无创液体活检：尿沉渣分析-part1

???? 尿液分析是医学上最古老的诊断工具之一

???? 尿液的外观，气味，甚至味道，均可能会为潜在的疾病提供线索

???? 尿液沉积物包含大量信息。细胞，管型，脂质，晶体和微生物均可能作为基础病理的实时生物标记

???? 然而近几十年来，随着自动尿液技术和集中化的实验室测试变得越来越普遍，对于尿液镜检和尿沉渣检查的关注越来越少

从远古时代到维多利亚时代，尿液一直被用作主要的诊断工具。医师将尿液称为“神圣液体”，被誉为通向人体的窗户

古代

???? 尽管希波克拉底被认为是最初的尿检医师，但尿液诊断早于希波克拉底

???? 公元前4000年，苏美尔人和巴比伦人在黏土片上已记载了对尿液的评估的记录

???? 最早的文明之一，ancient Sumer已认识到尿的特性会因不同的疾病而发生变化

???? Hindu cultures中记载着某些病人的尿液味道甜，黑蚂蚁会被这种甜味尿所吸引，该疾病现在被称为糖尿病

中世纪(AD500-1500)

???? 几乎每一种疾病都被确定具有不同的尿液特征，尿液检查达到了新的诊断水平

???? 医师Theophilus Protospatharius在七世纪撰写了“De Urinis”。这份手稿是专门针对尿液的第一本出版物，描述了“尿液”的各种颜色及其含义

???? Protospatharius发现加热可使蛋白沉淀，数百年后的16世纪，paracelsus用醋将蛋白沉淀。一个世纪后，证实这些蛋白沉积的方法与蛋白尿相匹配

???? 11世纪，意识到收集尿液的技术对于准确诊断的重要性

    ???? 尿液应储存于避免阳光直射或受热的地方，防止变色

    ????认识到食物和衰老会改变尿液，建议在收集之前需要良好休息并空腹

????图示Elrich Pinder于1506年在著作Epiphanie medicorum中的尿轮

文艺复兴时期(1450-1600)

???? 随着尿液诊断的普及，其在疾病诊断的地位也逐渐增高，越来越多的医生仅仅从尿液中进行诊断，而忽视患者的检查。同时出现了uromancy，这是一种利用尿液来算命的占卜

???? 17世纪，尿液诊断的使用已远远超出了理性的范围。一些不良医生和占卜者靠其发财并预测未来

???? 尿液的滥用最终引起了强烈反响。活动家和作家Thomas Brian领导了这场反对使用尿液诊断的医疗暴乱

????图示尿沉渣分析前的尿液准备流程

???? 在分析尿液颜色时，区分“表观”和“真实”颜色是第一步

???? “表观”颜色是我们最初实际看到的颜色，是由真实颜色和浑浊度共同作用产生的

???? “真实”颜色定义为通过离心去除悬浮颗粒物或浊度后尿液的颜色

????图示血尿患者左侧尿液的“表观”红色通过离心后去除，表现为右侧“真实”的颜色

???? 大多数尿液的颜色从黄到棕，由尿色素引起的，最常见的尿色素包括尿红素，尿胆素，卟啉和胆红素

???? 尿液颜色异常是由排泄异常数量或类型的内源性和外源性色素引起的(见????表)。外源性色素通常来自食物，药物或细菌代谢

???? 不同颜色尿液的病因鉴别可参考本公众号过去的文章-他山之玉《不同颜色尿液的鉴别》

????图示使用利福平治疗后的患者尿液呈桔黄色

????图示亚甲蓝治疗的患者尿液呈绿色

???? 在评估尿液颜色时

    ① 高度依赖于尿液的浓度

    ② “表观”颜色通常是由多种颜料对光的综合吸收产生????

????图示紫色尿袋综合征。紫色被认为是红色颜料靛玉红和蓝色颜料靛蓝的结合产生

    ③ 尽管通常可以忽略不计-决定尿液颜色还取决于照亮尿液的光的类型

????图示在常规光照下(左)，两个样品均显示为黄色。用紫外灯(右)照亮两个尿液样本，样品A变为无色。而样品B来自荧光素血管造影后的患者，呈现绿色

???? 除尿液颜色外，在尿液样本离心后，沉淀物的宏观外观也可以提供有关尿液沉淀物性质的某些线索

???? 迄今为止，颜色是定义不同沉积物的最重要特征，其他特征(如扩散性，半透明性和粘合性)也已开始被重视

暗红色或鲜红色(血性)

沉积物中的血液通常很容易通过其暗红色或亮红色来识别(????图)。通常，在混合沉积物底部发现红细胞

????图示血尿的典型沉积物

砖红色或红棕色

砖红色沉淀物通常提示大量无定形尿酸盐????

