具有形态特征和溶解度测试的尿液晶体鉴别

Lee AJ, Yoo EH, Bae YC, Jung SB, Jeon CH. Differential identification of urine crystals with morphologic characteristics and solubility test. J Clin Lab Anal. 2022 Nov;36(11):e24707. doi: 10.1002/jcla.24707. Epub 2022 Sep 26. PMID: 36164743; PMCID: PMC9701861.

1. 引言

尿沉渣检查仍然是临床实验室的一项长期任务。使用自动尿液沉降设备，可以部分识别尿液沉淀物，但尿液晶体的准确识别仍然通过训练有素的人员检查显微镜来确定。1单独的未冷藏尿液制剂对于防止磷酸盐和尿酸盐的沉淀至关重要，磷酸盐和尿酸盐可能在冷藏过程中发生并影响晶体的分析。2在临床实验室中准确鉴定尿液晶体既费时又困难。使用发表的照片和溶解度测试来鉴定晶体。然而，可用于非典型晶体的照片有限，并且溶解度测试有时会显示不一致的结果，具体取决于参考文献。3 , 4 , 5

本文通过文献复习和显微镜检查，对临床实验室尿液晶体的鉴别诊断有所帮助，本文通过文献复习和显微镜检查，对尿液晶体进行了改良溶解度试验。

二、肾结石的分类

结晶尿可用于诊断成岩性遗传疾病、鉴定药物晶体、评估与结石形成相关的代谢紊乱以及评估结石复发的风险。 6 由于尿液晶体来源于肾结石，因此有必要了解肾结石的类型，如表所示1. 7 , 8 , 9 如表所示1，应识别并报告正常尿液晶体，因为大多数尿液晶体是在正常尿液中观察到的。因此，有必要熟悉各种类型的正常尿晶体的形状。

表1肾结石的分类

缩写：CaP，磷酸钙;一氧化碳，草酸钙;COD，草酸钙二水合物;COM，草酸钙一水合物;UA，尿酸;尿路感染，尿路感染;紫外线，尿量。

2.1. 尿液晶体

2.1.1. 草酸钙

草酸钙（CO）晶体分为一水合CO（COM，惠韦尔石），CO二水合物（COD，weddellite）和CO三水合物（COT）晶体。COM和COD分别与高草酸浓度和高钙尿症有关。 4 尿液中很少发现COT或Caoxite。 10

COM晶体表现出各种形态，如椭圆形球体，哑铃形（图）1一）、红细胞（红细胞，图1乙）、玫瑰花结、 11 , 12 和细长或狭窄的六边形（图1C).我们观察到棒状的红细胞大小的晶体，它们聚集形成玫瑰花结（图1D).该晶体溶于30%盐酸，不溶于30%乙酸和10%KOH;因此，它被确定为COM晶体。由于文献没有显示棒状晶体，因此该晶体被认为是第一个报道的棒状COM晶体。细长而狭窄的六边形COM晶体通常存在于乙二醇中毒患者的尿液中，例如摄入防冻剂。 13 , 14

图1各种形状的草酸钙晶体：

（A）哑铃形（x400）。（B）红细胞形状（x400）。（C） 窄六边形 （x100）。（四）棒状或花环状晶体（x400）。（E）双锥体形状（x400）（F）十二面体形状（x400）。

COD晶体显示典型的双锥晶体（图）1E）和罕见的十二面体晶体（图1楼).十二面体COD晶体可能被误认为是三磷酸盐晶体，但可以通过观察相交的对角线来区分。在一个人的尿液中同时观察到COM和COD晶体。

2.1.2. 磷酸钙

尿液中通常有两种类型的磷酸钙 （CaP） 晶体：正磷酸钙（无定形碳酸 CaP 和碳帕帕蒂酸盐;数字2一）和刷子（磷酸二钙二水合物;数字2乙).通过光学显微镜（LM）检测的正磷酸钙是有或没有大板的小颗粒。在高pH值（>6.6）和正常钙和磷酸盐浓度的尿液中观察到无定形碳酸盐CaP。 10 刷子晶体表现为尖头端棒，通常形成大聚集体。刷子石晶体形成需要高浓度的钙和磷酸盐。

