察“尿”观“色”

2022-10-20张瑶瑶陈建成

大学化学 2022年9期

张瑶瑶，陈建成

南京大学化学化工学院，南京 210023

1 惊悚的血红色

小北是个热爱运动的男孩，一天，他在一场球赛中偶遇强敌，连压自己好几球，顿时来了斗志，非要赢回来不可。于是他一场球赛大动作不断，各种抢球扣篮，摔倒了也是爬起来就接着比赛，直接从日上三竿打到日落黄昏，才心满意足地回家。第二天起来，小北仍然回味无穷，但在上厕所时他却突然发现，自己的尿液居然呈血红色！他顿时吓得脸色煞白，“天哪！这……这是怎么回事！”小北一时间慌乱得不知所措。冷静片刻后，便决定前往医院寻求帮助。

小北到了医院挂号，见到陈医生后便像见了救星一般向陈医生求救：“陈医生！今天早上我上厕所的时候突然发现自己的尿竟然是血红色的！可昨天还是好好的，我是不是肾脏出了什么问题或是膀胱的血管破裂了啊，还是说我得了什么罕见的疾病？会不会出现大失血、感染什么的呀？”

陈医生打断了神色慌张的小北：“先别慌，孩子，虽然正常的尿液是淡黄色，但其他颜色的尿液也不都是健康问题导致的，很多情况下也只是较多的食物色素或服药期间产生的代谢物混入尿中染色的结果，并不需要过于担心。这样，你先把这几天的饮食行为什么的大致描述一下吧，比如最近有没有甜菜根、覆盆子这种红色色素比较多的食物，有没有在服用一些药物，比如大黄、利福平、柔红霉素等[1]，或者有没有剧烈运动或外伤等特殊情况呢？”

小北听了医生的话，稍稍定了神，开始回想道：“红色食物的话最近倒没怎么吃，也没有在吃什么药，毕竟我的身体可是很强壮的，昨天还打了半天的篮球呢！”小北说到这，似乎有些得意。

陈医生却打断了他：“打了半天篮球？这种剧烈运动，热身不足或动作不当等可都容易导致内出血或组织受损，从而出现红色尿液啊。”

“啊！这么严重？那陈医生我该怎么办呀？”小北听了，慌忙说道。

陈医生继续说道：“你先不要着急，现在具体是哪种原因还需要更深入的测试。因为红色尿液的成因很多，病理性上除了由于体内受伤大量出血引发的血尿，还可能是由于肌细胞破坏。此外，肾病、肿瘤、尿路感染、前列腺疾病等疾病以及汞、铅的中毒也可能出现红色尿液。”陈医生顿了顿，“这样，你先去收集一点尿液样品，做个尿检吧。”

2 神奇的尿液分析试纸

小北随即收集了一杯尿样，拿到陈医生面前。只见陈医生取出一条不知名的试纸，蘸取了少量尿样。

小北很好奇：“陈医生，这是什么呀？”

陈医生笑道：“这个呀，这是尿液分析试纸，是一种常见的尿液快速检测工具。”

“尿液分析试纸？”小北更加好奇了，“是类似于pH试纸的那种物质吗？”

“构造上差不多，主要是通过不同颜色表示不同的生化指标，不过具体原理就各不相同了。你的尿样要检测的指标比较多，试纸检测只是一部分，这个试纸还有剩余的尿样待会儿要送去检测才能知道结果。”陈医生回答道。

“哇，这么神奇？”小北来了兴趣，“要是有一个可以自己在家检测的试纸就好了。”

“当然有啦。”陈医生见尿样检测还需要一段时间，便说：“我这边正好有三种可以自己用的检测试纸，这样，趁着尿样检测的时间，我给你介绍一下它们吧。”

陈医生说着，拿出了第一种试纸：“这个是测量pH的试纸。正常的新鲜尿液pH应在5-7之间，显示的颜色介于棕绿色与橙黄色之间。当然，如果你觉得不好判断，可以对比配套的标准比色卡。”

“现在可以了，你来比一下色吧。”陈医生笑道。

“嗯……”小北仔细端详了一番，得出了他的结果。“我觉得应该是6.5-7的样子，应该挺正常的。”

陈医生也比了一下色:“不错嘛，比的挺准的。不过遗憾的是，单独的尿液pH指标并没有什么指导意义，尿液正常与否还要结合更多指标综合判断才行。”

