從健康人尿液結(jié)晶形成條件探尋尿石癥產(chǎn)生原因

汪　建

(貴陽中醫(yī)學(xué)院生化教研室，貴州貴陽　550002)

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·基礎(chǔ)研究·

從健康人尿液結(jié)晶形成條件探尋尿石癥產(chǎn)生原因

汪建

(貴陽中醫(yī)學(xué)院生化教研室，貴州貴陽550002)

摘要：目的分析健康人尿液結(jié)晶形成條件，探尋尿石癥(USD)產(chǎn)生原因。方法在連續(xù)一年中收集到健康志愿者600余次尿液，測定每份尿液的pH值、比重、尿量和觀察尿液有無渾濁結(jié)晶；探尋尿指標(biāo)改變與結(jié)晶析出之間的相關(guān)性。結(jié)果尿液中出現(xiàn)結(jié)晶物與尿液pH升高有密切關(guān)系P<0.001，與尿比重和尿量沒有統(tǒng)計學(xué)意義P>0.05。尿液pH在5.5～5.9范圍時，尿液清澈透明；尿液pH升高至6.0～6.5范圍時，尿中出現(xiàn)結(jié)晶的概率約為0.4%；尿液pH值升高至6.6～7.0時，尿中出現(xiàn)結(jié)晶的概率上升了100倍，達到40.5%；尿液pH值升高至7.1～7.5時，尿中出現(xiàn)結(jié)晶的概率再翻一番至85.2%。結(jié)論對健康人而言，尿液pH改變是產(chǎn)生尿結(jié)晶的重要誘因，而結(jié)晶物析出是生成USD的前提條件；維持尿液pH在5.5～6.5是預(yù)防USD的有效范圍；尿液pH升高至6.6以上，隨pH值升高發(fā)生USD的危險程度成正比升高。

關(guān)鍵詞：尿石癥；尿液pH；尿比重；尿量；尿結(jié)晶

尿石癥(urinary stone disease，USD)是一種常見病、多發(fā)病。發(fā)生USD的病因多種多樣，但分析基本原理，尿液中產(chǎn)生結(jié)晶是發(fā)展成結(jié)石的前提條件[1]；如果尿液中不產(chǎn)生結(jié)晶，就不會生成結(jié)石。為了解非結(jié)石人體尿液能否產(chǎn)生結(jié)晶以及產(chǎn)生的原因或條件，本文對健康志愿者的尿液進行了一年的追蹤分析，報告如下。

1資料與方法

1.1儀器攝影生物顯微鏡：OLYMPUS BX53；照相機：Canon-5DⅡ、24-105 mm專業(yè)鏡頭；密度計：規(guī)格1.000～1.100，文號：冀字09000130，河北省河間市宏利玻璃廠生產(chǎn)(使用前用純凈水校準(zhǔn))；分析天平；普通顯微鏡；鼓風(fēng)干燥箱。

1.2pH試紙新星牌廣泛pH試紙(1～14)，標(biāo)準(zhǔn)代號：Q/HTZ07-2004，杭州富陽特種紙業(yè)有限公司生產(chǎn)。

1.3尿液來源與測定

1.3.1尿液標(biāo)本來源志愿者系男性，56歲，身高1.74 m，體重66 kg，公務(wù)員。體檢：內(nèi)科、外科、放射科、心電圖、B超等各科檢查均正常，B超未見肝膽和泌尿系統(tǒng)結(jié)石，血壓、血脂、血糖、肝功能、腎功能、血尿常規(guī)等均正常。

1.3.2收集尿液收集志愿者2012年6月～2013年6月每天24 h的尿液，其中排除6月下旬～10月下旬因氣溫高、出汗多，影響尿量和比重的準(zhǔn)確性；排除春節(jié)期間因氣溫低、飲食和作息無規(guī)律而影響尿液理化性質(zhì)的穩(wěn)定性；其他原因無法收集和測定尿液而自然放棄。如此，一年中共收集到尿液610次。

