肾鲕状结石成分构成的初步研究

李智伟，蒋志强，戴灵芝，黄 凯

（中南大学湘雅三医院：1.泌尿外科；2.疼痛科，长沙 410013）

泌尿系结石是泌尿外科常见疾病之一，因泌尿系结石住院的患者在整个泌尿系统疾病中占居首位［1-2］。由于结石种类纷繁复杂，目前各类结石的形成的具体相关机制尚不清楚，有许多问题值得继续探讨。而结石成分分析可以鉴定结石形成的具体成分及比例，可以有助于我们探究结石形成的机制和原因。肾鲕状结石是一种内部由多层环状结构所组成的结石，大量存在于中重度积水的肾盏内［3-4］。目前对于肾鲕状结石的研究仍然不够深入，并且尚未有研究探讨鲕状结石不同层面环状结构的成分及比例差异，这限制了探究在不同形成阶段结石成分及比例变化的病因及可能机制［5］。因此，在本研究中，我们利用红外光谱分析对肾鲕状结石的不同层面进行成分定量分析，探讨鲕状结石不同层次成分的构成特点，以期从肾结石的空间构象方面对鲕状结石形成的机制进行初步的研究。

1 材料与方法

1.1 结石标本的选取和收集 通过X 线或CT 等影像学检查，筛选出肾盏有中到重度积水且其内含有多个圆形或类圆形结石的患者。采用经皮肾镜碎石取石术或肾脏切开取石术将结石从患肾取出，收集结石。

1.2 结石标本的制备 通过上述方法收集到鲕状结石52 例。将鲕状结石用蒸馏水冲洗干净，以游标卡尺测量样本的直径，随后将其放入DHG-9030A 电热恒温鼓风干燥箱在150℃高温下烘烤12 h，待其自然冷却后取出鲕状结石，用电动切割器延中心切割结石标本，将其切成两半，结石从中心到外周依次分为核心层、中层和外层（图1）。将每层剥脱或者用无菌刀片分离，收集结石标本。

图1 鲕状结石解剖面放大图

1.3 红外光谱分析 将压好的样品连同内套插入分析仪的样品架，在设置好的BRUKER ALPHA-T 傅里叶红外光谱仪测量图谱，OPUS 软件对图谱分析，读出结石相应的成分组成。

1.4 统计学方法 采用SPSS 22.0 进行数据统计分析。组间比较采用Kruskal-Wallis test 克鲁斯卡尔-沃利斯检验。P<0.05 为有统计学意义。

2 结果

52 例鲕状结石中男性患者39 例，女性患者13 例，其中草酸钙类结石29 例，占56%、尿酸类结石17 例，占33%、磷酸钙类结石5 例，占9%、胱氨酸1 例，占2%，52 例结石都为混合性结石，没有纯盐结石。

2.1 草酸钙类结石成分分布及含量的比较 在29 例以草酸钙成分为主的结石内中外三层中共检出草酸钙、无水尿酸、碳酸磷石灰、尿酸铵、蛋白质和六水磷酸镁铵六种成分，并且它们在三层中的分布比例差异具有统计意义（χ2=10.317，P=0.006，表1）。草酸钙和碳酸磷石灰的含量差异具有统计意义，内层的草酸钙百分比中位数低于外层（χ2=15.927，P<0.001），内层的碳酸磷石灰百分比中位数高于中层和外层（χ2=15.329，P<0.001，表2）。

表1 草酸钙类结石成分分布

表2 草酸钙类结石成分含量

2.2 以尿酸成分为主的结石 在17 例以尿酸成分为主的结石的内中外三层中，共检出草酸钙、无水尿酸、碳酸磷石灰、尿酸铵、尿酸钠五种结石成分，并且它们在三层中的分布比例差异具有统计意义（χ2=2.520，P=0.021，表3）。无水尿酸和尿酸铵的含量差异具有统计意义，内层的无水尿酸百分比中位数低于外层（χ2=14.249，P=0.001）；内层的尿酸铵百分比中位数高于外层（χ2=12.964，P=0.002，表4）。

