“给我一枚结石，我会告诉你结石的病因！”

       在许多国家的医学文化中，最早提及的病就是肾结石，直到现在，它仍然是一种经常复发的肾脏疾病，发病率高，住院、治疗和失业成本高昂。所以

在过去的 40 年中，女性和男性的肾结石终生患病率增加了两倍以上，现在每 10 名女性和每 5 名男性中至少有一位被诊断一次泌尿系结石。

        肾结石是因肾脏中盐的溶解和沉淀之间的不平衡而发展起来。肾结石和尿石症这两个术语通常是肾结石疾病的同义词或与其他疾病一起使用用于描述泌尿系结石的解剖位置的术语。无论最终在尿路哪里发现结石，在成人中，它们几乎总是首先出现在肾脏中。不管是输尿管结石，还是膀胱结石。不同的结石类型，可能会有不同的病因，事实上明确结石的类型是治疗和预防肾结石的核心。 有一句著名的格言：“给我你的结石，我会告诉你，你是谁！”。

   一、为何需结石成分分析

       获取的每一枚肾结石均应给予重视，如果你患有结石，并有临床症状，首先你需对尿液进行检查，尤其是对尿液的内容物进行筛选。尿中最常见的凝结物，有可能就是结石的早期形式，或结石所致尿路损伤或炎性反应物或继发性的感染物，因此需要对这些凝结物进行收集，并进行分析。  结石的类型可能会随着时间的推移而发生改变，说明同一位患者，不同的时间里的结石的病因则不同或多种病因并存，因此，因该不遗余力地去获取不同时期的结石进行成分分析，或者获取过去曾经所做的结石成分的报告。 

      结石的分析通常使用红外光谱 (IR) 或 X 射线衍射方法。肾结石样品在容器中被干燥后，送到分析实验室，即没有任何添加剂，如福尔马林或酒精。在红外光谱中，肾结石的粉末样品与溴化钾混合并压制成晶莹剔透的薄片 。通过红外光，在 2.5 - 25 µm 的波长范围内测量。参考光谱可用于大量结石成分分析后进行光谱的对照（表 1 ）。可以进行结石的定性和（半）定量分析。X 线衍射是指通过X 线在晶格上发生衍射，衍射是结晶物质的特征，可用于肾结石分析。在 X 线衍射仪中照射肾结石粉末样品，并根据衍射图中的特征线，可以识别单个结石成分。使用 X 射线衍射还可以对 10 种不同成分的复杂肾结石进行定量分析。

      在成人肾结石分析中，约 80% 的是含钙结石，其中包括一半至三分之二的病例为草酸钙、 10-20% 的磷酸钙，后者在妊娠期的发生率高达 75%。尿酸结石的发生率为 9-17%，鸟粪石为 2-4%，胱氨酸为 1%。 结石分析通常显示不止一种结石成分。可以根据发现的主要成分来定，例如当草酸盐或磷酸盐含量 > 50%时，也可以根据某些单个成分的存在（例如，任何鸟粪石或胱氨酸含量定义结石为鸟粪石或胱氨酸结石）或根据所有个体的平均百分比分布来确定相应结石组中的成分。最常见的双组分组合，即不到三分之一的患者，是以一水草酸钙为主要成分，二水草酸钙为次要成分的组合。

    二、结石如何形成？

        在过饱和溶液中， 尿液是部分电离的有机和无机物质混合的水溶液。在尿液中结晶能否生长取决于它们在体温下的溶解度和浓度。如果两个离子超过对应于溶度积的饱和浓度，则生成的盐会结晶并形成一个晶灶，以便于进一步结合晶体。肾结石形成的促进剂包括形成肾结石的离子，尤其是钙、草酸盐、磷酸盐、尿酸盐、铵和胱氨酸。对于溶解在尿液中的许多物质，还假设它们会影响初始结晶和晶体生长以及晶体彼此的聚集和/或与肾脏表面上皮的粘附。

