在許多國家的醫(yī)學文化中，最早提及的病就是腎結石，直到現(xiàn)在，它仍然是一種經常復發(fā)的腎臟疾病，發(fā)病率高，住院、治療和失業(yè)成本高昂。所以
在過去的 40 年中，女性和男性的腎結石終生患病率增加了兩倍以上，現(xiàn)在每 10 名女性和每 5 名男性中至少有一位被診斷一次泌尿系結石。
腎結石是因腎臟中鹽的溶解和沉淀之間的不平衡而發(fā)展起來。腎結石和尿石癥這兩個術語通常是腎結石疾病的同義詞或與其他疾病一起使用用于描述泌尿系結石的解剖位置的術語。無論最終在尿路哪里發(fā)現(xiàn)結石，在成人中，它們幾乎總是首先出現(xiàn)在腎臟中。不管是輸尿管結石，還是膀胱結石。不同的結石類型，可能會有不同的病因，事實上明確結石的類型是治療和預防腎結石的核心。 有一句著名的格言：“給我你的結石，我會告訴你，你是誰！”。
一、為何需結石成分分析
獲取的每一枚腎結石均應給予重視，如果你患有結石，并有臨床癥狀，首先你需對尿液進行檢查，尤其是對尿液的內容物進行篩選。尿中最常見的凝結物，有可能就是結石的早期形式，或結石所致尿路損傷或炎性反應物或繼發(fā)性的感染物，因此需要對這些凝結物進行收集，并進行分析。 結石的類型可能會隨著時間的推移而發(fā)生改變，說明同一位患者，不同的時間里的結石的病因則不同或多種病因并存，因此，因該不遺余力地去獲取不同時期的結石進行成分分析，或者獲取過去曾經所做的結石成分的報告。
結石的分析通常使用紅外光譜 (IR) 或 X 射線衍射方法。腎結石樣品在容器中被干燥后，送到分析實驗室，即沒有任何添加劑，如福爾馬林或酒精。在紅外光譜中，腎結石的粉末樣品與溴化鉀混合并壓制成晶瑩剔透的薄片 。通過紅外光，在 2.5 - 25 μm 的波長范圍內測量。參考光譜可用于大量結石成分分析后進行光譜的對照（表 1 ）?？梢赃M行結石的定性和（半）定量分析。X 線衍射是指通過X 線在晶格上發(fā)生衍射，衍射是結晶物質的特征，可用于腎結石分析。在 X 線衍射儀中照射腎結石粉末樣品，并根據衍射圖中的特征線，可以識別單個結石成分。使用 X 射線衍射還可以對 10 種不同成分的復雜腎結石進行定量分析。
在成人腎結石分析中，約 80% 的是含鈣結石，其中包括一半至三分之二的病例為草酸鈣、 10-20% 的磷酸鈣，后者在妊娠期的發(fā)生率高達 75%。尿酸結石的發(fā)生率為 9-17%，鳥糞石為 2-4%，胱氨酸為 1%。 結石分析通常顯示不止一種結石成分?？梢愿鶕l(fā)現(xiàn)的主要成分來定，例如當草酸鹽或磷酸鹽含量 > 50%時，也可以根據某些單個成分的存在（例如，任何鳥糞石或胱氨酸含量定義結石為鳥糞石或胱氨酸結石）或根據所有個體的平均百分比分布來確定相應結石組中的成分。最常見的雙組分組合，即不到三分之一的患者，是以一水草酸鈣為主要成分，二水草酸鈣為次要成分的組合。
二、結石如何形成？
在過飽和溶液中， 尿液是部分電離的有機和無機物質混合的水溶液。在尿液中結晶能否生長取決于它們在體溫下的溶解度和濃度。如果兩個離子超過對應于溶度積的飽和濃度，則生成的鹽會結晶并形成一個晶灶，以便于進一步結合晶體。腎結石形成的促進劑包括形成腎結石的離子，尤其是鈣、草酸鹽、磷酸鹽、尿酸鹽、銨和胱氨酸。對于溶解在尿液中的許多物質，還假設它們會影響初始結晶和晶體生長以及晶體彼此的聚集和/或與腎臟表面上皮的粘附。
