Effets protecteurs de la quercétine sur les dommages épithéliaux tubulaires induits par le stress oxydatif dans le modèle expérimental d'hyperoxalurie chez le rat

Mar 22, 2022


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Résumé: Contexte et objectifs : Les plus courantscalculs rénauxsont des calculs de calcium et les calculs d'oxalate de calcium (CaOx) sont le type le plus courant de calculs de calcium. L'hyperoxalurie est un facteur de risque essentiel à la formation de ces calculs.Quercétineest un polyphénol avec des effets antioxydants, anti-inflammatoires et de nombreux autres effets physiologiques. Le but de cette étude était d'étudier l'effet protecteur de la quercétine dans la néphrolithiase induite par l'hyperoxalurie. Matériels et méthodes : des rats mâles Wistar-Albinos pesant 250-300 g (n=24) ont été randomisés en trois groupes : contrôle (n=8), éthylène glycol (EG)(n{{6 }}), et EG plus quercétine (n=8). Une solution d'eau EG à 1 % a été administrée à tous les rats, à l'exception du groupe témoin, sous forme d'eau potable pendant cinq semaines. Une solution de quercétine-eau a été administrée au groupe EG plus quercétine par gavage oral à une dose de 10 mg/kg/jour. Les niveaux de malondialdéhyde (MDA), de catalase (CAT), d'urée, de calcium et d'oxalate ont été analysés dans des échantillons de sang et d'urine. Bilans histopathologiques et analyses immunohistochimiques pourstress oxydatifetinflammationles indicateurs p38 mitogen-activated protein kinase (p38-MAPK) et le facteur nucléaire kappa B (NF-kB) ont été effectués sur des tissus rénaux. Résultats : Les taux de MDA étaient significativement plus faibles dans le groupe traité à la quercétine que dans le groupe traité à l'EG (p=0.001). Bien que les niveaux de CAT aient été plus élevés dans le groupe traité par la quercétine que dans le groupe administré par EG, ils n'étaient pas significativement différents entre ces groupes. L'expression de p38 MAPK était significativement inférieure dans le groupe traité à la quercétine que dans le groupe EG (p<0.004). there="" was="" no="" statistically="" significant="" difference="" between="" the="" quercetin="" and="" eg="" groups="" in="" terms="" of="" nf-kb="" expression.="" conclusions:="" we="" conclude="" that="" hyperoxaluria="" activated="" the="" signaling="" pathways,="" which="" facilitate="" the="" oxidative="" processes="" leading="" to="" oxalate="" stone="" formation="" in="" the="" kidneys.="" our="" findings="" indicated="" that="" quercetin="" reduced="" damage="" due="" to="" hyperoxaluria.="" these="" results="" imply="" that="" quercetin="" can="" be="" considered="" a="" therapeutic="" agent="" for="" decreasing="" oxalate="" stone="" formation,="" especially="" in="" patients="" with="" recurrent="" stones="" due="" to="">

Mots clés: Oxalate de calcium; hyperoxalurie; stress oxydatif; quercétine

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1. Introduction

La formation de calculs urinaires implique plusieurs facteurs, notamment la concentration d'ions provoquant la formation de calculs, le pH de l'urine, les débits urinaires et l'anatomie des voies urinaires[l]. Environ 75 % des calculs rénaux sont des calculs calciques, et les calculs d'oxalate de calcium (CaOx) sont les calculs calciques les plus couramment rencontrés [2,3]. On sait que l'hyperoxalurie est un facteur de risque essentiel à la formation de ces calculs. L'augmentation résultante de la concentration d'oxalate urinaire induit la formation de calculs via les ions calcium et oxalate pour former des cristaux de CaOx à pH physiologique. Il a été démontré que la concentration excessive d'oxalate endommage les cellules des tubules rénaux via les radicaux libres d'oxygène et l'augmentation de la peroxydation lipidique et que ce processus facilite à la fois la formation de cristaux de CaOx et leur fixation à l'épithélium tubulaire rénal [4,5].

Malgré les améliorations du traitement des calculs rénaux, des taux de récidive de 10 % en un an, 35 % en cinq ans et 50 % en dix ans ont été signalés pour les calculs d'oxalate de calcium [6,7]. Ces taux de récurrence élevés ont conduit les chercheurs à explorer des méthodes préventives potentielles pour la récurrence des calculs de CaOx [6-8].