水是肾结石形成的抑制剂， 尿液中最重要的结晶抑制剂是水。随着尿液量的增加，溶解在尿液中的潜在结石颗粒的浓度则会降低。尿流量增加，会越来越多地冲走已经形成的尿液结晶，使其无法继续生长。

       当离子溶解在纯水中时，在超过其饱和度后会再次沉淀，但由于尿液中存在抑制剂，这些离子仍可保持在溶液中。尿液中的结晶形成的抑制剂是柠檬酸盐，它能够通过形成高度可溶的复合物将钙保持在溶液中，从而使钙保持在溶液中。不再可用于形成微溶盐。从生理上讲，人体中高达 70% 的尿钙与柠檬酸盐结合。柠檬酸盐从血浆通过游离肾小球滤过进入原尿，而肾小管分泌物通常不参与尿液中柠檬酸盐的排泄。在近端肾小管，大多数柠檬酸盐被重新吸收，进入线粒体柠檬酸盐循环并在产生能量的同时代谢为二氧化碳/碳酸氢盐和葡萄糖。大约 10-35% 的柠檬酸过滤后，最终随人体尿液排出。肾脏对尿液的柠檬酸清除率通常会随着代谢性酸中毒而降低，而在存在代谢性碱中毒时会增加。

      低尿 pH 值时，可以导致低柠檬酸尿症，例如由于高氯血症性代谢性酸中毒的慢性腹泻中的肠碱丢失，以及碱性尿 pH 值，例如长期使用 Arboanhydra 抑制剂乙酰唑胺治疗青光眼，全身性酸中毒和由此导致的细胞质近端肾小管细胞酸中毒。此外，在没有全身性代谢性酸中毒的情况下也可能发生低柠檬酸尿症，例如慢性腹泻，细胞内酸中毒导致的低钾血症，以及运动能力受限的情况，肾脏酸化尿液功能障碍。通常，肾结石患者找不出导致低柠檬酸尿症的具体原因。

   尿酸结石

      尿酸结石 （2,6,8 三羟基嘌呤）存在于人体尿液中，是嘌呤代谢的终产物。人体所产生的尿酸约有三分之二通过尿液排出体外。尿液中的 pH 值对尿酸的溶解度有决定性影响，并与其第一酸解离常数 (pKa) 相关，即 5.5。尿酸的第二个酸解离常数 (pKa) 为 10.3，与人尿无关。在 pH 值为 5.5 时，尿酸的一半解离为难溶性尿酸，另一半解离为溶液中易溶的尿酸盐阴离子。如果 pH 值变得更酸，难溶部分升高，尿液中的尿酸会变得过饱和，相反，当尿液变得更碱性时，尿酸的易溶部分增加。在 pH值>6.5， 尿酸几乎完全可作为尿酸盐使用。尿液pH值为4.5，尿酸钠的溶解度仅为80mg/l，尿液pH值为7，则为1000mg/l。因此，生理上存在的尿酸量（每天高达 800 毫克（4760 微摩尔））实际上可以完全溶解在 1 升 pH 值为 7 的尿液中。

        尿酸结晶沉淀的促进剂是尿液的 pH 值，即使在没有高尿酸尿症的情况下，它也可以促进尿酸结石的形成。低尿液 pH 值也会促进胱氨酸晶体的沉淀。碱性尿液 pH 值 > 7 反过来促进磷酸盐沉淀，形成透钙磷灰石、碳酸盐磷灰石和鸟粪石。尿液 pH 值升高是由一系列细菌引起的，这些细菌使用尿素酶将尿素分解成氨，氨又反过来在水溶液中作为弱碱。结果铵离子是形成感染性结石鸟粪石的促进剂和一部分，可形成肾盂倾倒结石的大小。

