腎鮞狀結(jié)石成分構(gòu)成的初步研究

李智偉，蔣志強(qiáng)，戴靈芝，黃 凱

（中南大學(xué)湘雅三醫(yī)院：1.泌尿外科；2.疼痛科，長(zhǎng)沙 410013）

泌尿系結(jié)石是泌尿外科常見(jiàn)疾病之一，因泌尿系結(jié)石住院的患者在整個(gè)泌尿系統(tǒng)疾病中占居首位［1-2］。由于結(jié)石種類紛繁復(fù)雜，目前各類結(jié)石的形成的具體相關(guān)機(jī)制尚不清楚，有許多問(wèn)題值得繼續(xù)探討。而結(jié)石成分分析可以鑒定結(jié)石形成的具體成分及比例，可以有助于我們探究結(jié)石形成的機(jī)制和原因。腎鮞狀結(jié)石是一種內(nèi)部由多層環(huán)狀結(jié)構(gòu)所組成的結(jié)石，大量存在于中重度積水的腎盞內(nèi)［3-4］。目前對(duì)于腎鮞狀結(jié)石的研究仍然不夠深入，并且尚未有研究探討鮞狀結(jié)石不同層面環(huán)狀結(jié)構(gòu)的成分及比例差異，這限制了探究在不同形成階段結(jié)石成分及比例變化的病因及可能機(jī)制［5］。因此，在本研究中，我們利用紅外光譜分析對(duì)腎鮞狀結(jié)石的不同層面進(jìn)行成分定量分析，探討鮞狀結(jié)石不同層次成分的構(gòu)成特點(diǎn)，以期從腎結(jié)石的空間構(gòu)象方面對(duì)鮞狀結(jié)石形成的機(jī)制進(jìn)行初步的研究。

1 材料與方法

1.1 結(jié)石標(biāo)本的選取和收集 通過(guò)X 線或CT 等影像學(xué)檢查，篩選出腎盞有中到重度積水且其內(nèi)含有多個(gè)圓形或類圓形結(jié)石的患者。采用經(jīng)皮腎鏡碎石取石術(shù)或腎臟切開(kāi)取石術(shù)將結(jié)石從患腎取出，收集結(jié)石。

1.2 結(jié)石標(biāo)本的制備 通過(guò)上述方法收集到鮞狀結(jié)石52 例。將鮞狀結(jié)石用蒸餾水沖洗干凈，以游標(biāo)卡尺測(cè)量樣本的直徑，隨后將其放入DHG-9030A 電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱在150℃高溫下烘烤12 h，待其自然冷卻后取出鮞狀結(jié)石，用電動(dòng)切割器延中心切割結(jié)石標(biāo)本，將其切成兩半，結(jié)石從中心到外周依次分為核心層、中層和外層（圖1）。將每層剝脫或者用無(wú)菌刀片分離，收集結(jié)石標(biāo)本。

圖1 鮞狀結(jié)石解剖面放大圖

1.3 紅外光譜分析 將壓好的樣品連同內(nèi)套插入分析儀的樣品架，在設(shè)置好的BRUKER ALPHA-T 傅里葉紅外光譜儀測(cè)量圖譜，OPUS 軟件對(duì)圖譜分析，讀出結(jié)石相應(yīng)的成分組成。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 22.0 進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。組間比較采用Kruskal-Wallis test 克魯斯卡爾-沃利斯檢驗(yàn)。P<0.05 為有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

52 例鮞狀結(jié)石中男性患者39 例，女性患者13 例，其中草酸鈣類結(jié)石29 例，占56%、尿酸類結(jié)石17 例，占33%、磷酸鈣類結(jié)石5 例，占9%、胱氨酸1 例，占2%，52 例結(jié)石都為混合性結(jié)石，沒(méi)有純鹽結(jié)石。

2.1 草酸鈣類結(jié)石成分分布及含量的比較 在29 例以草酸鈣成分為主的結(jié)石內(nèi)中外三層中共檢出草酸鈣、無(wú)水尿酸、碳酸磷石灰、尿酸銨、蛋白質(zhì)和六水磷酸鎂銨六種成分，并且它們?cè)谌龑又械姆植急壤町惥哂薪y(tǒng)計(jì)意義（χ2=10.317，P=0.006，表1）。草酸鈣和碳酸磷石灰的含量差異具有統(tǒng)計(jì)意義，內(nèi)層的草酸鈣百分比中位數(shù)低于外層（χ2=15.927，P<0.001），內(nèi)層的碳酸磷石灰百分比中位數(shù)高于中層和外層（χ2=15.329，P<0.001，表2）。

表1 草酸鈣類結(jié)石成分分布

表2 草酸鈣類結(jié)石成分含量

2.2 以尿酸成分為主的結(jié)石 在17 例以尿酸成分為主的結(jié)石的內(nèi)中外三層中，共檢出草酸鈣、無(wú)水尿酸、碳酸磷石灰、尿酸銨、尿酸鈉五種結(jié)石成分，并且它們?cè)谌龑又械姆植急壤町惥哂薪y(tǒng)計(jì)意義（χ2=2.520，P=0.021，表3）。無(wú)水尿酸和尿酸銨的含量差異具有統(tǒng)計(jì)意義，內(nèi)層的無(wú)水尿酸百分比中位數(shù)低于外層（χ2=14.249，P=0.001）；內(nèi)層的尿酸銨百分比中位數(shù)高于外層（χ2=12.964，P=0.002，表4）。