Quercétineest un flavanol présent dans divers aliments, notamment les noix, le vin, les graines et certains fruits et légumes [8]. En plus de ses puissantes activités antioxydantes, anti-radicalaires et anti-inflammatoires, il possède également des activités antibactériennes, antivirales, gastroprotectrices et immunomodulatrices [8-10].

Une augmentation du stress oxydatif a été montrée chez les patients souffrant de calculs rénaux [11]. En tant que tel, un risque plus faible de néphrolithiase a été rapporté chez les patients ayant des niveaux élevés d'antioxydants que ceux ayant de faibles niveaux d'antioxydants [12]. Il a été montré que les plaques de Randall, dont on pense qu'elles se forment en raison du stress oxydatif, ont un rôle essentiel dans la récurrence des calculs de CaOx [13]. Par conséquent, l'inhibition de la formation de la plaque de Randall et du stress oxydatif peut être bénéfique pour prévenir la récurrence des calculs.

Cette étude a examiné l'effet protecteur possible de la quercétine dans la néphrolithiase et la néphrocalcinose en déterminant son impact sur le stress oxydatif et l'inflammation dans un modèle d'hyperoxalurie chez le rat.

2. Matériels et méthodes

2.1.Animaux

Des rats mâles Wistar-Albinos pesant 250-300 g (n =24) ont été utilisés dans cette étude expérimentale, menée au Süleyman Demirel University Experimental Animal Laboratory. Les rats ont été logés dans une pièce maintenue à 25 ± 1 degré avec une humidité relative de 55 %. Ils ont reçu de la nourriture et de l'eau à volonté. L'étude a été menée après avoir obtenu l'approbation du comité d'examen éthique des expériences sur les animaux de l'Université Süleyman Demirel (numéro d'approbation : 33/01). Toutes les expériences ont été réalisées sur la base des principes éthiques rapportés dans la directive 2010/63/UE de l'Union européenne pour les expérimentations animales.

2.2. Produits chimiques

L'éthylène glycol (EG) a été acheté chez Merck Chemicals (Darmstadt, Allemagne), tandis que la quercétine a été achetée chez Sigma Chemicals (St. Louis, MO, USA).

2.3. Modèle de lithiase induite par l'hyperoxalurie et administration de la quercétine

Les rats ont été divisés au hasard en trois groupes; groupes de contrôle (n{{{{10}}}), EG(n =8) et EG plus quercétine (n =8). Tous les rats, à l'exception du groupe témoin, ont reçu une solution d'eau EG à 1% comme eau de boisson pendant cinq semaines [14]. Une dose de 10 mg/kg/jour de la solution de quercétine-eau a été administrée aux rats du groupe EG plus quercétine par gavage oral. Des échantillons d'urine de vingt-quatre heures ont été prélevés sur les animaux le jour 0 avant l'administration d'EG ou de quercétine et les jours 15 et 30. Les rats ont été anesthésiés à la fin de la période d'expérience de cinq semaines, et des échantillons de sang ont été prélevés de la cave inférieure veine. Ensuite, les rats ont été sacrifiés et les deux reins ont été rapidement excisés. Les reins droits ont été inclus dans 10 % de formaldéhyde tamponné neutre. Les reins gauches ont été lavés avec une solution froide de chlorure de sodium à 0,9 % et stockés à -80 degré jusqu'à homogénéisation.