   继发性高草酸尿症

        继发性高草酸尿症是尿液中草酸排泄量高的最常见原因。尿液中的草酸盐可能来自食物。肠道吸收的草酸盐在人体新陈代谢中没有已知的功能，机体试图通过尿液排出它，在尿液中可以形成草酸钙晶体。无论是在食物中以结合形式还是未结合形式，肠道吸收的草酸盐量取决于与食物一起消耗的总量。草酸盐已经以草酸钙的形式结合在食糜中，与游离形式相比，其肠道吸收较少，大部分随粪便排出体外。在诸如炎症性肠病和减肥干预等变化中，会导致脂肪和胆汁酸的吸收不良。这些增加了草酸盐肠壁的渗透性并与之结合

增加的钙，这增加了肠腔中草酸盐的游离形式。在最近发表的一项回顾性分析中，Rouxen 胃手术后，症状性肾结石的发生率增高 (122/1503, 8.12%) 是无胃切除术 (11/299, 3.68%) 的两倍以上，而且草酸尿症的发生率也显着升高（0.91 ± 0.54 mmol/天对比 0.40 ± 0.11 mmol/天）。也有怀疑是肠道菌群的问题，抗菌减少了形成降草酸杆菌的细菌，该细菌可以使用草酰辅酶 A脱羧酶分解草酸盐

  原发性高草酸尿症 

         1-3 型原发性高草酸尿症是常染色体隐性遗传的代谢紊乱，是含草酸盐肾结石的罕见原因。乙醛酸代谢的肝酶活性降低或完全缺失导致尿液中草酸的排泄量大多> 1.5 mmol /天。大多数情况下存在的 1 型会影响乙醛酸氨基转移酶 (AGT)，该酶将乙醛酸代谢为甘氨酸。在类型 2 中，它影响酶 GlyoxylatReduk tase / 羟基丙酮酸还原酶 (GRHPR)，将乙醛酸代谢为乙醇酸，在 3 型中，酶 4hydroxy2ketoglutarate 醛缩酶 (HOGA1) 进一步代谢由羟脯氨酸形成的 4hydroxy2oxoglutarate 为丙酮酸。在 1 型中，草酸的高排泄通常与乙醇酸的排泄增加有关，而在 2 型中，乙醇酸在尿液中的含量仍然很低，并且 在尿液中发现L 甘油酸的水平升高。所有三种形式的共同点是早在儿童时期就发生含草酸盐的肾结石，并且在草酸盐在各种器官和组织中的积累以及肾结石和肾钙质沉着症以及肾外肾病的肾脏表现方面具有非常不同的表现。

Randall 斑

     形成草酸盐结石的机制是通过形成所谓的 Randall 斑块。Alexander Randall 早在 1940 年代就在对数千个肾脏进行尸检的基础上发现并发展了 Randall 斑块。据此，磷酸钙晶体沉淀在肾乳头的间质中，在亨勒氏袢的上升细段的基底膜区域，在间质中移动到乳头的尖端，在那里它们穿过上皮层

使Randall 斑变得可见，稍后也可以在内窥镜下显示。草酸钙晶体会积聚在这些斑上。事实上，后来在一系列超过 30,000 颗草酸盐结石中，发现超过三分之一的结石具有肾乳头状突起，并在中央积聚磷酸钙 。  因此，Randall 斑块的形成是草酸盐结石形成的基础，它附着在肾上皮细胞上，在很大程度上不受尿液流动的干扰。

 透钙石形成

       透钙石形成的可能机制涉及在肾脏集合管末端中的碳酸磷灰的阻石，作为透钙石结晶的巢穴，并在肾结石形成的早期阶段将其固定在适当的位置 。使用微型计算机断层扫描在来自 8 名患者的 25 颗透钙磷石中显示了由此产生的 3D 结石结构。

胱氨酸结石

    胱氨酸结石是胱氨酸尿症的临床表现，这是一种遗传性疾病，肾脏近端小管和空肠中的氨基酸转运蛋白对二元氨基酸鸟氨酸、精氨酸、赖氨酸和胱氨酸的重吸收减少 。在临床上，胱氨酸尿症是由不同的突变引起的，并显示出很大的临床变异性。只有胱氨酸排泄增加具有临床意义，而尿液中其他三种氨基酸的排泄增加则无关紧要，因为只有胱氨酸难溶于水。随着尿液 pH 值的降低，胱氨酸在尿液中的溶解度继续降低。从> 300 mg / l 的浓度开始，胱氨酸晶体在尿液中形成，具有典型的六边形形状。人体中的胱氨酸排泄量通常> 600 毫克/天。

