Hsiao-Jen C. The role of Randall plaques on kidney stone formation[J]. Translational Andrology & Urology, 2014, 3(3):251-254.
兰德尔斑块在显微镜下是一种钙盐斑块，沉积在肾乳头的间质组织中。这些斑块被认为是泌尿系结石形成的初始病灶。兰德尔斑块数量较多，是特发性草酸钙结石患者所独有的。尽管兰德尔斑块可以在其他结石成分患者中找到，但仅有对特发性草酸钙结石患者肾乳头斑块上结石过度生长机制进行了较为详细彻底的研究。钙化常位于亨利环的基底膜上，并于此处通过间质扩散到尿路上皮，矿物沉积物是单独的层压颗粒，其中晶体和有机基质的层压区域彼此重叠。
在间质中，沉积物颗粒似乎与胶原束融合，在有机液体中形成晶体岛的合胞体。由于尿路上皮的完整性受到破化，兰德尔斑暴露于尿液中。兰德尔斑直接暴露于尿液的结果是其表面将被尿液有机分子覆盖，包括骨桥蛋白，Tamm Horsfall蛋白，兰德尔斑的表面因接触过饱和的尿液，其表面可生成晶体，并且基质和晶体相交替，最终结晶从基质架构中逸出，晶体向外延伸至尿液中去，并形成草酸钙结石。兰德尔斑在结石形成中起着重要的作用，是特发性草酸钙结石患者形成肾结石的先决条件。
前言
泌尿系统的重要功能是维持正常体液的组成和容量;维持正常体液的组成和容量主要是通过肾小球的滤过，肾小管重吸收，以及肾小管分泌可溶性物质及血液中的可滤过物质来完成的。通过这种方式，尿液中主要成分含有水，电解质，矿物质，氢离子，蛋白质代谢的终产物，以及对代谢，能量需求或身体结构无用的其他化合物。 在正常情况下，尿液不会含有固体颗粒（结石）。为什么人类患有泌尿系结石？ 虽然追溯至7000年前，在人类遗骸中就已发现了尿结石，但是结石形成的根本病因仍然是个谜。
肾结石形成的理论
肾结石是指在肾脏集合系统内形成的固体结石。这些结石都是从晶体逐渐增大形成的，常见的主要成分有一水草酸钙、二水草酸钙、碳酸钙、尿酸、胱氨酸等以及部分残存有机物，可以是由其中的一种或两种甚至是多种混合而组成。虽然泌尿系结石形成的确切发病机制尚不清楚，但多数学者均认为它与晶体的形成有关，尤其是在早期阶段。尿液中的晶体来自晶核的形成，晶核的形成是在过饱和尿液中，这也是尿液成分从液相转变为固相的初始步骤。晶核将相互结合形成较大的颗粒。此过程称为结晶的凝聚或聚集。晶体的生长是通过聚集和外延的方法，这种生长是一种晶格在另一种大小相似的晶格上生长的过程（2）。尿液中的多种无机及有机成分、促进剂和抑制剂以及所有参与调节本就已经复杂的结石形成的因素之间，可以相互作用。这些晶体颗粒的大小能够达到集合管的内径或甚至大于集合管的内径，从而滞留于集合管内（3）。通过晶体与肾脏上皮细胞相互作用的机制，聚集的颗粒可以粘附于上皮细胞，或者可能因为解剖学的异常而无法排出，例如肾小管或输尿管肾盂交界处阻塞。无论哪种方式，这些颗粒都可能生长成为临床上显著的结石，这些结石可能无法自行通过泌尿道排出。
兰德尔斑
如果成核晶体被尿液冲刷出去，这些晶体就不会导致尿结石形成。因此，晶体滞留是一个关键因素。如果晶体生长的大小在肾小管中无法排出或它们在排泄之前粘附到尿道上皮上，则会导致晶体滞留。晶体保留的最早证据是Randall于1937年在肾乳头中发现了上皮下沉积的钙盐晶体，这些钙盐晶体是肉眼可见斑块（4,5）。兰德尔在他进行尸检时使用放大镜检查了尿结石。他发现这些结石的表面有高度结晶形成，同时也有部分表面光滑但伴有点状凹陷，这些常常是结石形成时附壁的地方。然后，他使用X射线照片研究了小结石的定位，并得出结论并证实这种早期结石阴影部分最先发生于肾小盏上。这些发现引起了他对肾乳头病变的关注。他描述了乳头尖端附近有奶油色区域的病变。并通过显微镜观察到钙质斑块沉积在肾乳头的间质组织中，而绝对不是在肾小管内。兰德尔认为肾乳头是结石形成的原发部位，这与尿液潴留、感染、维生素缺乏或甲状旁腺功能亢进等并无关系。他提出这些钙化沉积物起源于受损的肾小管上皮细胞和基底膜，后逐步侵蚀至尿集合系统。这些斑块，现在被称为兰德尔斑块，被认为是泌尿结石形成的一个病灶（6,7）。在解剖尸体中，肾单位的乳头状钙化斑块的发生率为17％（4）。Stoller等人通过使用高分辨率射线照相技术，在57％的尸肾放射学影像中证实了乳头状钙化（7）。同时还发现高血压病史和乳头钙化发生存在一定的相关性。在分析肾结石的胆固醇含量和文献回顾的基础上，他们提出了一个涉及血管方面病因的原发性结石形成的新假说。为了进一步研究肾乳头钙化与尿结石形成之间的关系，他们总结了内镜下Randall斑块的存在，模式和分布（6）。该研究揭示了斑块的发生率因结石的主要成分不同而相异。此外，草酸钙和磷酸钙结石患者的肾乳头斑块发生率分别为88％和100％，明显高于没有尿路结石病史患者的43％（6）。这些研究结果表明，肾乳头斑块的存在与肾钙结石有关，这将有助于明确含钙尿结石的发病机制。