2.4.Analyses biochimiques

L'analyse des taux plasmatiques d'oxalate a été réalisée par la technique précédemment décrite par Ladwig et al. [15]. Le taux d'oxalate urinaire a été déterminé par le kit enzymatique Trinity Biotech Oxalate (Trinity Biotech pic, St. Louis, MO, USA). La catalase (CAT) est une enzyme antioxydante [10,16]. L'activité catalase a été mesurée par la méthode Aebi [16]. Les niveaux de protéines surnageantes ont été analysés par l'albumine de sérum bovin en utilisant la méthode de Lowry comme décrit dans le protocole standard [17]. Les niveaux de malondialdéhyde (MDA) ont également été analysés puisque le MDA est considéré comme un biomarqueur du stress oxydatif [9]. Les niveaux de malondialdéhyde ont été mesurés par spectrophotométrie selon la méthode proposée par Ohkawa et al. [18]La détection des protéines a été réalisée en utilisant la méthode décrite par Lowry et al. [17]. Les taux de créatinine plasmatique et urinaire ont été mesurés par colorimétrie selon la méthode de Jaffe ; les concentrations plasmatiques d'urée ont été analysées par des méthodes cinétiques-colorimétriques et des réactions d'uréase et de glutamate déshydrogénase. En revanche, les taux de calcium dans l'urine ont été mesurés par un analyseur automatique via Schwarzenbach et la méthode du complexe o-crésolphtaléine. Des échantillons d'urine et de sang chronométrés ont été prélevés pour calculer la clairance de la créatinine. Le volume d'urine (V) a été exprimé en ml, tandis que les taux de créatinine sérique et urinaire ont été exprimés en mg/dl. La clairance de la créatinine a été calculée selon la formule :

Clairance de la créatinine (mL/min)=U(mg/dL)× V(mL/min)/S (mg/dL)[V : volume urinaire (mL/min), U : créatinine urinaire (mg/ dL), S : Créatinine sérique (mg/dL)]

2.5. Analyses histopathologiques

Les reins droits ont été inclus dans du formaldéhyde tamponné neutre à 10 % (Merck-KGaA, Darmstadt, Allemagne). Le traitement des tissus a été lancé après une période de fixation de 24-48 h.Un reinles tissus ont été colorés avec de l'hématoxyline et de l'éosine (H&E) et examinés au microscope optique. Des examens histopathologiques ont été réalisés avec des grossissements de 10×, 20× et 40×, en particulier pour évaluer la congestion vasculaire dans les glomérules médullaires et corticaux, l'intensité de l'infiltration des cellules mononucléaires et les tailles et formes de la lumière tubulaire.

2.6. Analyses immunohistochimiques

Le facteur de transcription nucléaire-kB (NF-kB) et la protéine kinase activée par le mitogène p38 (p38-MAPK) sont les deux principales voies de signalisation au niveau protéique dans la biosynthèse des cytokines pro-inflammatoires [19]. De plus, l'oxalate active sélectivement la voie de signalisation p38-MAPK [20]. Les lames ont été placées dans le récipient d'incubation après blocage. L'anticorps NF-kB/p65 (Santa Cruz, sc-109) a été ajouté à la première section, l'anticorps MAPK/p38 (Santa Cruz, sc-7149) à la deuxième section et un anticorps secondaire( Goat anti-polyvalent, Thermo) a été ajouté aux sections suivantes à des fins de contrôle et maintenu à plus 4 degrés pendant la nuit. Le kit ABCStaining (Santa Cruz, sc-2018) a été utilisé pour le reste du protocole de coloration. Le tissu recouvert de lamelles à l'aide d'Entella a été stocké et séché pour être examiné au microscope optique. Les sections ont été classées comme suit, en fonction de l'intensité de la coloration en microscopie optique, comme dans l'étude de Liu HS et al. [19] :(一)score (score négatif)∶ pas de coloration ;

(plus) score (1 score positif) : léger ;

(plus plus)score (2 scores positifs) : modéré ;

(plus plus plus) score (3 scores positifs) : présence d'une coloration complète.

2.7.Statistiques

L'analyse statistique a été effectuée à l'aide du logiciel Statistical Package for Social Sciences 11.0 (SPSS 11.0). Les valeurs ont été données sous forme de moyennes ± écarts-types. La distribution normale des variables a été testée par un test de Kolmogorov-Smirnov à échantillon unique. Une ANOVA unidirectionnelle a été effectuée et, s'il s'avérait significatif, le test post hoc de Duncan a été utilisé pour évaluer et déterminer les différences entre les groupes. La valeur de p était considérée comme significative lorsqu'elle était inférieure à<>

