Jeffrey Rimer, docent i kemiteknik vid University of Houston, var huvudförfattare till studien, som publicerades den 8 augusti i online-utgåvan av Nature. Arbetet ger de första bevisen för att föreningen hydroxycitrat (HCA) är en effektiv hämmare av kalciumoxalatkristalltillväxt som under vissa förhållanden faktiskt kan lösa upp dessa kristaller. Forskarna förklarar också hur det fungerar.
Fyndet är resultatet av en kombination av experimentella studier, beräkningsstudier och studier på människor, säger Rimer.
Njursten är små, hårda mineralavlagringar som bildas inuti njurarna och drabbar upp till 12 procent av männen och sju procent av kvinnorna. Högt blodtryck, diabetes och fetma kan öka risken, och den rapporterade förekomsten ökar.
Preventiv behandling har inte förändrats mycket under de senaste tre decennierna. Läkare säger till patienter som löper risk att utveckla stenar att dricka mycket vatten och undvika livsmedel som är rika på oxalat, till exempel rabarber, okra, spenat och mandlar. De rekommenderar ofta att man tar citrat (CA), i form av kaliumcitrat, ett tillskott som kan bromsa kristalltillväxten, men vissa människor kan inte tolerera biverkningarna.
Projektet växte fram ur ett preliminärt arbete som utfördes av samarbetspartnern John Asplin, en nefrolog vid Litholink Corporation, som föreslog HCA som en möjlig behandling. HCA är kemiskt lik CA och finns även som kosttillskott.
”HCA är lovande som en potentiell terapi för att förebygga njursten”, skriver forskarna. ”HCA kan vara att föredra som terapi framför CA (kaliumcitrat).”
Förutom Rimer och Asplin är Giannis Mpourmpakis och hans doktorand Michael G. Taylor från University of Pittsburgh, Ignacio Granja från Litholink Corporation och Jihae Chung, en doktorand från UH som arbetar i Rimers laboratorium, författare till artikeln.
Den direkta studien av CA och HCA visade att även om båda föreningarna hämmar tillväxten av kalciumoxalatkristaller var HCA mer potent och uppvisade unika egenskaper som är fördelaktiga för utvecklingen av nya terapier.
Forskarteamet använde sig sedan av atomkraftsmikroskopi, eller AFM, för att studera interaktionerna mellan kristallerna, CA och HCA under realistiska tillväxtförhållanden. Enligt Rimer gjorde tekniken det möjligt för dem att registrera kristalltillväxten i realtid med nära molekylär upplösning.
Chung noterade att AFM-bilderna registrerade att kristallen faktiskt krympte när den utsattes för specifika koncentrationer av HCA. Rimer misstänkte att det första fyndet var en abnormitet, eftersom det är sällsynt att se en kristall faktiskt lösas upp i starkt övermättade tillväxtlösningar. De mest effektiva hämmare som rapporteras i litteraturen stoppar helt enkelt kristallen från att växa.
Det visade sig att Chungs första upptäckt var korrekt. När de väl hade bekräftat att det är möjligt att lösa upp kristaller i övermättade lösningar tittade forskarna sedan på orsaker för att förklara varför det hände.
Mpourmpakis och Taylor tillämpade densitetsfunktionsteori (DFT) – en mycket noggrann beräkningsmetod som används för att studera materialens struktur och egenskaper – för att ta reda på hur HCA och CA binder till kalcium och till kalciumoxalatkristaller. De upptäckte att HCA bildade en starkare bindning med kristallytor, vilket inducerar en påfrestning som till synes lindras av att kalcium och oxalat frigörs, vilket leder till att kristaller löses upp.
HCA testades också på människor, då sju personer tog tillskottet i tre dagar, vilket gjorde det möjligt för forskarna att fastställa att HCA utsöndras via urinen, vilket är ett krav för att tillskottet ska fungera som behandling.
Men även om Rimer sa att forskningen lade grunden för att utforma ett effektivt läkemedel, kvarstår frågor. Långsiktig säkerhet, dosering och ytterligare försök på människor behövs, sade han.
”Men våra första resultat är mycket lovande”, sade han. ”Om det fungerar in vivo, i likhet med våra försök i laboratoriet, har HCA potential att minska incidensen hos personer med kronisk njurstenssjukdom.”
.