泌尿系结石的成石机制

泌尿系结石的成石机制

结石形成的病理生理机制是一个非常复杂、渐进且不完全理解的过程，包括尿液中各种调节剂的沉淀、成核、晶体生长、聚集和凝固（图 5.1）。

“如果你不能简单地解释它，你就不够了解它” 阿尔伯特·爱因斯坦 (1879–1955)（1921 年诺贝尔物理学奖，1999 年时代人物）

5.1成石机制

结石形成的病理生理机制是一个非常复杂、渐进且不完全理解的过程，包括尿液中各种调节剂的沉淀、成核、晶体生长、聚集和凝固（图  5.1  ）  。
图 5.1  

结石形成过程中各种细胞和细胞外事件的示意图。* OPN骨桥蛋白、HA透明质酸、SA唾液酸、MCP-1单核细胞趋化蛋白-1。来自 Aggarwal KP 等人。   结石形成的假设基于 3 种机制  ：

沉淀物在尿液中的浓度和溶解度

结晶促进剂的存在：

钙，

草酸盐，

尿酸盐和

磷酸根离子。

结晶抑制剂的缺失或不足：

小离子

镁、柠檬酸盐和焦磷酸盐等分子

大分子如骨桥蛋白 、bikunin 、基质 GLA 蛋白、Tamm-Horsfall 蛋白、凝血酶原的尿片段 1、二膦酸盐、糖胺聚糖 。

抑制剂根据其作用可进一步分为两个亚组：

对晶体生长的影响：柠檬酸盐、焦磷酸盐和镁

对晶体聚集的影响：糖胺聚糖、焦磷酸盐和柠檬酸盐。

引发尿结晶和沉淀的“罪魁祸首”通常是个体的水合状态不佳，如在炎热的季节中所见  。 总结成岩过程的简单方法可以提出如下： 含有特定溶质的超饱和尿液（尿量低或溶质排泄增加）→ 晶体形成→ 逐渐生长和聚集→ 结石。  尽管正确，但这种简单化的解释,并没有告诉我们在肾实质中结晶是如何以及在何处开始的。  以下是试图减轻这一阴影区域的发现和倡导的理论。

5.2兰德尔的斑块

1937 年，Alexander Randall 指出，晶体生长始于肾盏底部的肾乳头间质中的磷酸钙斑块 [   13   ]（图  5.2 ）  ,。从那时起，这些牌匾就以他的名字命名。尽管在少数情况下没有观察到 Randall 的斑块，但这一理论还没有被反驳，当代作者正试图对斑块的起源给出更精确的解释。在分析特发性钙结石形成者的肾脏术中活检时，一些作者发现斑块从 Henle 薄环的基底膜产生，然后通过间质扩散到尿路上皮下方。此外，由于肥胖相关的旁路手术，结石患者没有观察到斑块形成，而是在集合管中形成管内羟基磷灰石晶体 [   14  ]。其他作者指出，乳头内斑块的更深层起源与集合小管和直肠血管密切相关  。
图 5.2  

( 1 ) 在肾乳头壁中绘制典型的表层下钙斑块。( 2 ) 肾乳头表面下钙沉积的高倍放大图。注意斑块底部的小管收缩，它们失去了正常上皮，并且没有任何提示感染的反应。( 3 ) 肾乳头的彩色照片，显示次表层钙沉积，在其中心有微小的黑色次生沉积。这是形成石头的次生矿床的最早证据。( 4 )。3的彩色显微照片，显示钙斑块已经失去了覆盖粘膜，其上是棕色物质的二次沉积物，被认为是肾结石形成的最早证据。没有感染证据。( 5 ) 彩色照片显示两个乳突中的钙沉积物，以及在第三个乳突的钙沉积物上附着并生长的石头。在这个肾脏中发现的另一种类似性质的石头已经被分析并证明是由磷酸钙组成的。( 6 ) 5张彩色显微照片，显示附着在其钙斑块上的乳头状结石。鉴别染色显示结石由磷酸钙组成。有一些磷酸盐染色的斑块；不同成分的钙复染剂。没有感染证据。  