effects of cistanche:improve kidney function

3. Résultats

3.1. Résultats biochimiques

Les données du groupe d'étude sont présentées dans le tableau 1. Le niveau moyen de MDA du groupe EG était supérieur à celui du groupe témoin, tandis que le niveau moyen de MDA du groupe quercétine était significativement inférieur à celui du groupe EG (p= 0.001) . Il n'y avait pas de différence statistiquement significative entre les groupes en termes d'activité CAT. Dans notre étude, les niveaux de MDA ont été réduits par la quercétine, tandis que l'activité CAT n'a pas été affectée par la quercétine. Les taux d'oxalate urinaire étaient significativement plus élevés dans le groupe EG que dans les autres groupes (p<0.001). however,="" the="" urinary="" oxalate="" levels="" of="" the="" quercetin="" group="" were="" significantly="" lower="" than="" the="" eg="" group=""><0.001). these="" results="" indicated="" that="" quercetin="" reduced="" the="" urinary="" oxalate="" levels,="" which="" were="" increased="" by="" eg="" administration.="" while="" the="" plasma="" urea="" concentration="" increased="" significantly="" in="" the="" eg="" group="" compared="" to="" in="" the="" control="" group,="" a="" statistically="" significant="" decrease="" was="" observed="" in="" the="" quercetin="" group="" compared="" to="" the="" eg="" group=""><0.05). there="" was="" no="" statistically="" significant="" difference="" between="" the="" groups="" in="" terms="" of="" creatinine="" clearance="" and="" plasma="" oxalate="" levels="" (p="">0.05). Bien que la quercétine ait diminué le niveau d'oxalate plasmatique, cela n'était pas statistiquement significatif. La concentration de calcium urinaire était significativement plus faible dans les autres groupes que dans le groupe témoin (p<0.05). however,="" there="" was="" no="" statistically="" significant="" difference="" between="" eg="" and="" quercetin="" groups="" in="" terms="" of="" mean="" urinary="" calcium="" concentrations.="" altogether="" these="" findings="" indicate="" that="" eg="" increased="" urinary="" oxalate="" excretion="" and="" plasma="" urea="" concentration="" and="" decreased="" urinary="" calcium="">

Statistical data of the study groups and Duncan's multiple range test results

3.2. Résultats histopathologiques

Les examens histopathologiques des reins de rats du groupe témoin sous microscopie optique ont révélé des résultats normaux (Figure 1- Contrôle). Des résultats, notamment une congestion des vaisseaux glomérulaires, une infiltration de cellules mononucléaires et un rétrécissement des lumières tubulaires, en particulier dans les tubules proximaux, ont été détectés dans le groupe EG (Figure 1- EG). Des résultats histopathologiques similaires ont été observés dans le groupe de la quercétine, mais ils étaient tous plus doux (Figure 1- EG plus quercétine). Cependant, aucun système de notation n'a été utilisé pour évaluer si cette différence était statistiquement significative.

3.3. Résultats immunohistochimiques

L'impact de la quercétine sur la protéine kinase activée par le mitogène p38 (p 38- MAPK) et le facteur nucléaire kappa B (NF-kB) a été étudié par coloration immunohistochimique des tissus rénaux (Figure 2). La comparaison des groupes en termes de p38-MAPK a révélé que les tissus rénaux des rats du groupe EG étaient colorés de manière significativement plus intense que ceux des rats du groupe témoin (p<0.001). on="" the="" other="" hand,="" p38-mapkstaining="" was="" significantly="" less="" intense="" in="" the="" quercetin="" group="" than="" in="" the="" eg="" group.="" the="" statistical="" analysis="" revealed="" that="" quercetin="" reduced="" p38-mapk="" activity="" significantly="" compared="" to="" the="" eg="" group=""><>

Hematoxylin and eosin (H&E) stain of kidney tissue and histopathological assessment of all groups. Control: Samples with normal kidney tissue structure. Ethylene glycol (EG): (B) Sample with apparent mononuclear cell infiltration in kidney medulla and cortex layers (black arrow), as well as narrowing of the lumen of the tubules (green arrow). (A) Sample with apparent vascular congestion in both medulla and cortical glomeruli (blue arrow). EG + quercetin: (A) In this tissue sample, decreased vascular congestion in both the medulla and cortical glomeruli are observed. (blue arrow). (B) In this tissue sample, decreased mononuclear cell infiltration in renal medulla and cortex layer (black arrow), and a return to normal structure in the lumen of tubules (green arrow) are observed