“那是当然。”听到陈医生的表扬，小北很是高兴。

“那我们接着看这个葡萄糖检测试纸吧，”说着，陈医生又拿出了一个试纸，“这是比较典型的一种葡萄糖试纸，它的原理是通过葡萄糖氧化酶催化葡萄糖氧化生成葡萄糖酸内酯和过氧化氢，过氧化氢又在过氧化物酶的催化下，将无色的4-氨基安替比林与酚氧化缩合成红色的醌类化合物而呈色[2,3](图1)。”陈医生边操作边介绍道，“正常的尿液不会有葡萄糖，在这种试纸上的结果一般是浅青色，而越偏深棕的颜色就代表葡萄糖含量越多，出现这样的结果就要警惕糖尿病的风险了。当然了，目前科学家们近些年也研发出了更多种的葡萄糖检测试纸，例如以ZnFe2O4磁性纳米颗粒替代过氧化物酶，或是以纤维素基条带替代传统纸基等[4,5]。这些新型试纸的诞生正在逐渐优化葡糖糖检测试纸的可靠性和效率，相信以后的检测将会是越来越快捷准确的。”

图1 葡萄糖含量的检测原理

小北听了，很是高兴：“太好了，这样就可以给家里的老人用，使糖尿病早发现早治疗了。”

“那这个呢？”小北看着第三个试纸，又迫不及待地问道。

“这个啊，这是亚硝酸盐检测试纸，”陈医生介绍道，“我们知道，亚硝酸盐是亚硝胺这一致癌物的重要前体(图2)，且富含在火腿、熏肉等腌制肉类和菠菜、芹菜、卷心菜等蔬菜中[6]。”

图2 几种具有致癌性的亚硝胺类物质

“等等，蔬菜中也可能富含亚硝酸盐？”小北对此感到很是惊奇。

陈医生解释道：“听起来似乎违反认知，但事实上，据一些研究报道，蔬菜中硝酸盐的含量明显高于肉制品中硝酸盐添加剂的含量，可预见60%的膳食硝酸盐都来自蔬菜[7]。而这个试纸的原理是利用亚硝酸盐与对氨基苯磺酸反应生成重氮化合物，重氮化合物再与α-萘胺结合而产生粉红色的偶氮化合物[8](图3)。正常的尿液不会使试纸变色，而试纸的颜色越红，则说明亚硝酸盐含量越高。”

图3 亚硝酸盐的检测原理反应

“这对那些喜欢自制腌菜食用和担心误食工业用盐的的人来说真的是很有用的一项技术呀！”小北不禁感叹道。

正说着，化验科的检测结果出来了。陈医生看了检测报告，对小北说：“经过检测分析，可以确认你是因为剧烈运动导致内出血，从而引发的血尿。幸好，你的症状不是很严重，不会有大碍。我给你开点药，你回去按时服用并注意静养就好，最近几周可不要再打球了吆。”

“一定一定！谢谢陈医生！”小北听了，悬着的心终于放了下来，安心拿了药和陈医生送的检测试纸回家了。

3 “带刺”的乳白色

小北自从医院回来，不仅是小心翼翼，不敢有什么剧烈动作，他的家人也为他准备了不少补品，不仅顿顿是各种鱼肉骨汤，餐间也不忘给小北吃点补品希望他早日康复。小北的尿色也不出所料地很快归于正常。

然而，一波未平一波又起。一天，小北却又发现自己的尿液虽然刚褪去了血红色，但竟转而出现了乳白色，其中似乎还隐约有些颗粒物！小北十分慌张，心想：完了，这下尿液都变成浊液了，不会是留下什么后遗症了吧？正在慌张之时，小北想起了陈医生送的检测试纸，便赶紧逐个检测起来，可是检测的结果却让小北更加疑惑了：看看pH试纸，是棕绿色，看看葡萄糖试纸，是浅青色，再看看硝酸盐试纸，也没有颜色变化。

“这些指标都没有问题呀？怎么会这样呢？”小北甚是疑惑，也更加不敢怠慢，忙着又去找陈医生寻求帮助，临走前，他还“细心”地在家收集了一份尿液样品，以备陈医生诊断。

见到陈医生，小北忙说道：“陈医生，我最近可是谨遵遗嘱，好好吃药静养，可是我的尿液现在居然变成乳白色了，其中好像还有些沉积物，这不会是之前留下什么后遗症了吧？而且我用您给的试纸自测了一下，也没发现什么问题呀？”

