En rolig sak hände på vägen till att upptäcka hur zink påverkar njursten - två olika teorier dök upp, var och en motsäger den andra. Ett:Zink stoppar tillväxten av kalciumoxalatkristallerna som utgör stenarna; och två:Det förändrar ytorna på kristaller vilket uppmuntrar ytterligare tillväxt. Nu kan det sägas - båda teorierna är korrekta som rapporterats i tidskriften American Chemical Society Kristalltillväxt &Design av Jeffrey Rimer, Abraham E. Dukler professor i kemi- och biomolekylär teknik vid University of Houston, som genomförde den första studien för att ge en viss lösning på de olika hypoteserna.

"Det vi ser med zink är något vi inte har sett tidigare. Det bromsar tillväxten av kalciumoxalatkristaller och samtidigt förändrar det kristallernas yta, orsakar defekter i form av sammanväxter. Dessa abnormiteter skapar centra för nya kristaller att kärna och växa, " rapporterar Rimer, som refererar till effekten som ett tveeggat svärd.

Bildandet av njursten är ett patologiskt tillstånd som har ökat i frekvens bland patienter, leder till ett ökat lidande och kraftigt ökade medicinska kostnader.

Även om kalciumoxalatkristaller finns överallt, den mest naturligt förekommande formen av dessa kristaller är kalciumoxalatmonohydrater (COM), den typ som finns vid mänsklig njurstenssjukdom. Tillsammans med COM, njursten är sammansatta av olika hårda avlagringar av oorganiska salter och organiska föreningar (t. proteiner) som kristalliserar eller klibbar ihop i koncentrerad urin. De kan vara allvarligt smärtsamma att passera genom urinvägarna.

I den här studien, Rimer och hans team använde en kombination av in vitro-experiment och beräkningsmodellering för att avkoda effekterna av zink på COM-kristalltillväxt.

"Teknikerna vi använder i vårt labb för att undersöka dessa system gör det möjligt för oss att få en bättre bild och att dekonstruera dessa komplexa system som ett sätt att identifiera nya sätt att förhindra bildning av njursten, ", sa Rimer. "Dessa är möjliggörande verktyg som låter oss förstå på en nästan molekylär nivå hur olika arter i urinen kan reglera kristalltillväxt."

Rimers fynd om zinkens dubbla roll på COM bekräftades av atomkraftsmikroskopmätningar som visar en unik förmåga hos zinkjoner att ändra avslutningen av kristallytor.

Teamet jämförde effekten av zink på COM med liknande joner som magnesium.

"Vi undrade vad som skulle hända om vi använde alternativa joner som vanligtvis finns i urin, som magnesium, och svaret var ingenting. Det hade liten eller ingen effekt, medan zink hade en stor effekt. Detta är en utmärkt demonstration av hur subtila skillnader i naturen hos olika arter påverkar deras interaktion med kristallytor, sa Rimer.