尿液成分与成石

尿结石主要由人体不同的代谢产物构成，因此结石的形成与人体的新陈代谢有着非常机密的联系，而人体机体代谢的变化如何影响结石的形成，最终要通过尿液量、酸碱度和尿中各种成分的变化,对结石的形成产生直接的影响。所以研究肾结石形成的原因，预防结石复发，对人体尿液中结石形成危险因素的研究是必由之路。

一、认识尿液中的成石成分

1634年，比利时人赫尔蒙特在大量的化学实验基础上写出了《论尿结石》。赫尔蒙特描述了酒精中酒石的形成过程。他把尿精(碳酸铵溶液)和酒精混合，观察到有白色沉淀生成。赫尔蒙特还从尿中离析出两种固体物，一种是食盐，另一种可能为磷盐。他认为尿石的成分是以盐为主，这是人类历史第一次描述结石的成分。200年后,德国人海登海因又对肾脏泌尿生理提出一些设想，最早提出尿中盐的变化是形成尿石的原因。1824年，德国化学家维勒将氰水解制得草酸。1828年他无意中用加热的方法又使氰酸铵转化为尿素。氰和氰酸铵都是无机化合物，而草酸和尿素都是有机化合物。1918年，Ambery和Mcclure发现枸橼酸对尿液草酸钙结晶的形成有抑制作用。1931年，Ostery首先提出尿液枸橼酸的降低可能会促进含钙结石形成。1941年Kissin和Locks首次观察到高钙尿与肾结石的形成存在一定的联系。1953年Albright研究了特发件高钙尿的数值范围。1957年Watts首次描述了原发性高草酸尿，十年后，1968年Williams和Smith描述了原发性高草酸尿II型。

二、24小时尿液成石危险因素分析

经过不断发展，尿液成石危险因素分析技术逐渐成熟，并确定将24小时尿液成石危险因素分析作为检查尿路结石患者代谢异常的最重要手段之一。西方国家因在疾病预防领域研究深入，因此在24小时尿液成石危险因素分析应用和研究方面较领先。国内直到本世纪初才开始加强了尿结石成因方面的研究，能够开展此方面研究的单位甚少，许多领域仍未涉及。有机盐是尿液中重要的构成，尿液中常见的有机盐有草酸、枸橼酸、尿酸，焦磷酸盐等。这些物质或多或少，均会对尿中结晶的形成产生影响，成为结石成石的危险因素。尿液中成石的有机盐危险因素主要有高草酸尿，低枸橼酸尿，高尿酸尿，低焦磷酸盐尿。

Pak CY等认为要达到预防尿路结石的复发目的，一个较全面的尿液代谢评估应该包括：2次24小时尿液样本的尿液成石危险因子检查，口服钙负荷试验，但是认为完成这些检查需要较长时间，且费用很高。Lotan Y和他的同事进行效价对比研究后认为，进行上述复杂的代谢检查用来治疗尿路结石复发，在费用和效果上同单次24小时尿液分析相比没有什么优势。因此，有学者认为单次的24小时尿液分析对判断尿路结石形成的代谢异常已经足够。但也有学者认为单次的24小时尿样本可能会导致诊断结果偏差。

（一）低枸橼酸尿

尿液中枸橼酸的浓度是24小时尿液分析的主要检查项目之一。正常人每天经过尿液排泄枸橼酸大约为3mmol/L，而75％的枸橼酸被肾小管吸收，尿液排出仅占其中大约25％。机体合并酸中毒时，肾小管对枸橼酸的重吸收增强，尿液中的枸橼酸排泄减少，而碱中毒时情况相反。Pak认为枸橼酸在尿液中可以起到抑制含钙结晶形成的作用，是尿含钙件结石形成的抑制因素。Adams认为尿枸橼酸的浓度与含钙结石的形成成反比。Caruana认为低枸橼酸尿、尿pH值升高和高钙尿是尿结石形成的重要危险因素。Harem发现含钙性结石患者中20％--60％会出现低枸橼酸尿。国外的实验研究已经证实尿液中枸橼酸可从几个方面抑制以草酸钙为主结石的形成：枸橼酸与尿液中钙离子螯合，形成溶解度较高的枸橼酸钙，可经尿液排泄，起到降低尿液钙离了浓度，从而降低草酸钙和磷酸钙的饱和度；直接或间接抑制草酸钙结晶形成；提高尿液pH值而增加尿液中尿酸的溶解度，可抑制草酸钙结晶形成的异质成核作用。

（二）高草酸尿

高草酸尿的原因可粗略分为：原发件和继发于其他原因导致的高草酸尿。原发性高草酸尿为常染色体隐性遗传的草酸代谢障碍性疾病，又分为I型和II型，均为基因变异导致机体代谢草酸酶的缺陷，致草酸分解障碍，草酸负荷重而排泄增加，这类病例一般在儿童时期即发病，而且会出现肝肾的病变。继发的高草酸尿的出现可能与形成草酸物质的摄入增或肠道内的草酸吸收增加有关。食物脂肪类物质和胆汁酸盐的吸收不良也可导致高草酸尿，这是因为不吸收的脂肪食物和胆汁酸类与肠道腔内的钙形成复合物，使钙与草酸的结合减少，导致肠道内游离草酸增加而增加吸收，而致高草酸尿。饮食中钙的不足，也可使肠道内游离草：复杂草酸钙与磷酸钙混合性肾结石患者成石相关性代谢异常检查的应用和意义酸的浓度增加，致吸收增加而引起高草酸尿。维生素C摄入过多和维生素B缺乏，也可导致高草酸尿。有了离子色谱仪，增加了尿草酸浓度测定的准确性。Pak CY等报道草酸钙和磷酸钙混合性结石患者高草酸尿的比例为12％(56/485)。中国内报道的比例较少，但一些数据仍提示国人的高草酸尿比例较高，分析其因，可能与国人素食量较多、且食物中钙偏少，导致肠道内游离草酸浓度较高而吸收增加有关。尿液中草酸与钙离子结合，形成溶解度较低的化合物，过饱和后易形成结晶，黏附聚集后形成结石。