Une comparaison des groupes concernant l'immunocoloration NF-kB a révélé que les tissus rénaux des rats du groupe EG étaient colorés significativement plus intensément que ceux des rats du groupe témoin (p<0.001). there="" was="" no="" statistically="" significant="" difference="" between="" the="" other="" groups="" in="" terms="" of="" the="" intensity="" of="" nf-kb="" staining.="" altogether,="" these="" findings="" pointed="" out="" that="" eginduced="" the="" p38-mapk="" and="" nf-kb="" activities="" in="" renal="" tissues.="" additionally,="" quercetin="" significantly="" reduced="" p38-mapk="" activity="" while="" it="" had="" no="" significant="" effect="" on="" nf-kb="" activity.="" the="" relevant="" data="" are="" displayed="" in="" table="">

 Statistical data between groups in terms of p38-MAPK and NF-kB (Mann-Whitney test).

re 2. p38-MAPK and NF-kB stain of kidney tissue, and immunohistochemical assessmen

effects of cistanche:adrenal support supplement2

4. Discussion

Malgré les progrès des méthodes mini-invasives pour le traitement de la néphrolithiase, les taux élevés de calculs résiduels et de récidive constituent toujours de graves problèmes pour les patients et les urologues [21]. Par conséquent, des stratégies de traitement médical efficaces sont nécessaires.

Les mécanismes exacts de formation de la pierre n'ont pas été identifiés; cependant, on sait qu'environ 80 % des calculs rénaux contiennent du CaOx et l'une des causes les plus courantes de calculs de CaOx est l'hyperoxalurie [1,22]. L'oxalate est un sous-produit du métabolisme normal, éliminé de l'organisme dans des conditions normales [20]. Dans l'hyperoxalurie. l'oxalate urinaire en excès se combine avec le calcium à pH physiologique et forme des cristaux de CaOx qui s'accumulent dans les reins. Il a été démontré que les cristaux de CaOx endommagent les cellules épithéliales tubulaires rénales et conduisent à la maladie des calculs rénaux [14,20]. Par conséquent, les modèles de rat hyperoxalurie ont été largement utilisés pour imiter la formation de calculs rénaux chez l'homme. Dans ces études, l'EG a été utilisé comme agent inducteur d'hyperoxalurie, comme ce fut le cas dans notre étude [14,20].

Il a été rapporté que la concentration d'oxalate dans l'urine augmentait en deux jours, une hyperoxalurie se développait en trois jours, une cristallurie CaOx se développait en deux semaines et une néphrolithiase CaOx était observée en {{0}} semaines lorsque 0.{{2} } % d'EG a été administré pour induire une hyperoxalurie [14,22]. À la fin de ce processus, les autres facteurs urinaires et la clairance de la créatinine sont restés dans les limites normales, tandis que le pH urinaire et l'excrétion de citrate ont été significativement réduits [14,22]. Dans notre étude, nous avons induit une hyperoxalurie en administrant 1 % d'EG, ce qui a ensuite entraîné des dommages cellulaires dans les cellules tubulaires.

Dans l'hyperoxalurie, l'accumulation de cristaux de CaOx dans la lumière du conduit collecteur de la papille rénale et les dépôts ressemblant à des pierres qui en résultent conduisent à l'obstruction, ce qui ouvre la voie à une détérioration rénale. À la suite de ce processus, les taux sanguins de déchets azotés, tels que l'acide urique, l'azote uréique du sang et la créatinine, peuvent augmenter [22,23]. Dans notre étude, le dysfonctionnement rénal a été démontré par une augmentation marquée des taux d'urée sérique chez les animaux traités par EG. Cependant, le traitement à la quercétine a considérablement réduit les taux d'urée sérique.

La quercétine est une molécule aux puissants effets antioxydants et anti-inflammatoires [24]. On le trouve dans les légumes, les fruits, le thé et de nombreux types d'aliments. En plus d'être le puissant piégeur d'espèces réactives de l'oxygène (ROS), la quercétine augmente la capacité antioxydante plasmatique totale [25,26]. Il a été rapporté dans certaines études que les flavonoïdes réduisent le stress oxydatif dans les cellules tubulaires rénales, empêchent l'accumulation de cristaux de CaOx et réduisent la peroxydation lipidique induite par l'oxalate dans les cultures cellulaires [27,28].

