È successa una cosa divertente sulla strada per scoprire come lo zinco influisce sui calcoli renali:sono emerse due diverse teorie, l'uno in contraddizione con l'altro. Uno:lo zinco blocca la crescita dei cristalli di ossalato di calcio che compongono le pietre; e due:altera le superfici dei cristalli che incoraggia un'ulteriore crescita. Ora si può dire:entrambe le teorie sono corrette come riportato nella rivista dell'American Chemical Society Crescita e design dei cristalli di Jeffrey Rimer, Abraham E. Dukler Professore di ingegneria chimica e biomolecolare presso l'Università di Houston, che ha condotto il primo studio per offrire una soluzione alle diverse ipotesi.

"Quello che vediamo con lo zinco è qualcosa che non abbiamo mai visto prima. Rallenta la crescita dei cristalli di ossalato di calcio e allo stesso tempo cambia la superficie dei cristalli, causando difetti sotto forma di concrescite. Queste anomalie creano centri per la nucleazione e la crescita di nuovi cristalli, " riferisce Rimer, che si riferisce all'effetto come a un'arma a doppio taglio.

La formazione di calcoli renali è una condizione patologica che è aumentata di frequenza tra i pazienti, portando ad una maggiore quantità di sofferenza e ad un forte aumento delle spese mediche.

Sebbene i cristalli di ossalato di calcio si trovino ovunque, la forma più naturalmente abbondante di questi cristalli sono i monoidrati di ossalato di calcio (COM), il tipo trovato nella malattia di calcoli renali umani. Insieme a COM, i calcoli renali sono composti da vari depositi duri di sali inorganici e composti organici (ad es. proteine) che cristallizzano o si attaccano insieme nell'urina concentrata. Possono essere gravemente dolorosi passare attraverso il tratto urinario.

In questo studio, Rimer e il suo team hanno utilizzato una combinazione di esperimenti in vitro e modelli computazionali per decodificare gli effetti dello zinco sulla crescita dei cristalli COM.

"Le tecniche che stiamo utilizzando nel nostro laboratorio per studiare questi sistemi ci consentono di ottenere un quadro migliore e di decostruire questi sistemi complessi come mezzo per identificare nuovi modi per prevenire la formazione di calcoli renali, " ha detto Rimer. "Questi sono strumenti abilitanti che ci permettono di capire a un livello quasi molecolare come varie specie nelle urine possono regolare la crescita dei cristalli".

Le scoperte di Rimer sul duplice ruolo dello zinco su COM sono state confermate da misurazioni di microscopia a forza atomica che mostrano una capacità unica degli ioni zinco di alterare la terminazione delle superfici cristalline.

Il team ha confrontato l'impatto dello zinco su COM con ioni simili come il magnesio.

"Ci siamo chiesti cosa sarebbe successo se avessimo usato ioni alternativi che si trovano comunemente nelle urine, come il magnesio, e la risposta era niente. Ha avuto poco o nessun effetto, mentre lo zinco ha avuto un effetto importante. Questa è un'eccellente dimostrazione di come sottili differenze nella natura delle varie specie influiscano sulla loro interazione con le superfici cristalline, " disse Rimer.