腎鮞狀結石成分構成的初步研究

李智偉，蔣志強，戴靈芝，黃 凱

（中南大學湘雅三醫院：1.泌尿外科；2.疼痛科，長沙 410013）

泌尿系結石是泌尿外科常見疾病之一，因泌尿系結石住院的患者在整個泌尿系統疾病中占居首位［1-2］。由于結石種類紛繁復雜，目前各類結石的形成的具體相關機制尚不清楚，有許多問題值得繼續探討。而結石成分分析可以鑒定結石形成的具體成分及比例，可以有助于我們探究結石形成的機制和原因。腎鮞狀結石是一種內部由多層環狀結構所組成的結石，大量存在于中重度積水的腎盞內［3-4］。目前對于腎鮞狀結石的研究仍然不夠深入，并且尚未有研究探討鮞狀結石不同層面環狀結構的成分及比例差異，這限制了探究在不同形成階段結石成分及比例變化的病因及可能機制［5］。因此，在本研究中，我們利用紅外光譜分析對腎鮞狀結石的不同層面進行成分定量分析，探討鮞狀結石不同層次成分的構成特點，以期從腎結石的空間構象方面對鮞狀結石形成的機制進行初步的研究。

1 材料與方法

1.1 結石標本的選取和收集 通過X 線或CT 等影像學檢查，篩選出腎盞有中到重度積水且其內含有多個圓形或類圓形結石的患者。采用經皮腎鏡碎石取石術或腎臟切開取石術將結石從患腎取出，收集結石。

1.2 結石標本的制備 通過上述方法收集到鮞狀結石52 例。將鮞狀結石用蒸餾水沖洗干凈，以游標卡尺測量樣本的直徑，隨后將其放入DHG-9030A 電熱恒溫鼓風干燥箱在150℃高溫下烘烤12 h，待其自然冷卻后取出鮞狀結石，用電動切割器延中心切割結石標本，將其切成兩半，結石從中心到外周依次分為核心層、中層和外層（圖1）。將每層剝脫或者用無菌刀片分離，收集結石標本。

圖1 鮞狀結石解剖面放大圖

1.3 紅外光譜分析 將壓好的樣品連同內套插入分析儀的樣品架，在設置好的BRUKER ALPHA-T 傅里葉紅外光譜儀測量圖譜，OPUS 軟件對圖譜分析，讀出結石相應的成分組成。

1.4 統計學方法 采用SPSS 22.0 進行數據統計分析。組間比較采用Kruskal-Wallis test 克魯斯卡爾-沃利斯檢驗。P<0.05 為有統計學意義。

2 結果

52 例鮞狀結石中男性患者39 例，女性患者13 例，其中草酸鈣類結石29 例，占56%、尿酸類結石17 例，占33%、磷酸鈣類結石5 例，占9%、胱氨酸1 例，占2%，52 例結石都為混合性結石，沒有純鹽結石。

2.1 草酸鈣類結石成分分布及含量的比較 在29 例以草酸鈣成分為主的結石內中外三層中共檢出草酸鈣、無水尿酸、碳酸磷石灰、尿酸銨、蛋白質和六水磷酸鎂銨六種成分，并且它們在三層中的分布比例差異具有統計意義（χ2=10.317，P=0.006，表1）。草酸鈣和碳酸磷石灰的含量差異具有統計意義，內層的草酸鈣百分比中位數低于外層（χ2=15.927，P<0.001），內層的碳酸磷石灰百分比中位數高于中層和外層（χ2=15.329，P<0.001，表2）。

表1 草酸鈣類結石成分分布

表2 草酸鈣類結石成分含量

2.2 以尿酸成分為主的結石 在17 例以尿酸成分為主的結石的內中外三層中，共檢出草酸鈣、無水尿酸、碳酸磷石灰、尿酸銨、尿酸鈉五種結石成分，并且它們在三層中的分布比例差異具有統計意義（χ2=2.520，P=0.021，表3）。無水尿酸和尿酸銨的含量差異具有統計意義，內層的無水尿酸百分比中位數低于外層（χ2=14.249，P=0.001）；內層的尿酸銨百分比中位數高于外層（χ2=12.964，P=0.002，表4）。