1.3.3尿液觀察、測定及記錄在相對恒定的20～25℃室溫環(huán)境，對新排出尿液立即用100 mL量杯量取，觀察并記錄尿液的清澈和渾濁情況：尿液清澈透明用“-”表示，尿液輕度、中度、重度渾濁分別用 “+”、“++”、 “+++”表示。尿液同時測pH值、尿量、比重等指標(biāo)。

1.3.4尿沉淀物的顯微鏡觀察渾濁尿液靜置后出現(xiàn)沉淀，取載玻片加沉淀物1滴，置37℃恒溫鼓風(fēng)箱內(nèi)干燥，于攝影生物顯微鏡下觀察沉淀物結(jié)晶情況，并照相記錄結(jié)晶形態(tài)。

2結(jié)果

2.1尿液的清澈與渾濁情況分級見圖1出現(xiàn)渾濁結(jié)晶的尿液，靜置后可見絮狀物沉淀。照片從左到右為：起始尿液、沉淀完成的尿液(絮狀物不再產(chǎn)生、沉淀物不再增加，6～12 h拍攝)。

圖1健康人清澈尿液與渾濁尿液的分級

A:清澈(-)；B:輕度渾濁(+)，靜置后沉淀；C:中度渾濁(++)，靜置后沉淀； D:重度渾濁(+++)，靜置后沉淀。

2.2尿液測定值表1和圖2為610份尿液測定值。其中最低pH=5.5，出現(xiàn)1次；最高pH=7.5，出現(xiàn)9次；多數(shù)pH在6.0～6.5之間，占總次數(shù)的75.7%(462/610)。從表2和圖3可見，610份尿液中，隨著尿液pH值的升高尿液從清澈變渾濁,渾濁尿液次數(shù)占總次數(shù)的11.5%(70/610)。在pH 5.5～6.4范圍未見渾濁尿液；當(dāng)pH升至6.5時開始出現(xiàn)渾濁尿，比例為2.4%(2/86)；隨pH逐漸上升至6.8，尿液渾濁出現(xiàn)率也升高到44%(15/34，增加了18倍)；同時出現(xiàn)“+++”(出現(xiàn)率3%，1/34)；之后隨pH升至7.5，尿液渾濁出現(xiàn)率也上升至89%(8/9)，“+++”出現(xiàn)率升至78%(7/9)，數(shù)據(jù)見表1。如果以pH每升高0.5的階梯進行分析見圖4,在pH5.5～5.9范圍都是清澈尿液；在6.0～6.5渾濁尿液出現(xiàn)率為0.4%(2/462)；當(dāng)尿液pH升至6.6～7.0，渾濁尿液出現(xiàn)率上升了100倍，達到40.5%(45/111)；當(dāng)尿液pH升高至7.1～7.5，渾濁尿液出現(xiàn)率再翻一番至85.2%(23/27)。另外，在尿液pH=6.6～7.0范圍，重度渾濁尿液的出現(xiàn)比率為4.5%(5/111)；當(dāng)尿液pH升高到7.1～7.5范圍，這一比率升高至52%(14/27)，數(shù)據(jù)見表1。

表1不同pH值尿液的比重、平均尿量與尿液渾濁(結(jié)晶出現(xiàn))情況

項目 pH 5.55.86.06.1～6.26.36.46.56.66.76.87.07.1～7.27.37.5出現(xiàn)次數(shù)19501461275386262534261269尿渾濁情況(次)- 1950146127538421151711211+ 25896411++ ?255210+++ ?14437尿渾濁總出現(xiàn)率%0000002.419404458838389尿重度渾濁出現(xiàn)率%000000000315335078尿比重 均值1.0141.0171.0171.0181.0181.0171.0181.0181.0161.0171.0151.0181.017 標(biāo)準(zhǔn)差0.00620.00410.00460.00430.00360.00420.00390.00370.00510.00310.00350.00070.0021 最低值1.0041.0061.0031.0051.0061.0061.0091.0061.0041.0101.0081.0171.014 最高值1.0231.0231.0251.0261.0241.0241.0221.0231.0251.0211.0211.0191.019尿量(mL/次) 均值170272230246242247281255245251256226229241 標(biāo)準(zhǔn)差80.090.9104.098.681.0104.199.095.4119.379.576.782.866.8 最低值200.090.070.070.070.070.0100.0120.090.0100.070.0115.0100.0 最高值400.0460.0515.0545.0540.0540.0485.0500.0640.0370.0325.0315.0310.0