Il est largement admis que le stress oxydatif joue un rôle important dans la formation de calculs rénaux [12,22]. Les cristaux de CaOx s'accumulent dans le tissu rénal conduisant à la synthèse de plusieurs macromolécules qui initient des processus inflammatoires et fibrogéniques. Les espèces réactives de l'oxygène sont très probablement impliquées dans divers événements de signalisation au cours de cette période [14]. Dans les études de culture de cellules épithéliales animales et rénales, la formation de radicaux libres a été montrée en réponse à l'hyperoxalurie et à la formation de cristaux de CaOx [20,22]. Étant donné que les lipides sont les biomolécules les plus sensibles de la membrane cellulaire contre les radicaux libres, la peroxydation lipidique se produit dans les membranes cellulaires [27,28]. La peroxydation lipidique est le principal événement de dommages cellulaires car elle perturbe la structure membranaire et provoque par la suite des dommages cellulaires. Le MDA est un indicateur de peroxydation lipidique ; cela indique également que les ROS sont surproduits [22,29]. Par conséquent, il est utilisé dans l'évaluation de la peroxydation lipidique. Il est connu que les dommages causés par le dépôt de CaOxcrystal et la formation de ROS peuvent être prévenus ou réduits par des antioxydants endogènes tels que la superoxyde dismutase (SOD), la CAT et la glutathion peroxydase (GSH-Px) [20,22,29]. Dans la présente étude, il a été constaté que les niveaux de MDA augmentaient dans un modèle animal expérimental de néphrolithiase hyperoxalurique, qui a été créé avec succès par l'administration d'éthylène glycol. Notre étude a également montré que la quercétine réduisait l'effet d'amélioration du stress oxydatif de l'hyperoxalurie, comme en témoignent les paramètres biochimiques et histopathologiques.

Il est connu que les ROS activent des molécules signal telles que la protéine kinase C (PKC), la kinase N-terminale c-Jun (JNK) et la p38-MAPK [21]. L'activation de ces molécules signal conduit à l'induction de facteurs de transcription NF-kB et de la protéine active-1(AP-1). À la suite de ces événements, l'expression de protéines telles que la protéine chimioattractante des monocytes-1 (MCP-1), l'ostéopontine (OPN), la fibronectine et le facteur de croissance transformant bêta 1 (TGF{{11} }) augmenter [20]. Ces protéines facilitent l'adhésion des cristaux de CaOx et les processus inflammatoires correspondants [20]. Perapen et al. ont rapporté que les voies de signalisation p38-MAPK perturbaient les connexions étroites entre les cellules épithéliales [30]. Ils ont également montré que l'expression des protéines impliquées dans la voie de signalisation p38-MAPK augmentait lors de la formation des calculs d'oxalate de calcium. Il a également été démontré que l'oxalate activait sélectivement la voie de signalisation p38-MAPK, qui avait un rôle essentiel dans la néphrotoxicité de l'oxalate dans les cellules épithéliales rénales humaines [31]. Shiyong Qi et al. ont prouvé que les cristaux de CaOx induisaient l'amélioration des molécules d'adhésion dans les cellules épithéliales tubulaires proximales, et ce processus était médié par la voie de signalisation p38-MAPK [31]. Notre étude a montré que l'oxalate induisait l'activation de p38-MAPK et NF-kB. De plus, nous avons montré que la quercétine réduisait considérablement l'activité de p38-MAPK. Sur la base de ces informations, on peut suggérer que la quercétine peut prévenir la récurrence des calculs de CaOx.

L'étude a certaines limites. La première est qu'il n'y avait pas de groupe témoin ayant reçu de la quercétine seule. Par conséquent, l'effet de la quercétine administrée par voie orale sur la production et l'absorption intestinale d'oxalate n'a pas été clairement évalué. Deuxièmement, l'effet de la quercétine sur l'absorption de l'éthylène glycol n'a pas non plus été évalué. Par conséquent, des recherches supplémentaires sont nécessaires pour clarifier le mécanisme d'action de la quercétine sur l'hyperoxalurie.

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5. Conclusions

Nous concluons que la quercétine inhibe les processus inflammatoires et oxydatifs déclenchés par l'hyperoxalurie dans les tissus rénaux. Étant donné que ces processus conduisent à la formation de calculs de CaOx, la quercétine peut être envisagée dans le traitement médical préventif des calculs de CaOx récurrents. Néanmoins, d'autres recherches expérimentales et cliniques sont nécessaires pour valider nos résultats.

Références

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