左图示大量的砖红色沉积物，提示无定形尿酸盐，右图示相应的相差显微镜图像，100x

沉积物重悬后显示颗粒状结构????

白色

非晶态磷酸盐，白细胞和阴道分泌物污染可以引起白色沉淀

    ???? 白细胞尿产生乳脂状外观和淡黄色调(????图)

????左图示脓尿，典型的乳白色，淡黄色沉淀物，右图相应的相差显微镜图像，400x

    ???? 无定形磷酸盐则呈现明亮的白色????

左图示大量的无定形磷酸盐，右图为相应的相差显微镜图像，100x

    ???? 阴道污染通常表现为灰色

????图示阴道污染物呈灰白色沉淀

絮状

粘液可在试管底部形成相当松散的絮状物????

???? 宏观沉积物检查临床相关性有限。可将其作为沉积物的快速总体评估

亮视野

???? 一般情况下，亮视野通常是默认的显微镜设置，可以初步了解尿液沉积物的成分

???? 通过这种技术，来自光源的所有光都通过聚光镜聚焦在样本上，从而在明亮的背景下产生样本的深色图像(????图)

???? 聚光镜设置为“ 0”或“ BF”

暗视野

???? 由于聚光镜中的不透明圆盘，大多数显微镜可以使用暗视野观察

???? 在这种模式下，只有来自光源外围的光会聚焦在样本上，从而在深色背景上产生明亮的图像(????图)

???? 具有高折射率沉积物的元素(例如晶体和脂质)在暗视野下显得特别“明亮”

???? 聚光镜设置为“ DF”

相差显微镜

???? 相差显微镜由Frits Zernicke在1930年代开发，成为尿液显微镜检查的强大工具

???? 亮视野显微镜依靠透明度的不同来使标本可视化，相差显微镜通过使用聚光镜中的“相环”和物镜中的反“相板”来改变光的路径，从而增强所观察样本边缘和低折射率元素(例如管型中的透明质酸蛋白基质)的对比度(????图)

???? 需要配备特殊聚光镜和特定相差对比物镜

???? 根据所使用的物镜，聚光器设置为“ Ph1，Ph2或Ph3”

偏振光

???? 在偏振光显微镜中，偏振光滤镜(polarizer)放置在聚光镜下方，而另一个滤镜(analyzer)则放置在样品上方的光路中。当polarizer相对于analyzer旋转90°时，所有偏振光都会被遮挡，且图像的背景显得非常暗(????图)

???? 光线穿过载玻片呈双折射，意味着光在两个方向上折射。附加的折射光能够通过analyzer，从而在黑暗背景下形成鲜明对比的图像

???? 偏振光可用于识别脂质，晶体和污染物，例如淀粉和合成纤维。某些脂质表现出特征性的“maltese cross”表现，对于识别尿液中的脂质非常有用

上图示标准的偏振光显微镜设置，下图示替代方法，将分析仪放在样本玻片顶部

???? 对于染色样本，在亮视野下可以获得高分辨率的图像

???? 对于稀薄的未染色的样本，相差显微镜下提供对比度和分辨率的最佳平衡，而染色的标本或拥挤的沉积物的相差对比度不佳

???? 暗视野低倍镜观察样本可以很容易地识别管型，脂质和晶体。在没有相差显微镜时，暗视野的高倍镜也可以用于棘突状红细胞的识别

???? 偏振光显微镜可以验证脂质的存在，并帮助鉴定晶体和伪影

????图示通过结合使用各种显微镜技术判断尿沉渣成分。左上角的亮视野图像中，观察到圆形双凹面的尿沉渣。右上图的暗视野图像中，这些尿沉渣具有很高的折射率，说明这些尿沉渣相当明亮(脂质和晶体的典型特征)。在相差显微镜的左下方图像中，我们注意到这些物质实际上在管型中。而该管型的蛋白质基质在白视野下不可见，但在相差显微镜下相当明显。但还不能确定它们是否是红细胞，脂质滴或晶体。在右下方偏振光的图像中，这些物体是双折射的，因此是晶体