-：尿液清澈；+：尿液輕度渾濁；++：尿液中度渾濁；+++：尿液重度渾濁。

表2610份尿液按清澈與渾濁程度分類后的平均pH、尿量與比重

尿液渾濁程度樣本數(shù)(n)pH均值(最小/最大)尿液均量mL(最小/最大)比重均值(最小/最大)清澈(-)5406.35(5.5～7.5)253(80～590)1.016(1.003～1.026)輕度渾濁(+)366.8(6.5～7.5)*214(70～490)#1.016(1.010～1.022)#中度渾濁(++)157.0(6.7～7.3)*249(100～370)#1.017(1.013～1.022)#中度渾濁(+++)197.3(6.8～7.5)*215(70～340)#1.016(1.014～1.019)#

尿液渾濁各組與尿液清澈組均值比較，*P<0.001；#P>0.05。

圖2610份尿液pH值分布情況

圖3　尿液pH值與尿液渾濁率的關(guān)系

2.3尿液沉淀物結(jié)晶分析圖5系攝影生物顯微鏡照相并分析常見主要結(jié)晶形態(tài)及分類[1-3]。在同一尿液沉淀中能見到主要結(jié)晶1～2種，還有大量不定型顆粒。尿液的pH值不同時，所見到的主要結(jié)晶不同。

圖5　常見尿液主要結(jié)晶形態(tài)的攝影生物顯微鏡照相

A、B：pH 6.6尿液中所見六角形(有對角線)及無色梭狀尿酸結(jié)晶；C、D： pH 6.5～7.0尿液中所見發(fā)光啞鈴形、球形及信封樣(有十字叉) 草酸鈣結(jié)晶；E、F:pH 6.9～7.0尿液中所見褐色樹根形尿酸銨結(jié)晶；G、H:pH 7.2～7.5尿液中所見菊花形和無色大而薄磷酸鈣結(jié)晶及鮞型結(jié)構(gòu)；I、J： pH 7.2～7.5尿液中所見羽毛狀及八邊形(無對角線) 磷酸鎂銨結(jié)晶。

3討論

在本研究610份尿液中，11.5%見到渾濁結(jié)晶(圖1)。從化學(xué)原理分析，渾濁是因為固體物質(zhì)過飽和，因而結(jié)晶析出顆粒，靜置后不溶顆粒凝聚成更大的絮狀物沉淀下來。當(dāng)尿液排出體外就呈現(xiàn)渾濁狀態(tài)時，可以上溯至尿液形成于腎盂、甚至集合管時就已經(jīng)有了渾濁。因為“原尿”從腎小球濾出時是清澈透明的，腎小球細胞膜能濾過的可溶性顆粒的半徑<4.2 nm[4]；而渾濁尿液的情況應(yīng)該與“溶液粗分散系”的特點相似，即尿中不溶顆粒的直徑>100 nm、屬于“懸濁液”[5]。當(dāng)“原尿”經(jīng)過腎小管的濃縮作用到達腎盂變成“終尿”，其間濃縮了120倍；同時尿液成分與pH也發(fā)生了變化(健康人原尿的pH與血漿一致為7.4)。在終尿pH>6.5的環(huán)境中(表1)，固體物質(zhì)出現(xiàn)過飽和，因而析出結(jié)晶導(dǎo)致尿液渾濁，這應(yīng)該是產(chǎn)生USD的前提條件。

從表2數(shù)據(jù)可見，非結(jié)石人體尿液“清澈組”與各“渾濁組”平均值比較，尿量和比重均沒有明顯差別(P>0.05)，唯一顯著區(qū)別的是pH(P<0.001)。有文獻報道[6-7]，多飲水可以稀釋尿液、降低比重，有利于預(yù)防泌尿系統(tǒng)結(jié)石。從上述健康人的結(jié)果(表2)看到，當(dāng)尿液pH在6.5以上，即使是稀釋尿液、比重低至1.010，依然會出現(xiàn)物質(zhì)過飽和而析出結(jié)晶。這提示預(yù)防USD的關(guān)鍵應(yīng)該在控制尿液pH值。