表3 尿酸成分为主的结石成分分布

表4 尿酸成分为主的结石成分含量

2.3 胱氨酸结石与磷酸钙结石 1 例胱氨酸结石与5例磷酸钙结石中，磷酸钙结石成分主要为一水草酸钙、二水草酸钙和碳酸磷石灰，且每层成分含量比例不同，有一颗结石中含有少量磷酸镁铵和尿酸铵成分，但都以碳酸磷石灰为主；胱氨酸结石也不是纯盐结石，为胱氨酸与一水草酸钙的混合，且外层与中层内层的成分含量比例不同。

3 讨论

尿路结石最常见的成分是草酸钙［6］。在本研究中，以草酸钙成分为主的结石成分占大多数（56%）。在我们的研究中发现以草酸钙成分为主的结石大部分由草酸钙+碳酸磷石灰的混合物组成，碳酸磷石灰在核心层多见，草酸钙成分则在外层分布更丰富，提示碳酸磷石灰可能为草酸钙结石的成石核心，也反映出草酸盐的代谢与磷酸盐的代谢之间存在密切的联系。有学者发现，大多数草酸钙类结石患者可在其肾乳头间质组织的发现含钙斑块，其主要的成分是磷石灰磷酸钙成分［7］。在某些病理情况下，草酸钙晶体在磷石灰磷酸钙晶体周围聚集成核，随后形成以草酸钙成分为主的结石［8-9］。因此，碳酸磷石灰成分晶体可能为草酸钙类结石的成石核心，是草酸钙类结石形成的先决条件。本研究揭示了草酸钙结石形成的机制，可为治疗和预防草酸钙结石提供新的思路。

用红外光谱分析本实验中的鲕状结石碎片，发现有些结石碎片被测定出含有有机成分蛋白质。这是因为在结石的形成中，可能也有基质的参与［10］。有学者发现，在结石中除了大部分无机物质外，还有基质的分布，其分布可促进结石的形成［11］。基质存在于各种泌尿系结石中，不同成分的结石具有不同的基质含量。基质主要包括骨桥蛋白、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。基质的无处不在构成了成石的基质理论。基质可在尿液饱和度较低时的发生异质成核。当它们沉淀在成核晶体上时，它们被认为是使聚集体结合的桥梁或粘合剂，以及使沉积更多溶质的平台。因此，尿基质是结石形成的促进剂。

本研究发现尿酸铵在在尿酸结石中大量分布。尿酸铵的形成通常需要两个条件，即尿中存在高浓度的尿酸和高浓度的铵离子［12］。尿路感染是使尿中铵离子增高的主要原因，感染的细菌通过细菌尿素酶分解尿素而使尿中铵离子增加［13］。我们收集的鲕状结石标本中，尿酸结石的尿酸铵主要分布于核心层和中层，而外层较少，可能是因为结石形成早期发生尿路感染，导致了尿酸铵在不同层分布的比例不同。因此，积极预防和治疗尿路感染可能会使减少此类结石的形成与复发。

与其他结石成分相比，胱氨酸结石相对较少见。在本研究中发现一例胱氨酸结石，其核心层、中层和外层都不是由纯胱氨酸组成，而是与草酸钙成分混合而成。有研究发现，多达40%的胱氨酸结石可能会形成混合性结石，通常与草酸钙，磷酸钙或鸟粪石混合，而体外冲击波碎石可能是胱氨酸结石成分混合其他结石成分的原因之一［14］。目前随着体外冲击波碎石技术的普及，这可能是部分胱氨酸结石中混有其他结石成分的原因，进一步强调结石分析技术的重要性。

肾鲕状结石为混合盐结石，各结石成分组分在结石各层面中并非均匀分布。在以草酸钙成分为主的肾鲕状结石中，其成石核心是碳酸磷灰石；在以无水尿酸为主的尿酸结石中，其成石核心是尿酸铵。