水是腎結石形成的抑制劑， 尿液中最重要的結晶抑制劑是水。隨著尿液量的增加，溶解在尿液中的潛在結石顆粒的濃度則會降低。尿流量增加，會越來越多地沖走已經形成的尿液結晶，使其無法繼續(xù)生長。
當離子溶解在純水中時，在超過其飽和度后會再次沉淀，但由于尿液中存在抑制劑，這些離子仍可保持在溶液中。尿液中的結晶形成的抑制劑是檸檬酸鹽，它能夠通過形成高度可溶的復合物將鈣保持在溶液中，從而使鈣保持在溶液中。不再可用于形成微溶鹽。從生理上講，人體中高達 70% 的尿鈣與檸檬酸鹽結合。檸檬酸鹽從血漿通過游離腎小球濾過進入原尿，而腎小管分泌物通常不參與尿液中檸檬酸鹽的排泄。在近端腎小管，大多數檸檬酸鹽被重新吸收，進入線粒體檸檬酸鹽循環(huán)并在產生能量的同時代謝為二氧化碳/碳酸氫鹽和葡萄糖。大約 10-35% 的檸檬酸過濾后，最終隨人體尿液排出。腎臟對尿液的檸檬酸清除率通常會隨著代謝性酸中毒而降低，而在存在代謝性堿中毒時會增加。
低尿 pH 值時，可以導致低檸檬酸尿癥，例如由于高氯血癥性代謝性酸中毒的慢性腹瀉中的腸堿丟失，以及堿性尿 pH 值，例如長期使用 Arboanhydra 抑制劑乙酰唑胺治療青光眼，全身性酸中毒和由此導致的細胞質近端腎小管細胞酸中毒。此外，在沒有全身性代謝性酸中毒的情況下也可能發(fā)生低檸檬酸尿癥，例如慢性腹瀉，細胞內酸中毒導致的低鉀血癥，以及運動能力受限的情況，腎臟酸化尿液功能障礙。通常，腎結石患者找不出導致低檸檬酸尿癥的具體原因。
尿酸結石
尿酸結石 （2,6,8 三羥基嘌呤）存在于人體尿液中，是嘌呤代謝的終產物。人體所產生的尿酸約有三分之二通過尿液排出體外。尿液中的 pH 值對尿酸的溶解度有決定性影響，并與其第一酸解離常數 (pKa) 相關，即 5.5。尿酸的第二個酸解離常數 (pKa) 為 10.3，與人尿無關。在 pH 值為 5.5 時，尿酸的一半解離為難溶性尿酸，另一半解離為溶液中易溶的尿酸鹽陰離子。如果 pH 值變得更酸，難溶部分升高，尿液中的尿酸會變得過飽和，相反，當尿液變得更堿性時，尿酸的易溶部分增加。在 pH值>6.5， 尿酸幾乎完全可作為尿酸鹽使用。尿液pH值為4.5，尿酸鈉的溶解度僅為80mg/l，尿液pH值為7，則為1000mg/l。因此，生理上存在的尿酸量（每天高達 800 毫克（4760 微摩爾））實際上可以完全溶解在 1 升 pH 值為 7 的尿液中。
尿酸結晶沉淀的促進劑是尿液的 pH 值，即使在沒有高尿酸尿癥的情況下，它也可以促進尿酸結石的形成。低尿液 pH 值也會促進胱氨酸晶體的沉淀。堿性尿液 pH 值 > 7 反過來促進磷酸鹽沉淀，形成透鈣磷灰石、碳酸鹽磷灰石和鳥糞石。尿液 pH 值升高是由一系列細菌引起的，這些細菌使用尿素酶將尿素分解成氨，氨又反過來在水溶液中作為弱堿。結果銨離子是形成感染性結石鳥糞石的促進劑和一部分，可形成腎盂傾倒結石的大小。
繼發(fā)性高草酸尿癥
繼發(fā)性高草酸尿癥是尿液中草酸排泄量高的最常見原因。尿液中的草酸鹽可能來自食物。腸道吸收的草酸鹽在人體新陳代謝中沒有已知的功能，機體試圖通過尿液排出它，在尿液中可以形成草酸鈣晶體。無論是在食物中以結合形式還是未結合形式，腸道吸收的草酸鹽量取決于與食物一起消耗的總量。草酸鹽已經以草酸鈣的形式結合在食糜中，與游離形式相比，其腸道吸收較少，大部分隨糞便排出體外。在諸如炎癥性腸病和減肥干預等變化中，會導致脂肪和膽汁酸的吸收不良。這些增加了草酸鹽腸壁的滲透性并與之結合