表3 尿酸成分為主的結(jié)石成分分布

表4 尿酸成分為主的結(jié)石成分含量

2.3 胱氨酸結(jié)石與磷酸鈣結(jié)石 1 例胱氨酸結(jié)石與5例磷酸鈣結(jié)石中，磷酸鈣結(jié)石成分主要為一水草酸鈣、二水草酸鈣和碳酸磷石灰，且每層成分含量比例不同，有一顆結(jié)石中含有少量磷酸鎂銨和尿酸銨成分，但都以碳酸磷石灰為主；胱氨酸結(jié)石也不是純鹽結(jié)石，為胱氨酸與一水草酸鈣的混合，且外層與中層內(nèi)層的成分含量比例不同。

3 討論

尿路結(jié)石最常見(jiàn)的成分是草酸鈣［6］。在本研究中，以草酸鈣成分為主的結(jié)石成分占大多數(shù)（56%）。在我們的研究中發(fā)現(xiàn)以草酸鈣成分為主的結(jié)石大部分由草酸鈣+碳酸磷石灰的混合物組成，碳酸磷石灰在核心層多見(jiàn)，草酸鈣成分則在外層分布更豐富，提示碳酸磷石灰可能為草酸鈣結(jié)石的成石核心，也反映出草酸鹽的代謝與磷酸鹽的代謝之間存在密切的聯(lián)系。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)草酸鈣類結(jié)石患者可在其腎乳頭間質(zhì)組織的發(fā)現(xiàn)含鈣斑塊，其主要的成分是磷石灰磷酸鈣成分［7］。在某些病理情況下，草酸鈣晶體在磷石灰磷酸鈣晶體周圍聚集成核，隨后形成以草酸鈣成分為主的結(jié)石［8-9］。因此，碳酸磷石灰成分晶體可能為草酸鈣類結(jié)石的成石核心，是草酸鈣類結(jié)石形成的先決條件。本研究揭示了草酸鈣結(jié)石形成的機(jī)制，可為治療和預(yù)防草酸鈣結(jié)石提供新的思路。

用紅外光譜分析本實(shí)驗(yàn)中的鮞狀結(jié)石碎片，發(fā)現(xiàn)有些結(jié)石碎片被測(cè)定出含有有機(jī)成分蛋白質(zhì)。這是因?yàn)樵诮Y(jié)石的形成中，可能也有基質(zhì)的參與［10］。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，在結(jié)石中除了大部分無(wú)機(jī)物質(zhì)外，還有基質(zhì)的分布，其分布可促進(jìn)結(jié)石的形成［11］?；|(zhì)存在于各種泌尿系結(jié)石中，不同成分的結(jié)石具有不同的基質(zhì)含量。基質(zhì)主要包括骨橋蛋白、非特征性粘蛋白、白蛋白和球蛋白、糖胺聚糖、TammHorsfall 粘蛋白和碳水化合物等?；|(zhì)的無(wú)處不在構(gòu)成了成石的基質(zhì)理論?；|(zhì)可在尿液飽和度較低時(shí)的發(fā)生異質(zhì)成核。當(dāng)它們沉淀在成核晶體上時(shí)，它們被認(rèn)為是使聚集體結(jié)合的橋梁或粘合劑，以及使沉積更多溶質(zhì)的平臺(tái)。因此，尿基質(zhì)是結(jié)石形成的促進(jìn)劑。

本研究發(fā)現(xiàn)尿酸銨在在尿酸結(jié)石中大量分布。尿酸銨的形成通常需要兩個(gè)條件，即尿中存在高濃度的尿酸和高濃度的銨離子［12］。尿路感染是使尿中銨離子增高的主要原因，感染的細(xì)菌通過(guò)細(xì)菌尿素酶分解尿素而使尿中銨離子增加［13］。我們收集的鮞狀結(jié)石標(biāo)本中，尿酸結(jié)石的尿酸銨主要分布于核心層和中層，而外層較少，可能是因?yàn)榻Y(jié)石形成早期發(fā)生尿路感染，導(dǎo)致了尿酸銨在不同層分布的比例不同。因此，積極預(yù)防和治療尿路感染可能會(huì)使減少此類結(jié)石的形成與復(fù)發(fā)。

與其他結(jié)石成分相比，胱氨酸結(jié)石相對(duì)較少見(jiàn)。在本研究中發(fā)現(xiàn)一例胱氨酸結(jié)石，其核心層、中層和外層都不是由純胱氨酸組成，而是與草酸鈣成分混合而成。有研究發(fā)現(xiàn)，多達(dá)40%的胱氨酸結(jié)石可能會(huì)形成混合性結(jié)石，通常與草酸鈣，磷酸鈣或鳥(niǎo)糞石混合，而體外沖擊波碎石可能是胱氨酸結(jié)石成分混合其他結(jié)石成分的原因之一［14］。目前隨著體外沖擊波碎石技術(shù)的普及，這可能是部分胱氨酸結(jié)石中混有其他結(jié)石成分的原因，進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)結(jié)石分析技術(shù)的重要性。

腎鮞狀結(jié)石為混合鹽結(jié)石，各結(jié)石成分組分在結(jié)石各層面中并非均勻分布。在以草酸鈣成分為主的腎鮞狀結(jié)石中，其成石核心是碳酸磷灰石；在以無(wú)水尿酸為主的尿酸結(jié)石中，其成石核心是尿酸銨。