表3 尿酸成分為主的結石成分分布

表4 尿酸成分為主的結石成分含量

2.3 胱氨酸結石與磷酸鈣結石 1 例胱氨酸結石與5例磷酸鈣結石中，磷酸鈣結石成分主要為一水草酸鈣、二水草酸鈣和碳酸磷石灰，且每層成分含量比例不同，有一顆結石中含有少量磷酸鎂銨和尿酸銨成分，但都以碳酸磷石灰為主；胱氨酸結石也不是純鹽結石，為胱氨酸與一水草酸鈣的混合，且外層與中層內層的成分含量比例不同。

3 討論

尿路結石最常見的成分是草酸鈣［6］。在本研究中，以草酸鈣成分為主的結石成分占大多數（56%）。在我們的研究中發現以草酸鈣成分為主的結石大部分由草酸鈣+碳酸磷石灰的混合物組成，碳酸磷石灰在核心層多見，草酸鈣成分則在外層分布更豐富，提示碳酸磷石灰可能為草酸鈣結石的成石核心，也反映出草酸鹽的代謝與磷酸鹽的代謝之間存在密切的聯系。有學者發現，大多數草酸鈣類結石患者可在其腎乳頭間質組織的發現含鈣斑塊，其主要的成分是磷石灰磷酸鈣成分［7］。在某些病理情況下，草酸鈣晶體在磷石灰磷酸鈣晶體周圍聚集成核，隨后形成以草酸鈣成分為主的結石［8-9］。因此，碳酸磷石灰成分晶體可能為草酸鈣類結石的成石核心，是草酸鈣類結石形成的先決條件。本研究揭示了草酸鈣結石形成的機制，可為治療和預防草酸鈣結石提供新的思路。

用紅外光譜分析本實驗中的鮞狀結石碎片，發現有些結石碎片被測定出含有有機成分蛋白質。這是因為在結石的形成中，可能也有基質的參與［10］。有學者發現，在結石中除了大部分無機物質外，還有基質的分布，其分布可促進結石的形成［11］?；|存在于各種泌尿系結石中，不同成分的結石具有不同的基質含量?；|主要包括骨橋蛋白、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?；|的無處不在構成了成石的基質理論?；|可在尿液飽和度較低時的發生異質成核。當它們沉淀在成核晶體上時，它們被認為是使聚集體結合的橋梁或粘合劑，以及使沉積更多溶質的平臺。因此，尿基質是結石形成的促進劑。

本研究發現尿酸銨在在尿酸結石中大量分布。尿酸銨的形成通常需要兩個條件，即尿中存在高濃度的尿酸和高濃度的銨離子［12］。尿路感染是使尿中銨離子增高的主要原因，感染的細菌通過細菌尿素酶分解尿素而使尿中銨離子增加［13］。我們收集的鮞狀結石標本中，尿酸結石的尿酸銨主要分布于核心層和中層，而外層較少，可能是因為結石形成早期發生尿路感染，導致了尿酸銨在不同層分布的比例不同。因此，積極預防和治療尿路感染可能會使減少此類結石的形成與復發。

與其他結石成分相比，胱氨酸結石相對較少見。在本研究中發現一例胱氨酸結石，其核心層、中層和外層都不是由純胱氨酸組成，而是與草酸鈣成分混合而成。有研究發現，多達40%的胱氨酸結石可能會形成混合性結石，通常與草酸鈣，磷酸鈣或鳥糞石混合，而體外沖擊波碎石可能是胱氨酸結石成分混合其他結石成分的原因之一［14］。目前隨著體外沖擊波碎石技術的普及，這可能是部分胱氨酸結石中混有其他結石成分的原因，進一步強調結石分析技術的重要性。

腎鮞狀結石為混合鹽結石，各結石成分組分在結石各層面中并非均勻分布。在以草酸鈣成分為主的腎鮞狀結石中，其成石核心是碳酸磷灰石；在以無水尿酸為主的尿酸結石中，其成石核心是尿酸銨。