型形成。
**IL-37不显著影响CaOx晶体形成模型中的肾脏炎症基因表达**
炎症基因谱分析显示，乙醛酸盐处理的野生型和IL-37tg小鼠中多种炎症基因均出现相似程度的上调。qPCR验证了Cxcl1、Cxcl2、Ccl2和Il6的表达在两种基因型中均较各自对照组显著升高，但IL-37tg小鼠与野生型小鼠之间无显著差异。
**IL-37不显著影响CaOx晶体形成模型中的肾功能**
配对tGFR测量显示，乙醛酸盐处理的野生型和IL-37tg小鼠在第6天tGFR均较基线显著下降，但两种基因型之间无显著差异。BUN、血清肌酐和SDMA水平在两种基因型中均显著高于各自对照组，但IL-37tg小鼠与野生型小鼠之间无显著差异。
**讨论与结论**
该研究成功复制了乙醛酸盐诱导的CaOx小鼠模型，并明确了晶体沉积、肾损伤和炎症表达的峰值时间点。通过全肾切片定量、tGFR实时监测和炎症基因谱分析，研究提升了模型的转化相关性和可重复性。tGFR作为一种无创、实时的肾功能评估方法，与BUN和肌酐变化强相关，可用于纵向监测。炎症谱显示CaOx结石形成伴随强烈的促炎反应，其中Cxcl1、Cxcl2、Ccl2和Il6显著上调。然而，IL-37的转基因表达并未改变晶体负荷、肾小管损伤、肾功能或炎症基因表达。研究人员指出，IL-37在急性炎症模型中表现出保护作用，但在慢性或长期模型中效果有限，可能与其mRNA不稳定、翻译后修饰（如二聚化）以及作为警报素的短时作用有关。此外，IL-37经中性粒细胞弹性蛋白酶或组织蛋白酶S处理后，可通过IL-1R6获得促炎功能。尽管IL-37在疾病高峰期（第6天）未显示保护作用，但该结果仅限于该时间点，IL-37可能在其他阶段（如早期晶体形成或晚期修复）发挥作用。综上，本研究建立的优化平台为未来肾结石机制研究和治疗靶点发现奠定了基础，但IL-37在该模型中的治疗潜力未被证实。
