四、尿路结石症的生物化学

尿路结石症是地区性常见病、多发病。我国尿石症的多发地区是广东、广西、贵州、云南、四川、福建、台湾、浙江、江西、安徽、湖南、湖北、陕西、河南东部、山东、苏北、吉林双城堡等地。

尿石症大体可分为上尿路结石症（肾结石、输尿管结石）与下尿路结石症（膀胱结石、尿道结石等）。随着工农业生产的发展和生活水平的提高，上尿路结石就诊率明显升高，下尿路结石明显下降。

（一）尿路结石的化学组成及结构特点

尿石一般由三部分组成：①中心部或核；②沉积的晶体物质；③基质。

尿石的核心通常位于尿石的中心，是尿石生成中最早出现的部分。核心的组成常能反映当时体内的代谢变化。对尿石核心的分析对探讨尿石的成因也有一定价值。有的尿石核心由晶体物质及基质组成，也有的尿石核心是凝血块、细胞碎屑、管型、菌落、异物等。

尿石的基质是各种尿石共有的成分，是由粘蛋白类构成，基质在含钙尿石中占结石总量的2.5％左右，在胱氨酸结石中基质约占9％-11％，而在罕见的基质结石中基质可达结石总重量的60％左右。基质作为结石的网架，晶体沉积于其上。

尿石的晶体物质种类较多，其性质及来源各不相同，尿石的晶体成分见表6-7。

表6-7 尿石的晶体成分

一种尿石可含一种或数种晶体成分，据国内有关报告初步统计，我国国内尿路结石以含草酸钙的混合结石最为多见，个别地区尿酸结石较其他地区为高。尿石分析可用化学分析方法、微量重结晶分析法、X线粉晶分析、红外线光谱分析、偏光显微镜分析等。

尿石的结构及其意义见表6-8。

（二）尿路结石的成因及形成机制

尿路结石的成因问题颇为复杂，它涉及结石成分由尿中排泄增加、尿液pH的变化、环境及某些生活习惯、营养因素、神经因素及尿液淤滞等。

表6-8　尿石的结构特点及其意义

⒈高钙尿症尿钙的增高与含钙尿石的形成有密切关系，但是高钙尿症并非形成尿石的唯一决定性因素。许多尿石患者尿钙含量正常，高钙尿症也不一定都合并尿石症。只是在原发性甲状旁腺功能亢进症、肾小管性酸中毒、特发性高钙尿症等情况下较多见尿石的发生。

⒉草酸代谢紊乱草酸钙是尿路结石的主要成分。尿中排泄的草酸约有40％来自富含草酸的食物，还有一半是来自体内氨基酸（甘氨酸、丝氨酸、羟脯氨酸）和维生素C的代谢转变。原发性高草酸症是先天性的酶缺陷所致，包括Ⅰ型（α-酮戊二酸－乙醛酸裂合酶缺陷）和Ⅱ型（D-甘油酸脱氢酶缺陷）。原发性高草酸尿症Ⅰ型由前述三种氨基酸代谢生成的乙醛酸难于进一步转变成α-羟基β-酮基已二酸，因而造成乙醛酸堆积，由乙醛酸生成草酸增加。原发性高草酸尿症Ⅱ型则表现为由丝氨酸生成的羟基丙酮酸堆积，导致L-甘油酸和草酸的生成增加。

维生素_B6及维生素_B1构成上述氨基酸代谢酶的辅酶，因而当维生素_B6与_B1缺乏时亦可导致草酸代谢紊乱，即乙醛酸向氨基酸的转化发生障碍而转向草酸的生成，因而促进草酸钙结石的生成。草酸代谢紊乱与镁的缺乏也有密切的关系，动物实验表明，饲以缺镁食饵即可形成草酸钙结石，而且这种结石形成过程可因投予镁而被阻止。据认为镁的吸收可以抑制钙的吸收，镁离子可使尿中草酸钙的溶解度显著增高，有人曾主张测定尿中镁/磷比值，若镁/磷比值在0.1以下即可认为是“镁失调尿”，他们认为“镁失调尿”是草酸钙结石形成的重要条件。