图2磷酸钙晶体两种：（A）无定形磷酸钙用大板（x100）。（二）刷石，棒状磷酸钙二水合物（x100）。

2.1.3. 三磷酸盐（磷酸镁铵、鸟粪石）

三磷酸盐晶体可出现在中性和碱性尿液中，与产脲酶微生物的上尿路感染有关。脲酶将尿素分解成氨和二氧化碳。三磷酸盐可能提示尿液样本中存在尿素分裂细菌。 6 三磷酸盐晶体类似于棺材盖（图3一）和相框，有时沉淀为大的X形羽毛状或蕨类晶体（图3乙). 6 , 12

图3二磷酸三酯晶体：（A）棺盖形状（x200）。（B）蕨类X形（x200）。

2.1.4. 尿酸 （UA） 和尿酸盐

在尿液中发现了五种类型的尿酸 （UA） 晶体，无定形 UA、结晶 UA、无水 UA（尿酸）、UA 一水合物 （UAM） 和 UA 二水合物 （UAD）。UA晶体的形成取决于UA浓度和酸pH值（<5.5）。在酸性尿液中，形成UAD晶体，而无定形UA与高尿酸盐浓度有关。 6

UA在生理pH下以单离子尿酸盐离子形式存在。 15 LM 检查时出现无定形尿酸盐（钙、镁、钠和尿酸盐钾），表现为小的黄红色颗粒（图4一).结晶尿酸盐（钠、钾和铵）以各种形态出现，例如无色针状物（图4乙）、刺苹果和无针状体的黄褐色球状体。 12 尿酸铵（氢）尿酸铵（重尿酸铵;数字4C）由碱性尿液中的铵离子和尿酸盐离子结合或在6.3-7的pH范围内形成。 10

图4各种形状的尿酸晶体：

（A）无定形尿酸盐（x100）。（B）尿酸钠显示针状晶体聚集（x100）。（C）重尿酸铵（x400）。（D）尿酸一水合物（x400）。（E）尿酸二水合物（x400）。

无水UA呈矩形 16 但很少见于尿液。UAM晶体在尿液中很少见，主要以痛风患者关节液中的针头形式观察到（图4D). 17 UAD晶体是最常见的形式，以各种形状出现，包括菱形，棱柱形和椭圆形，具有尖头，楔形，玫瑰花结和不规则板（图）4E).

2.1.5. 2，8-二羟基腺嘌呤

2，8-二羟基腺嘌呤（DHA）晶体可见于2，8-二羟基腺苷酸尿症患者的尿液，这是一种罕见的由腺嘌呤磷酸核糖转移酶（APRT）缺乏引起的嘌呤代谢常染色体隐性遗传病。 18 在没有APRT活性的情况下，腺嘌呤被黄嘌呤氧化酶分解代谢为DHA，这可能导致结晶尿。尿液中的DHA晶体可被认为是APRT缺乏的诊断性发现。一些APRT缺乏症患者会出现晶体肾病，这可能导致慢性肾脏疾病。 19 虽然DHA结石在日本的患病率很高， 20 在韩国很少有报道。 21 韩国的发病率与日本相似，因为在临床实验室中偶尔观察到DHA晶体，但尚未报道。DHA晶体呈圆形和红褐色树轮图案，具有深色轮廓和中心密度（图5). 20

图5二羟基腺嘌呤晶体显示中心密度，具有辐射针状体（x400）。

2.1.6. 胱氨酸

胱氨酸晶体是无色、折射的六边形板（图6），见于胱氨酸尿症患者，可能与胱氨酸结石有关。 22 胱氨酸晶体在尿液中很少见，但必须与六方形式的UA区分开来。UA晶体呈淡黄色、极化且不溶于盐酸，而胱氨酸晶体无色、非极化且可溶。

图6 胱氨酸晶体显示无色、折射和六边形板 （x400）。

2.2. 形状相似的晶体

2.2.1. 带钝端的针或矩形

尿酸钠、CaP和硫酸钙晶体表现出这种形状。这些很难通过显微镜检查区分，可以通过溶解度测试进行区分（表2).硫酸钠和硫酸钙通常存在于酸性尿液中，而CaP通常存在于碱性尿液中。 

TABLE 2 Solubility test for crystals

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Abbreviations: AA, acetic acid; Chemicalbook, www.chemicalbook.com/ProductIndex_EN.aspx; HMDB—hmdb.ca/metabolites; nd, no data; PubChem, PubChem.ncbi.nlm.nih.gov; tr—trace.