（三）高尿酸尿

尿酸是人体内嘌呤核苷酸分解代谢的最终产物，人体代谢的尿酸约1/3通过肠道排出，2/3经过尿液排泄。尿酸通过肾小球滤过，并在肾小管重吸收和分泌。高嘌呤饮食是导致高尿酸尿的常见原因，痛风体质也是高尿酸尿原因之一。尿液中尿酸浓度增高容易导致尿酸结石形成，而且尿酸结晶也可以通过取向附生的机制诱发草酸钙结石形成。尿酸为酸性物质，可以降低尿液pH值，这也有利于草酸钙结晶的形成。Kourambas等报道草酸钙结石和磷酸钙结石患者合并高尿酸尿的比例分别为28％和31％Pak CY报道草酸钙和磷酸钙混合性结石患者中高尿酸尿的比例为28％。

（四）高钙尿

高钙尿是形成含钙性肾结石的重要危险因素。导致尿中钙离子浓度升高的因素很多。伴有血钙升高的高钙尿最常见的原因是甲状旁腺功能亢进，而其中90％源于单个腺瘤。另外维生素D补充过多、结节病和恶性肿瘤，对钙磷的代谢产生影响，导致高血钙性高尿钙。本组检查未发现高血钙的患者，故没有进行甲状旁腺功能的测定。血钙正常，主要表现为尿钙升高的高钙尿在尿路结石中相对较多，大概又可从原因上分为饮食性、特发性和肾小管酸巾毒继发性。而特发件高钙尿又有吸收性高钙尿、溶骨性高钙尿、肾性高钙尿和渗漏磷性高钙尿之分。较多见的吸收性高钙尿的基本机制为肠道对钙的吸收亢进，同时抑制甲状旁腺素的分泌而减少尿液中钙的重吸收。对尿结石患者进行尿钙检查的目的一是要寻找高尿钙的原因进行相应治疗；二是采取措施控制高钙尿来减少结石复发的机会。Pak CY等报道草酸钙和磷酸钙混合性结石患者巾血钙正常而高钙尿的比例为44％，并检查认为是吸收性高钙尿，同时发现3％的原发性甲状旁腺功能亢进。Kourambas等报道草酸钙结石和磷酸钙结石患者合并高钙尿的比例分别为66％和69％。

（五）低尿量

Levy FL等将低尿量定义为每天尿量小于1000毫升。低尿量产生的原因最常见为液体摄入过少，有时大量出汗、或者腹泻导致液体丢失等。若长期液体量摄入少，导致尿液浓缩，尿液巾溶质浓度升高而成为结石的促进因素，最有效的办法即为增加液体摄入量。

（六）尿中结石相关蛋白

Lowenstam指出在正常生物矿化过程中，生物体内无机质的沉积是由有机大分来调控，即尿内蛋白质大分子物质如Tamm－Horsfall蛋白（THP）TH蛋白、富含糖醛酸蛋白、肾钙素、尿骨桥蛋白、尿凝血酶原片段1等，它们的作用在结石形成过程中所起的作用要大于无机小分子物质如枸橼酸、焦磷酸、ADP、ATP、磷酸枸橼酸等的作用。

尽管尿中存在着数百种蛋白质，实际上只有为数不多蛋白质直接参与结石的成核及生长，并且与结石形成有关的蛋白质具有高选择性，并不与其尿中含量正相关。如T．H蛋白在尿中含量丰富而在结石中含量甚微，相反，结石基质蛋白尿凝血酶原片段1虽然在尿中含量甚低，但在结石中含量却超过其它蛋白，并且尿凝血酶原片段l的含量是尿凝血酶原片段2的10倍。

Doyle等研究表明：与结石形成有关的蛋白质分为三种，一种为结石形成的“因”，亦称第一基质；另一种为结石形成的“果”，亦称第二基质；第三种为无关蛋白质。

（七）尿中相关氨基酸

对结石形成的影响表现为三方面

①以酸性氨基酸为主，对尿液中结石形成有抑制作用；②以碱性氨基酸为主，对尿液中结石形成有促进作用；③以二碱基代谢紊乱为主，胱氨基酸结石的形成。Cody等研究了16种氨基酸均能对一水草酸钙(COM)的生长影响较小。Fleming等在pH值5～8的水溶液中，测定了20种氨基酸在COM晶体表面的吸附。结果表明，随着pH值增大，吸附强度逐渐减弱。当pH=5时，氨基酸在COM晶体表面的吸附强度最大，且酸性氨基酸的吸附强度明显大于中性和碱性氨基酸，因而酸性氨基酸抑制晶体生长能力最强。