增加的鈣，這增加了腸腔中草酸鹽的游離形式。在最近發(fā)表的一項回顧性分析中，Rouxen 胃手術后，癥狀性腎結石的發(fā)生率增高 (122/1503, 8.12%) 是無胃切除術 (11/299, 3.68%) 的兩倍以上，而且草酸尿癥的發(fā)生率也顯著升高（0.91 ± 0.54 mmol/天對比 0.40 ± 0.11 mmol/天）。也有懷疑是腸道菌群的問題，抗菌減少了形成降草酸桿菌的細菌，該細菌可以使用草酰輔酶 A脫羧酶分解草酸鹽
原發(fā)性高草酸尿癥
1-3 型原發(fā)性高草酸尿癥是常染色體隱性遺傳的代謝紊亂，是含草酸鹽腎結石的罕見原因。乙醛酸代謝的肝酶活性降低或完全缺失導致尿液中草酸的排泄量大多> 1.5 mmol /天。大多數情況下存在的 1 型會影響乙醛酸氨基轉移酶 (AGT)，該酶將乙醛酸代謝為甘氨酸。在類型 2 中，它影響酶 GlyoxylatReduk tase / 羥基丙酮酸還原酶 (GRHPR)，將乙醛酸代謝為乙醇酸，在 3 型中，酶 4hydroxy2ketoglutarate 醛縮酶 (HOGA1) 進一步代謝由羥脯氨酸形成的 4hydroxy2oxoglutarate 為丙酮酸。在 1 型中，草酸的高排泄通常與乙醇酸的排泄增加有關，而在 2 型中，乙醇酸在尿液中的含量仍然很低，并且 在尿液中發(fā)現(xiàn)L 甘油酸的水平升高。所有三種形式的共同點是早在兒童時期就發(fā)生含草酸鹽的腎結石，并且在草酸鹽在各種器官和組織中的積累以及腎結石和腎鈣質沉著癥以及腎外腎病的腎臟表現(xiàn)方面具有非常不同的表現(xiàn)。
Randall 斑
形成草酸鹽結石的機制是通過形成所謂的 Randall 斑塊。Alexander Randall 早在 1940 年代就在對數千個腎臟進行尸檢的基礎上發(fā)現(xiàn)并發(fā)展了 Randall 斑塊。據此，磷酸鈣晶體沉淀在腎乳頭的間質中，在亨勒氏袢的上升細段的基底膜區(qū)域，在間質中移動到乳頭的尖端，在那里它們穿過上皮層
使Randall 斑變得可見，稍后也可以在內窺鏡下顯示。草酸鈣晶體會積聚在這些斑上。事實上，后來在一系列超過 30,000 顆草酸鹽結石中，發(fā)現(xiàn)超過三分之一的結石具有腎乳頭狀突起，并在中央積聚磷酸鈣 。 因此，Randall 斑塊的形成是草酸鹽結石形成的基礎，它附著在腎上皮細胞上，在很大程度上不受尿液流動的干擾。
透鈣石形成
透鈣石形成的可能機制涉及在腎臟集合管末端中的碳酸磷灰的阻石，作為透鈣石結晶的巢穴，并在腎結石形成的早期階段將其固定在適當的位置 。使用微型計算機斷層掃描在來自 8 名患者的 25 顆透鈣磷石中顯示了由此產生的 3D 結石結構。
胱氨酸結石
胱氨酸結石是胱氨酸尿癥的臨床表現(xiàn)，這是一種遺傳性疾病，腎臟近端小管和空腸中的氨基酸轉運蛋白對二元氨基酸鳥氨酸、精氨酸、賴氨酸和胱氨酸的重吸收減少 。在臨床上，胱氨酸尿癥是由不同的突變引起的，并顯示出很大的臨床變異性。只有胱氨酸排泄增加具有臨床意義，而尿液中其他三種氨基酸的排泄增加則無關緊要，因為只有胱氨酸難溶于水。隨著尿液 pH 值的降低，胱氨酸在尿液中的溶解度繼續(xù)降低。從> 300 mg / l 的濃度開始，胱氨酸晶體在尿液中形成，具有典型的六邊形形狀。人體中的胱氨酸排泄量通常> 600 毫克/天。
硅石