在610份尿液中，pH值不同出現(xiàn)結(jié)晶的概率不同。尿液pH維持在5.5～6.5時清澈尿出現(xiàn)率高、渾濁尿出現(xiàn)率低(僅為0.4%，2/472)，且為輕度渾濁(只見到“+”)。由此提示：維持尿液pH在5.5～6.5，能有效抑制尿液中析出結(jié)晶。當(dāng)尿液pH>6.5時，隨著pH升高渾濁尿液出現(xiàn)率成正比升高；當(dāng)尿液pH超過7.0時，“渾濁尿”出現(xiàn)頻率和渾濁程度均顯著上升，對此應(yīng)該引起高度重視，這是誘發(fā)尿液產(chǎn)生結(jié)晶的高危因素，應(yīng)該也是發(fā)展成USD的危險因素。

通過對沉淀結(jié)晶顯微照片分析，pH 6.5～6.6尿液中可見尿酸結(jié)晶，pH6.5～7.0尿液中主要是草酸鈣結(jié)晶，與文獻相似[8]；pH≥7.0以上尿液中主要是尿酸銨、磷酸鈣和磷酸鎂銨結(jié)晶。按文獻報道[9-11]：臨床所見的USD 85%～95%為金屬鹽結(jié)石；本文所見結(jié)晶主要發(fā)生在pH6.6以上尿液中，所見成分也主要為鈣、鎂、銨等金屬鹽，與文獻一致。另有研究認(rèn)為腎臟環(huán)境的酸性增強，是生成腎結(jié)石的危險因素[12]；當(dāng)尿液pH在4.5～5.5時最有利于尿酸沉淀[3]。由于本研究在一年中未見pH<5.5的尿液，無法評價健康人尿液pH降低對結(jié)晶形成有何影響；但本研究提示：針對臨床90%的USD是金屬鹽結(jié)石，尿液pH升高是金屬鹽結(jié)晶的重要誘因，控制尿液pH在5.5～6.5對預(yù)防USD的發(fā)生具有重要意義。

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(編輯王瑋)

收稿日期：2015-06-10修回日期：2015-10-28

基金項目:貴陽中醫(yī)學(xué)院學(xué)術(shù)帶頭人項目基金(No.中醫(yī)學(xué)科合字XKMB[2015]106)。

作者簡介:汪建(1956-)，男(漢族)，本科，副教授.研究方向為人體生化代謝研究及基礎(chǔ)營養(yǎng)學(xué)研究.E-mail:jshuims@qq.com

中圖分類號:R691.4

文獻標(biāo)志碼:A

DOI：10.3969/j.issn.1009-8291.2016.02.018

Research on the formation of urinary stone disease based on the formation condition of urine sediment crystal in healthy people

WANG Jian

(Teaching and Research Lab of Biochemistry, Guiyang College of Traditional Chinese Medicine, Guiyang 550002, China)

ABSTRACT:ObjectiveTo explore causes of the formation of urinary stone disease(USD) by analyzing the formation condition of urine sediment crystal in healthy people.MethodsA total of 600 urine samples were collected from healthy volunteers in one year to observe the turbidity and urine sediment crystal after the pH value, density and volume were measured.The correlation between changes of urine indexes and crystallization was analyzed.ResultsThe formation of urine crystal was closely associated with the pH value(P<0.001), but not with the density or volume(P>0.05).When the pH value was between 5.5 and 5.9, the urine was clear.The probability of having urine crystal was 0.4% when the pH value was between 6.0 and 6.5.The probability of having urine crystal increased a hundred times, up to 40.5% when the pH value was between 6.6 and 7.0.The probability of having urine crystal reached 85.2% when the pH value was between 7.1 and 7.5.ConclusionFor healthy people, the change of pH value of urine is only incentive of having urine crystal, and crystallization of urine crystal is the prerequisite of USD formation.In order to prevent USD, the best range of urine pH value is 6.0-6.5.When it is higher than 6.6, the probability of having USD is proportional to the increase of pH value.

KEY WORDS:urinary stone disease; pH value of urine; density of urine; volume of urine; urine crystal