从健康人尿液结晶形成条件探寻尿石症产生原因

汪　建

(贵阳中医学院生化教研室，贵州贵阳　550002)



·基础研究·

从健康人尿液结晶形成条件探寻尿石症产生原因

汪建

(贵阳中医学院生化教研室，贵州贵阳550002)

摘要：目的分析健康人尿液结晶形成条件，探寻尿石症(USD)产生原因。方法在连续一年中收集到健康志愿者600余次尿液，测定每份尿液的pH值、比重、尿量和观察尿液有无浑浊结晶；探寻尿指标改变与结晶析出之间的相关性。结果尿液中出现结晶物与尿液pH升高有密切关系P<0.001，与尿比重和尿量没有统计学意义P>0.05。尿液pH在5.5～5.9范围时，尿液清澈透明；尿液pH升高至6.0～6.5范围时，尿中出现结晶的概率约为0.4%；尿液pH值升高至6.6～7.0时，尿中出现结晶的概率上升了100倍，达到40.5%；尿液pH值升高至7.1～7.5时，尿中出现结晶的概率再翻一番至85.2%。结论对健康人而言，尿液pH改变是产生尿结晶的重要诱因，而结晶物析出是生成USD的前提条件；维持尿液pH在5.5～6.5是预防USD的有效范围；尿液pH升高至6.6以上，随pH值升高发生USD的危险程度成正比升高。

关键词：尿石症；尿液pH；尿比重；尿量；尿结晶

尿石症(urinary stone disease，USD)是一种常见病、多发病。发生USD的病因多种多样，但分析基本原理，尿液中产生结晶是发展成结石的前提条件[1]；如果尿液中不产生结晶，就不会生成结石。为了解非结石人体尿液能否产生结晶以及产生的原因或条件，本文对健康志愿者的尿液进行了一年的追踪分析，报告如下。

1资料与方法

1.1仪器摄影生物显微镜：OLYMPUS BX53；照相机：Canon-5DⅡ、24-105 mm专业镜头；密度计：规格1.000～1.100，文号：冀字09000130，河北省河间市宏利玻璃厂生产(使用前用纯净水校准)；分析天平；普通显微镜；鼓风干燥箱。

1.2pH试纸新星牌广泛pH试纸(1～14)，标准代号：Q/HTZ07-2004，杭州富阳特种纸业有限公司生产。

1.3尿液来源与测定

1.3.1尿液标本来源志愿者系男性，56岁，身高1.74 m，体重66 kg，公务员。体检：内科、外科、放射科、心电图、B超等各科检查均正常，B超未见肝胆和泌尿系统结石，血压、血脂、血糖、肝功能、肾功能、血尿常规等均正常。

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月下旬因气温高、出汗多，影响尿量和比重的准确性；排除春节期间因气温低、饮食和作息无规律而影响尿液理化性质的稳定性；其他原因无法收集和测定尿液而自然放弃。如此，一年中共收集到尿液610次。

1.3.3尿液观察、测定及记录在相对恒定的20～25℃室温环境，对新排出尿液立即用100 mL量杯量取，观察并记录尿液的清澈和浑浊情况：尿液清澈透明用“-”表示，尿液轻度、中度、重度浑浊分别用 “+”、“++”、 “+++”表示。尿液同时测pH值、尿量、比重等指标。

1.3.4尿沉淀物的显微镜观察浑浊尿液静置后出现沉淀，取载玻片加沉淀物1滴，置37℃恒温鼓风箱内干燥，于摄影生物显微镜下观察沉淀物结晶情况，并照相记录结晶形态。

2结果

2.1尿液的清澈与浑浊情况分级见图1出现浑浊结晶的尿液，静置后可见絮状物沉淀。照片从左到右为：起始尿液、沉淀完成的尿液(絮状物不再产生、沉淀物不再增加，6～12 h拍摄)。

图1健康人清澈尿液与浑浊尿液的分级

A:清澈(-)；B:轻度浑浊(+)，静置后沉淀；C:中度浑浊(++)，静置后沉淀； D:重度浑浊(+++)，静置后沉淀。

2.2尿液测定值表1和图2为610份尿液测定值。其中最低pH=5.5，出现1次；最高pH=7.5，出现9次；多数pH在6.0～6.5之间，占总次数的75.7%(462/610)。从表2和图3可见，610份尿液中，随着尿液pH值的升高尿液从清澈变浑浊,浑浊尿液次数占总次数的11.5%(70/610)。在pH 5.5～6.4范围未见浑浊尿液；当pH升至6.5时开始出现浑浊尿，比例为2.4%(2/86)；随pH逐渐上升至6.8，尿液浑浊出现率也升高到44%(15/34，增加了18倍)；同时出现“+++”(出现率3%，1/34)；之后随pH升至7.5，尿液浑浊出现率也上升至89%(8/9)，“+++”出现率升至78%(7/9)，数据见表1。如果以pH每升高0.5的阶梯进行分析见图4,在pH5.5～5.9范围都是清澈尿液；在6.0～6.5浑浊尿液出现率为0.4%(2/462)；当尿液pH升至6.6～7.0，浑浊尿液出现率上升了100倍，达到40.5%(45/111)；当尿液pH升高至7.1～7.5，浑浊尿液出现率再翻一番至85.2%(23/27)。另外，在尿液pH=6.6～7.0范围，重度浑浊尿液的出现比率为4.5%(5/111)；当尿液pH升高到7.1～7.5范围，这一比率升高至52%(14/27)，数据见表1。