二氧化硅在腎結石中很少發(fā)現(xiàn)，它的發(fā)生與攝入三硅酸鎂有關，三硅酸鎂加入牛奶中，可使牛奶變稠，被給予幼兒，成人長期使用高劑量含硅抗酸劑以防止胃食管反流，這些均可能引起 二氧化硅結石。2020 年 10 月，在以三硅酸鎂為活性成分的抗酸劑在人體用藥物中獲批 [17]。明顯更多的批準藥物含有二氧化硅作為賦形劑。胃腸道攝取后，可以在血液和尿液中測量增加的硅含量。在含有硅的腎結石中，發(fā)現(xiàn)了一種有機基質，還有一定比例的草酸鈣和磷酸鹽，并且發(fā)現(xiàn)了硅結石的存在與蛋白質含量及pH值之間的一定聯(lián)系。
三、影響結石形成的因素？
草酸鈣是一種難溶性鹽，當草酸和鈣過飽和并形成化合物時，會在尿液中形成 草酸鈣結晶。在顯微鏡下，尿液中的草酸鈣晶體為具有典型圓形或橢圓形和中央凹痕的一水草酸鈣或具有典型雙錐體形狀的二水草酸鈣 。實驗室規(guī)定尿液中草酸鹽的每天排泄量<0.5 mmol，鈣的排泄量每天<7.5 mmol。如果每天排泄 2 升尿液，這相當于平均尿液濃度 <0.25 mmol / l 草酸鹽和
<3.75 mmol/L 鈣。由于鈣的摩爾濃度通常是草酸鹽的十倍以上，因此通常不健康的人的尿液中通常會含有過量的鈣，以便與草酸鹽形成草酸鈣。在尿液樣本中，可以顯示兩者的濃度顯著影響草酸鈣晶體的出現(xiàn) 。在草酸鹽濃度 <0.3 mmol/l 和鈣濃度 <3.8 mmol/l 時出現(xiàn)晶體的概率 <30% 和 <20%。相反，從尿液中草酸鹽濃度 > 0.5 mmol / l 或鈣濃度 > 8 mmol / l 時，晶體的概率增加到 > 70%。尿液中鈣與草酸鹽的比例也對形成草酸鈣的一水合物或二水合物形式有重大影響。比率<5，見于高草酸尿癥和深度鈣化，幾乎無一例外地形成一水草酸鈣晶體，而比率>14，有明顯的高鈣尿癥，并且沒有
疼痛至輕度增加的草酸尿幾乎完全形成二水草酸鈣晶體。
尿液中游離鈣離子的濃度因與檸檬酸鹽形成可溶性復合物而降低。檸檬酸是一種三元羧酸，pKa值分別為3.13、4.76和6.40，中性或堿性尿中的三價檸檬酸比酸性尿中的二價檸檬酸能更有效地絡合鈣[10]。二水草酸鈣晶體主要是在高鈣水平的情況下形成，當在堿性尿液 pH > 6.5 時，則形成顯著降低。盡管鈣與草酸鹽形成的結晶不直接取決于尿液的 pH 值，但是當尿液 pH 值高時，檸檬酸鹽的活性會降低。
除了直接形成尿酸鹽結石外，尿酸還在高尿酸性草酸鈣結石的病理實體中起到促進作用。高尿酸尿癥會導致草酸鈣晶體沉淀，而在由此產生的結石中檢測不到尿酸本身。 此外，大量的結石調節(jié)蛋白如纖連蛋白、基質蛋白、腎鈣素（骨鈣素）、白蛋白、骨橋蛋白、尿調節(jié)蛋白等可參與草酸鈣晶體的形成。這些蛋白質在 StoneMod 數據庫中得到不斷編譯，該數據庫可在線免費訪問。
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Und welcher Steintyp sind Sie?
Formen, H?ufigkeit, Pathogenese und spezifische Ursachen
von Steintypen
Nasser Abdalla Dhayat
Universit?tsklinik für Nephrologie und Hypertonie, Inselspital Bern
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