内生性草酸的35％-50％是由维生素C转变而来。维素C（L-抗坏血酸）在体内首先被氧化成L-脱氢抗坏血酸（在细胞色素、分子氧等参加下），再经内酯酶作用而生成2，3-二酮古洛糖酸，后者再分解成草酸和L-苏阿糖酸。大量服用维生素C可引起内生性草酸的大量生成而有发生草酸钙结石的可能，动物实验也表明了这一点。

⒊尿酸代谢紊乱尿酸是体内嘌呤代谢的产物。发生高尿酸血症的原因在于组织中核酸分解破坏的增加以及摄取富含嘌呤及核酸食物的增加。约25％的痛风病人有尿酸结石，尿酸结石病人的25％合并痛风。高尿酸血症可同时出现高尿酸尿症。

随着鱼肉类食品及乙醇饮料摄取量的增加，痛风及无症状性高尿酸血症有增加的趋势。痛风已被看做是以原发性高尿酸血症为基础、以关节炎发作为主要症状，合并肾损害（痛风肾）、高血压、脂类及糖代谢异常、肥胖等的全身性代谢异常的疾病。其尿液pH有强烈的偏酸的倾向，因而易形成尿酸结晶和尿酸结石。血清及尿中尿酸浓度越高，肾结石发生率也越高。尿pH越低，肾结石发生率亦越高。尿酸在偏酸（pH6以下）条件下易处于过饱和状态，而利于尿酸结石的形成。

黄嘌呤是嘌呤代谢的中间产物，溶解度低。黄嘌呤结石是由于黄嘌呤氧化酶的缺陷而致嘌呤代谢障碍，尿中黄嘌呤沉积而成为尿石。

⒋胱氨酸代谢障碍胱氨酸尿症是肾及肠道中氨基酸转运的先天性异常。尿中胱氨酸、鸟氨酸、赖氨酸等排出增加，可出现复发性尿路结石。

⒌尿pH与结石形成的关系（表6-9）。

表6-9 成石物质的溶解度与尿pH的关系

由表6-9可以看出不同成分尿石的形成是在不同的pH下进行的，在偏酸性的尿中易形成尿酸及胱氨酸结石；在偏碱性尿中易形成磷酸钙及磷酸镁铵结石。

⒍尿中结晶抑制物的缺乏尿中成石物质的浓度一般都大于其溶解度，因而都处于过饱和状态。在正常尿中存在着一些作用很强的结晶抑制物－焦磷酸盐、粘多糖、柠檬酸、镁离子、尿素、丙氨酸、锰离子在及锌离子等。尿石症病人尿中由于缺乏某些结晶抑制物，导致其尿液的结晶倾向增高。例如草酸钙结石病人尿镁浓度的减低，尿石病人尿液柠檬酸排出量减低等均是这方面的例证。

⒎结石基质在尿路结石形成中的作用尿石形成的基质学说认为是基质前身物先转化为基质，再以基质为模板吸附或粘着晶体物质而形成结石。在结石形成者的尿中，粘多糖的硫酸化程度比正常尿中的为高。硫酸粘多糖上的硫酸根可能起着在肾内形成难溶性钙盐的作用。因此，高度硫酸化的粘多糖看来是含钙结石形成的重要因素，基质物质A为基质主要成分。

⒏其他因素关于水质硬度与尿石发生的关系报告尚不一致，广东东莞、花县以及贵州六盘水地区尿石的发生与水质硬度有关。维生素A缺乏易导致过饱和的碱性尿液，还可使上皮脱落，刺激基质蛋白的分泌。精神紧张与交感神经反射的刺激易引起肾石发生。尿石病人尿中尿激酶活性比正常人低，而尿激酶能促进纤维蛋白溶解，保持尿路的通畅。

关于各种尿石的生化成因及特点列于表6-10

（三）尿中防治的临床生化（表6-11）

表6-10 各种尿石的生化成因及特点

表6-11 防治尿石的生化原理

续表