硅石

    二氧化硅在肾结石中很少发现，它的发生与摄入三硅酸镁有关，三硅酸镁加入牛奶中，可使牛奶变稠，被给予幼儿，成人长期使用高剂量含硅抗酸剂以防止胃食管反流，这些均可能引起 二氧化硅结石。2020 年 10 月，在以三硅酸镁为活性成分的抗酸剂在人体用药物中获批 [17]。明显更多的批准药物含有二氧化硅作为赋形剂。胃肠道摄取后，可以在血液和尿液中测量增加的硅含量。在含有硅的肾结石中，发现了一种有机基质，还有一定比例的草酸钙和磷酸盐，并且发现了硅结石的存在与蛋白质含量及pH值之间的一定联系。

三、影响结石形成的因素？

       草酸钙是一种难溶性盐，当草酸和钙过饱和并形成化合物时，会在尿液中形成 草酸钙结晶。在显微镜下，尿液中的草酸钙晶体为具有典型圆形或椭圆形和中央凹痕的一水草酸钙或具有典型双锥体形状的二水草酸钙 。实验室规定尿液中草酸盐的每天排泄量<0.5 mmol，钙的排泄量每天<7.5 mmol。如果每天排泄 2 升尿液，这相当于平均尿液浓度 <0.25 mmol / l 草酸盐和

<3.75 mmol/L 钙。由于钙的摩尔浓度通常是草酸盐的十倍以上，因此通常不健康的人的尿液中通常会含有过量的钙，以便与草酸盐形成草酸钙。在尿液样本中，可以显示两者的浓度显着影响草酸钙晶体的出现 。在草酸盐浓度 <0.3 mmol/l 和钙浓度 <3.8 mmol/l 时出现晶体的概率 <30% 和 <20%。相反，从尿液中草酸盐浓度 > 0.5 mmol / l 或钙浓度 > 8 mmol / l 时，晶体的概率增加到 > 70%。尿液中钙与草酸盐的比例也对形成草酸钙的一水合物或二水合物形式有重大影响。比率<5，见于高草酸尿症和深度钙化，几乎无一例外地形成一水草酸钙晶体，而比率>14，有明显的高钙尿症，并且没有

疼痛至轻度增加的草酸尿几乎完全形成二水草酸钙晶体。

      尿液中游离钙离子的浓度因与柠檬酸盐形成可溶性复合物而降低。柠檬酸是一种三元羧酸，pKa值分别为3.13、4.76和6.40，中性或碱性尿中的三价柠檬酸比酸性尿中的二价柠檬酸能更有效地络合钙[10]。二水草酸钙晶体主要是在高钙水平的情况下形成，当在碱性尿液 pH > 6.5 时，则形成显着降低。尽管钙与草酸盐形成的结晶不直接取决于尿液的 pH 值，但是当尿液 pH 值高时，柠檬酸盐的活性会降低。

       除了直接形成尿酸盐结石外，尿酸还在高尿酸性草酸钙结石的病理实体中起到促进作用。高尿酸尿症会导致草酸钙晶体沉淀，而在由此产生的结石中检测不到尿酸本身。 此外，大量的结石调节蛋白如纤连蛋白、基质蛋白、肾钙素（骨钙素）、白蛋白、骨桥蛋白、尿调节蛋白等可参与草酸钙晶体的形成。这些蛋白质在 StoneMod 数据库中得到不断编译，该数据库可在线免费访问。

Übersichtsarbeit

Und welcher Steintyp sind Sie?

Formen, Häufigkeit, Pathogenese und spezifische Ursachen

von Steintypen

Nasser Abdalla Dhayat

Universitätsklinik für Nephrologie und Hypertonie, Inselspital Bern