表1不同pH值尿液的比重、平均尿量与尿液浑浊(结晶出现)情况

项目 pH 5.55.86.06.1～6.26.36.46.56.66.76.87.07.1～7.27.37.5出现次数19501461275386262534261269尿浑浊情况(次)- 1950146127538421151711211+ 25896411++ 〛255210+++ 〛14437尿浑浊总出现率%0000002.419404458838389尿重度浑浊出现率%000000000315335078尿比重 均值1.0141.0171.0171.0181.0181.0171.0181.0181.0161.0171.0151.0181.017 标准差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 标准差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；+：尿液轻度浑浊；++：尿液中度浑浊；+++：尿液重度浑浊。

表2610份尿液按清澈与浑浊程度分类后的平均pH、尿量与比重

尿液浑浊程度样本数(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)轻度浑浊(+)366.8(6.5～7.5)*214(70～490)#1.016(1.010～1.022)#中度浑浊(++)157.0(6.7～7.3)*249(100～370)#1.017(1.013～1.022)#中度浑浊(+++)197.3(6.8～7.5)*215(70～340)#1.016(1.014～1.019)#

尿液浑浊各组与尿液清澈组均值比较，*P<0.001；#P>0.05。

图2610份尿液pH值分布情况

图3　尿液pH值与尿液浑浊率的关系

2.3尿液沉淀物结晶分析图5系摄影生物显微镜照相并分析常见主要结晶形态及分类[1-3]。在同一尿液沉淀中能见到主要结晶1～2种，还有大量不定型颗粒。尿液的pH值不同时，所见到的主要结晶不同。

图5　常见尿液主要结晶形态的摄影生物显微镜照相

A、B：pH 6.6尿液中所见六角形(有对角线)及无色梭状尿酸结晶；C、D： pH 6.5～7.0尿液中所见发光哑铃形、球形及信封样(有十字叉) 草酸钙结晶；E、F:pH 6.9～7.0尿液中所见褐色树根形尿酸铵结晶；G、H:pH 7.2～7.5尿液中所见菊花形和无色大而薄磷酸钙结晶及鲕型结构；I、J： pH 7.2～7.5尿液中所见羽毛状及八边形(无对角线) 磷酸镁铵结晶。

3讨论

在本研究610份尿液中，11.5%见到浑浊结晶(图1)。从化学原理分析，浑浊是因为固体物质过饱和，因而结晶析出颗粒，静置后不溶颗粒凝聚成更大的絮状物沉淀下来。当尿液排出体外就呈现浑浊状态时，可以上溯至尿液形成于肾盂、甚至集合管时就已经有了浑浊。因为“原尿”从肾小球滤出时是清澈透明的，肾小球细胞膜能滤过的可溶性颗粒的半径<4.2 nm[4]；而浑浊尿液的情况应该与“溶液粗分散系”的特点相似，即尿中不溶颗粒的直径>100 nm、属于“悬浊液”[5]。当“原尿”经过肾小管的浓缩作用到达肾盂变成“终尿”，其间浓缩了120倍；同时尿液成分与pH也发生了变化(健康人原尿的pH与血浆一致为7.4)。在终尿pH>6.5的环境中(表1)，固体物质出现过饱和，因而析出结晶导致尿液浑浊，这应该是产生USD的前提条件。

从表2数据可见，非结石人体尿液“清澈组”与各“浑浊组”平均值比较，尿量和比重均没有明显差别(P>0.05)，唯一显著区别的是pH(P<0.001)。有文献报道[6-7]，多饮水可以稀释尿液、降低比重，有利于预防泌尿系统结石。从上述健康人的结果(表2)看到，当尿液pH在6.5以上，即使是稀释尿液、比重低至1.010，依然会出现物质过饱和而析出结晶。这提示预防USD的关键应该在控制尿液pH值。

在610份尿液中，pH值不同出现结晶的概率不同。尿液pH维持在5.5～6.5时清澈尿出现率高、浑浊尿出现率低(仅为0.4%，2/472)，且为轻度浑浊(只见到“+”)。由此提示：维持尿液pH在5.5～6.5，能有效抑制尿液中析出结晶。当尿液pH>6.5时，随着pH升高浑浊尿液出现率成正比升高；当尿液pH超过7.0时，“浑浊尿”出现频率和浑浊程度均显著上升，对此应该引起高度重视，这是诱发尿液产生结晶的高危因素，应该也是发展成USD的危险因素。

通过对沉淀结晶显微照片分析，pH 6.5～6.6尿液中可见尿酸结晶，pH6.5～7.0尿液中主要是草酸钙结晶，与文献相似[8]；pH≥7.0以上尿液中主要是尿酸铵、磷酸钙和磷酸镁铵结晶。按文献报道[9-11]：临床所见的USD 85%～95%为金属盐结石；本文所见结晶主要发生在pH6.6以上尿液中，所见成分也主要为钙、镁、铵等金属盐，与文献一致。另有研究认为肾脏环境的酸性增强，是生成肾结石的危险因素[12]；当尿液pH在4.5～5.5时最有利于尿酸沉淀[3]。由于本研究在一年中未见pH<5.5的尿液，无法评价健康人尿液pH降低对结晶形成有何影响；但本研究提示：针对临床90%的USD是金属盐结石，尿液pH升高是金属盐结晶的重要诱因，控制尿液pH在5.5～6.5对预防USD的发生具有重要意义。

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(编辑王玮)

收稿日期：2015-06-10修回日期：2015-10-28

基金项目:贵阳中医学院学术带头人项目基金(No.中医学科合字XKMB[2015]106)。

作者简介:汪建(1956-)，男(汉族)，本科，副教授.研究方向为人体生化代谢研究及基础营养学研究.E-mail:jshuims@qq.com

中图分类号:R691.4

文献标志码: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