乳白色？陈医生听了，眉头一紧，要知道，乳白色的尿液有很大风险是微生物感染或尿道受损导致的，而小北前一段时间又刚经历了内出血，确实有更大的感染风险。

陈医生不敢怠慢，说道：“乳白色的尿液，还有沉积物，有一定的感染风险啊。至于你检测不出来异常，那是因为试纸只能针对特定的一种或几种指标进行检测，虽然对特定疾病和症状很实用，但也不可能所有泌尿疾病都有自己对应的试纸。我给你的那些试纸自己用当然十分方便实用，但遇到较为特殊的症状时，还是需要在医院做全面的尿检检测。老规矩，你先去收集一点尿液样品，做个尿检吧。”

小北听了，竟有些得意：“不用，陈医生，我早就准备好了。”说着，从包里掏出了自备的一杯尿液，“我知道流程，所以在家里就为您准备好了。”

但陈医生却没有表扬小北的“懂事”，“小北啊，虽然你的初心是好的，但是你的‘好意’我也只能心领，尿检样品这种东西一般还是现取现用的好。”

“啊？为什么啊？”听了陈医生的话，小北有些气馁和不解。

见小北有些沮丧，陈医生解释道：“我们的尿液里多少是含有一些有机物的，像尿素、尿酸等代谢物，这些东西都可以为微生物生长繁殖提供营养，因此，久置的尿本身就会滋生各种微生物和衍生代谢物。而如果是异常的尿，久置之后性状就更加复杂且难以诊断了。就比如红细胞生成性尿卟啉病，患者尿中含红色的尿卟啉I和粪卟啉I，这二者均可在紫外线下发生光化学还原反应(图4)，该病的尿液在阳光照射下就可能变成酱油色或深葡萄酒色[9,10]。因此啊，尿检样品还是现取现用的好。”

图4 尿卟啉发生光还原反应

小北听了陈医生的解释，恍然大悟，乖乖地去做了尿检。

4 虚惊一场

不一会儿，尿检结果就出来了。但奇怪的是，尿中并未检测出微生物感染的指标。陈医生既有些释然，又有些疑惑。于是又仔细看了一遍检查结果，这次，他发现，样品中的尿酸盐含量很高。

陈医生似乎发现了原因，问道：“你最近是不是吃了较多富含嘌呤的食物，比如海鲜、红肉、鸡汤、骨头汤这些啊？”

“那倒是，最近不是为了补补身子，早日康复嘛，所以鱼肉骨汤等吃的比较多。陈医生，这有什么问题吗？”小北有些不解。

“那就对了，你这个呀，不是什么病，是因为尿酸过多，在尿液中以尿酸盐的形式大量存在，加之最近天气比较冷，尿出后结晶出乳白色的尿酸盐晶体导致的。”陈医生说道。

小北却一头雾水，“尿酸盐结晶？可那和我吃这些补品有什么关系啊？”

陈医生继续解释道：“尿酸盐在人体中的重要代谢前体是核苷酸，也就是与细胞遗传和蛋白质合成密切相关的分子，而前面说的那些食物，尤其是红肉、肌肉这种细胞中富含核苷酸的食材也就因此普遍富含嘌呤，而且一些核苷酸本身也可以代谢为嘌呤[11]。因此，虽然它们是重要的营养物质，但如果摄入过多，在体内来不及利用，就会大量代谢成尿酸排出(图5)。而且，如果是在关节处结晶，还会引发痛风呢！”

图5 几种核苷酸和嘌呤在体内的尿酸代谢途径

“原来是这样啊。”小北豁然开朗。

陈医生又补充道：“不过你也不用太担心，健康人正常摄入红肉等是没有问题的，而且由于嘌呤可溶于水，烹饪前焯水也可去除一部分嘌呤。不过，除了高尿酸盐外，甲状旁腺激素过多导致的磷酸盐结晶或者一些钙盐结晶等也可使尿液出现结晶颗粒，从而导致乳白状尿液[12,13]。这种尿液一般稍加加热即可使沉积物消失，也因此，这种尿液常出现在较寒冷的时段。这次啊，你算是虚惊一场了，以后注意控制这类食品的摄入就行。”

“看来，就算是补品，也要注意量啊。”小北不好意思地说道。