Randall’s斑的特征
Randall’s斑始发于髓袢（Henle环）细段肾小管上皮细胞的基底膜上。现在关于Randall’s斑的理解主要得益于数项电子显微镜的观察结果。钙化开始基本都是位于Henle环的基底膜中，逐渐从中延伸到肾脏髓质的间质中（8）。Stoller等人通过对尸肾进行高分辨率X线成像分析发现，上皮下的Randall's斑与肾内直小血管及集合管密切相关（7）。Evan等人亦报道Henle环中细段的基底膜是Randall斑块的原始形成部位，并且后续通过间质扩散到尿路上皮（8,13-15）。Bushinsky认为这是合理的，并提出了一系列事件来试图解释它，包括膳食中钙能增加Henle环中的钙的输送，
髓质逆流机制将从Henle环升支粗段的吸引的钙进行浓缩，并运送到高渗性肾乳头中，肾直小血管中钙浓度的增加，可以使间质中钙不被移除，血清钙增加可以刺激钙受体，减少集合管对水的重吸收。氢离子的定向转运至集合管会增加间质的碱化，降低磷酸钙复合物的溶解度，因胃液分泌异常而导致的肾直小血管内PH或者是全身范围内PH增加，会使得髓质间质中的碳酸氢盐下降减少。髓质间质中的pH增加，降低了磷酸钙复合物的溶解，并且细胞外基质蛋白提供了异质成核的位点（9,16）。
在基底膜内，矿物沉积物是单独的分层颗粒，其中晶体和有机质区域彼此重叠（8,14,15,17,18）。单个颗粒中的矿物质主要是磷酸钙（8,15）。在晶体基质交界处，发现了骨桥蛋白（15,19），同时发现间a-胰蛋白酶分子的重链3位于基质中（15,20）。 在间质中，颗粒似乎在胶原束上融合，然后在有机物中形成晶体聚集岛中的多核晶体（15,17,18）。在特发性草酸钙结石形成者的肾活检中没有发现细胞损伤，炎症，间质纤维化或管内晶体沉积的证据（15,21）。生理性钙化过程主要常见于细胞外骨基质，软骨和牙齿，以及异位在软组织中为因损伤和矿物质分布不平衡而出现的钙化。在亨利细环的基底膜中最初形成的兰德尔斑块类似于异位钙化过程。在以前，它被认为是一个被动的过程，但近期的研究报道称它是一个受调控的过程。不同部位的晶体沉积是抑制和促进沉淀作用间不平衡的结果（18,22）。
1937年，Randall注意到一些肾结石附着在肾乳头的间质斑块上（4,5）。随后用内窥镜检查证实了这一发现（17,23）。这些间质斑块（Randall's斑块）似乎是良性钙化过程，因为在肾乳头活检时，未发现组织炎症反应或细胞损伤（15,21）。这主要发生在特发性草酸钙结石中，这些草酸钙结石患者除了家族性高钙尿症之外，并没有全身性疾病。大量的Randall's斑的出现是特发性草酸钙结石者中所独有的，与尿量，尿钙水平和尿液pH值相关，（15,24）同时与随时间变化，结石变化的数量有关（15,25）。虽然Randall的斑块可以在其他结石患者中找到，例如原发性甲状旁腺功能亢进患者中的结石，行回肠造口术或小肠切除术的患者，以及磷酸盐结石患者，但目前仅有对特发性草酸钙结石患者肾乳头斑块上结石过度生长机制进行了较为详细彻底的研究（14）
Evan等人在研究相关机制方面做出了巨大的贡献（8,13-15,17,19-21）。他们发现，当Randall的斑块生长并穿破尿路上皮（由于尿路上皮细胞损伤或细胞死亡）进入尿液中时，暴露的表面将接触并被尿液中分子覆盖，包括骨桥蛋白，Tamm Horsfall蛋白和因尿液过饱和而形成的晶体，从而形成基质、晶体交替覆盖的带状物。在尿液过饱和的驱动下，结晶过程继续进行。最终足够的结晶会脱离基质，而后磷酸钙和草酸钙形成物开始逐渐增多，并占据主导地位。结石在发展的过程中逐渐从部分草酸钙演变为只含有草酸钙。对于草酸钙结石的形成和特发性草酸钙结石的生长，兰德尔斑有着先决条件的重要作用。大约75％草酸钙结石及全部的特发性草酸钙结石形成附着在Randall斑的位置，与此同时，其他肾结石的形成是通过其它途径而实现的（13-15）。
兰德尔斑在结石形成过程中起着重要的作用，是特发性草酸钙结石形成的先决条件。它始于Henle环的基底膜，从中逐渐延伸到髓质间质中。因尿路上皮失去完整性，斑块区域暴露于尿液中。尿液中的分子，骨桥蛋白和Tamm Horsfall蛋白质，以及因尿液过饱和而形成的晶体通过反复覆盖和结晶，与暴露的斑块反应形成基质层和晶体层相互交替的带状物。最终结晶从基质中脱离而出，并向外延伸到尿液空间并开始形成适当的草酸钙结石。虽然兰德尔斑可以在其他结石成分中找到，但它在肾结石形成中的作用可能并没有它在特发性草酸钙结石形成过程中所起的作用大。
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