5.3自由或固定粒子理论

结石是由管腔中的游离晶体聚集形成的，还是由管壁上的涂层晶体形成的？回答这个关键问题的尝试可以总结为以下几点： （A）1978 年，B. Finlayson 和 F. Reid 排除了在肾小管和肾盂中由未附着（游离）颗粒形成结石的可能性，并指出这种机制可能仅发生在膀胱结石中  。 (B)1994 年，DJ Kok 和 SR Khan 证明，在正常通过肾脏的过程中，可以在 Henle 的长环中形成大的游离结晶颗粒，并保留在集合管的末端，成为结石病灶  。 （C）两种机制（自由粒子和固定粒子）现在似乎都被接受了，并且基于泌尿系统的研究结果提出了四种不同的成岩途径  ：

1. 白色（Randall's）间质羟基磷灰石斑块上的生长，特别是对于高钙尿患者的草酸钙结石（图 5.3a，b ）。如今，多亏了电子显微镜，当代研究人员提出了对兰德尔斑块更好、更详细的组织学定义（图 5.4a-g ）。

2. 贝里尼导管塞上的生长：这种机制适用于所有结石类型，但尚未被独立证明可以触发结石形成。一些研究人员提出了肾结石斑块和栓形成的统一理论 [  20  ]。

3. 在髓质集合管 (IMCD) 内形成微石块（图 5.5a、b ）。

4. 在肾盏或肾集合系统内形成游离溶液（图 5.6a、b ）：肾镜检查未见结石附着部位。这已在所有胱氨酸结石中观察到，但对于 I 型原发性高草酸尿症 (PH1) 和肥胖旁路中的一些 CaOx 结石、大多数透钙石和羟基磷灰石结石也观察到。

图 5.3  

在特发性草酸钙结石形成器中，将结石附着在 Randall 斑块部位。( a ) 附着在乳头尖端的草酸钙结石（箭头）的内窥镜视图。在附着的石头周围可以看到几个间质（Randall's）斑块（箭头）。注意乳头的正常外观。( b ) 取石后看到的相同乳头。通过光学显微镜可以看到同一块石头的乳头状表面，作为该面板左下角的插图。一小块白色矿物（用 星号 标记）清晰可见，被确定为 羟基磷灰石 ，而其余的石头是草酸钙。  
图 5.4  

显示兰德尔斑块的初始部位及其进展的组织学图像。( a ) 光学显微镜显示间质沉积物的初始位置（箭头）位于乳头尖端的 Henle 薄环的基底膜中。( b – e ) 透射电子显微镜显示间隙沉积部位由大量微球晶组成，微球晶由基质交替层状，有晶体和无晶体。单个沉积物小至 50 nm，并长成多层球体，由交替的光和电子致密环组成，光区域代表晶体和电子致密位点基质材料。( f) 在 Henle 环周围出现大量结晶沉积物（双箭头）。( g ) 扩散到附近的间质空间，延伸到泌尿空间的尿路上皮内层。尿路上皮层的破坏使间质沉积部位暴露在尿液中，这会引发矿物质的过度生长，从而导致结石形成。  
图 5.5  

胱氨酸尿结石形成器中 IMCD 导管结石的内窥镜开顶。( a ) 胱氨酸微石存在于 IMCD 的远端，并且在经皮肾镜取石术时很容易看到位于尿路上皮下方扩张导管上由暗影（箭头）标记的位置。( b ) 当 IMCD 用激光打开屋顶时，一个未附着的圆形小“石头”在扩张的 IMCD 内露出（双箭头），很容易从 IMCD 管腔中流出。（IMCD：内髓集合管）。  
图 5.6  

( a ) 胱氨酸尿症患者的结石具有在“游离溶液”中形成的结石的一致特征。( b ) 胱氨酸结石看起来像“复活节彩蛋”，它们完全光滑，呈椭圆形，呈均匀的黄色并在肾盏中自由漂浮。它们很容易抓住和移除。来自 Evan AP 等人。  

5.4进一步假设

最近提出了一种新理论，认定乳头尖端的兰德尔斑块在达到近端矿化阈值之前不会形成。更准确地说，发现在近端管内和远端间质沉积物中的矿物质密度测量值分别在 330 mg/cm 3和 270 mg/cm 3之间变化，支持近端矿化触发远端 Randall 斑块形成。