2.2.2. 带尖头的矩形

COM， 马尿酸， UA， 12 和针状双尿酸铵 10 展示此形状。它们显示出非常相似的显微结果，可以通过溶解度测试来区分（表2).UA和二尿酸铵也可以使用溶解度测试进行区分。

2.2.3. 哑铃或球形

DHA，碳酸钙，COM和没有针状体的重尿酸铵属于这些组。DHA晶体可以通过具有深色轮廓和中心密度的树木年轮图案来区分。 20 所有这些晶体都可以通过溶解度测试来区分（表）2).

2.2.4. 无定形颗粒

无定形尿酸盐和磷酸盐在显微镜下以相同的颗粒形式出现，但分别在酸性和碱性尿液中形成。 3 , 12 这些晶体可以通过溶解度测试来区分（表）2). 23 , 24 , 25 , 26

2.3. 同义词和化学式

晶体在文献中被描述为不同的名称，引起混淆。我们在表中提供了同义词和化学式3消除混淆并更好地了解它们的晶体组成。 27 , 28 , 29

表3尿晶体的同义词和化学式

缩写：化学书—www.chemicalbook.com/ProductIndex_EN.aspx;PubChem—PubChem.ncbi.nlm.nih.gov。

2.4. 模仿晶体的污染物

游离含铁血黄素颗粒表现为粗糙的黄褐色颗粒 30 并与无定形尿酸盐和磷酸盐混淆。通常，这些颗粒会凝聚成红色小体。

淀粉晶体呈圆形或椭圆形，折射率高，大小不一。 12 其中一些晶体在中心含有不规则的凹痕，类似于臼齿沟，在偏振光下显示为马耳他十字架。

2.5. 偏光显微镜下的晶体

偏振显微镜（PM）有助于晶体鉴定。在PM下，UA和胆固醇晶体显示各种颜色，而胆固醇，亮氨酸和淀粉晶体表现出典型的马耳他交叉外观。 3 , 12

2.6. 尿液晶体溶解度测试

2.6.1. 溶解度测试总结

溶解度测试可以简单地进行;但是，这是可以区分晶体类型的重要测试。用于区分尿晶体的溶解度测试已在教科书中发表。然而，在一些晶体中记录了不同的结果;因此，作者提出了一种新的基于文献和网站搜索的溶解度测试（表2).

将无定形尿酸盐在60°C下溶解90 s或通过加入50 mM NaOH， 23 而无定形磷酸盐溶解在酸中。尿酸钠和黄嘌呤的溶解度测试研究很难找到，Molloy等人的报告。 24 和大川等人。 25 是唯一可用的。胆红素晶体的溶解度测试是通过参考Dey等人的研究新提出的。 26 因为亨利 3 和西姆斯梅克斯 4 描述的差异结果。在溶解度测试中，根据PubChem的数据，亮氨酸的HCl被得出结论是可溶的，因为Sysmex和Graff中描述了相互矛盾的结果。 12 在60°C加热的酪氨酸晶体被描述为相对易溶于亨利，而在Sysmex中，它是不溶的。没有发现关于酪氨酸在加热下的溶解度的其他参考。

2.6.2. 溶解度测试示例

我们在患者尿液中观察到一些晶体（图7一).进行溶解度测试以区分这些晶体，并且它们未溶解在10%KOH中（图）7乙).尖锐的矩形晶体溶解，但双锥晶体未溶解在30%乙酸中（图7C），并且全部溶解在30%盐酸盐中（图）7D).基于上述结果，我们得出结论， CaP和CO晶体具有混合溶解度.

图7 通过溶解度测试区分尿液晶体：

（A）尿液中的晶体，（B）具有10%KOH的不溶性晶体，（C）尖锐矩形晶体溶解在30%乙酸中，（D）双锥晶体溶解在30%乙酸中（全部x400）。

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3. 结论

我们总结了尿液中晶体的特征。在临床实验室的正常尿液样本中观察到的晶体往往被低估了。不需要报告正常晶体，并且在临床实验室的常规工作中报告正常晶体并不容易。然而，由于正常晶体可能是提示肾结石的早期发现，因此最好检查并报告所有晶体。溶解度测试简单易行，可轻松区分难以在形态上区分的晶体。然而，临床实验室中溶解度测试的效用较低，并且可用的参考文献有限。作者希望本综述和溶解度试验的总结将有助于区分尿沉渣。溶解度测试需要额外的研究来区分作者之间的不一致结果。