???? 尽管显微镜作为尿沉渣检查的独立工具，已非常强大，但染色后可以实现更好的可视化

???? 染色可以帮助对沉积物中的细胞进行分类，并确定管型的成分，尤其是在无法使用相差显微镜时

经典的Sterheimer-Malbin(SM)染色

???? Sternheimer-Malbin(SM)染色是最广泛用于尿沉渣分析的染色

???? 由Richard Sternheimer和Barney Malbin于1948年开发的，由水晶紫和番红花组成，类似于革兰氏染色

???? SM染色步骤：①在样品制备过程中分离尿液沉积物 ②SM一滴滴于含有沉积物的载玻片上，等待1-2分钟。在亮视野下进行评估

???? SM染色通过提高分辨率而鉴定结构，有助于区分尿液中的红细胞，白细胞，肾小管上皮细胞和无细胞成分的管型(????图)

    ???? 对于血液细胞，SM染色可鉴别年龄。年轻或具有明显活性的粒细胞相比衰老细胞更苍白，被称为“ Sternheimer-Malbin细胞”或“glitter细胞”

    ???? 无细胞管型(无论是透明的，颗粒的还是蜡质的)也可以通过SM染色更好地鉴别

????图示未染色(左)和SM染色(右)的混合细胞管型，相对于未染色，SM染色后可分辨细胞类型

过时的尿中嗜酸性细胞染色

???? 某些染色有助于识别尿液中的特定细胞类型

???? 含伊红的Wright染色剂首先用于鉴定尿中的嗜酸性粒细胞，在当时被认为是急性间质性肾炎的准确生物标记

???? Wright染色随后被更敏感的Hansel染色所取代，后者将嗜酸性颗粒的颜色染为鲜橙色

???? 然而目前认为嗜酸粒细胞尿作为急性间质性肾炎标记缺乏特异性，因此现已不建议使用此标记物

a) 未染色的尿沉渣，显示有白细胞尿(▴)伴细胞管型(↑)

b) 尿沉渣的Hansel染色，显示游离嗜酸性粒细胞(▴)和管型中的嗜酸性粒细胞(↑)

自身色素沉着的管型

???? 一些沉积物成分是“自身”预染色的

???? 内源性色素，包括血红蛋白，肌红蛋白和胆红素，可以使管型着色，为潜在的全身病理学提供线索

???? 但是，有时自然染色可能过于强染，如胆红素会使整个沉积物染成黄色(????图)，难以鉴别管型成分

????图示胆红素着色的肾小管上皮细胞

脂质尿的Sudan染色

???? 脂质尿是大量肾小球蛋白尿患者的常见表现

???? Sudan染色用于检测尿液和其他身体产物(如粪便)中的脂肪小球

???? 偏振光只能可靠地检测胆固醇酯，而Sudan染色可识别更多种类的脂质，包括甘油三酯和脂蛋白

????图示脂质尿的发病机理及尿沉渣检查的示意图

????图示脂肪管型，sudan染色阳性

???? 尿液分析是临床实验室中的一项主要诊断性筛查测试，在诊断和监测肾病和泌尿科疾病方面具有重要作用

???? 本期介绍了尿沉渣分析最常用的显微镜技术和基本染色，下期将介绍常见肾脏疾病的尿沉渣表现，敬请期待......

Ref

1 Kidney Int. 2007 Mar;71(5):384-7

2 Am J Kidney Dis. 2019 Feb;73(2):258-272

3 Kidney Int. 2008 Apr;73(8):980.

4 https://www.renalfellow.org/2019/11/06/urine-sediment-of-the-month-the-visible-sediment/

5 https://www.renalfellow.org/2020/10/19/urine-sediment-of-the-month-transmitted-light-microscopy-techniques/

6 https://ajkdblog.org/2021/03/01/nephmadness-2021-liquid-biopsy-region/

7 https://www.renalfellow.org/2020/11/11/urine-sediment-of-the-month-isolated-lipiduria/

8 https://www.renalfellow.org/2021/03/25/urine-sediment-of-the-month-urines-true-colors/

by 肾世风云 · 钟钟