結(jié)石形成的原因和機制

關(guān)于結(jié)石形成的原因和機制第1頁，共19頁，2022年，5月20日，19點38分，星期五結(jié)石形成的化學(xué)熱力學(xué)化學(xué)熱力學(xué)的幾個定義1.活度積：在一定溫度下,一種物質(zhì)的Ksp是常數(shù)活度積:在一定溫度下,難溶化合物的飽和溶液中,各構(gòu)晶離子活度的乘積為一個常數(shù).此常數(shù)稱為活度積常數(shù),簡稱活度積,用Kap表示之.2.溶度積:在一定溫度下,難溶化合物的飽和溶液中各構(gòu)晶離子濃度的乘積為一個常數(shù).此常數(shù)稱為溶度積。3.亞穩(wěn)區(qū)：將溶度積與尿液產(chǎn)生自發(fā)成核時的活度積之間的過飽和區(qū)稱為亞穩(wěn)區(qū)。4.生成積：將發(fā)生自發(fā)成核時的溶度積稱為生成積。第2頁，共19頁，2022年，5月20日，19點38分，星期五結(jié)石形成的化學(xué)熱力學(xué)1.尿液飽和度的計算：半經(jīng)驗法：APRi＝APi/Kspi

尿石鹽i的活度積比；尿石鹽i的活度積；尿液與固體尿石鹽晶體i平衡時實際測定的溶度積。

2.尿液比純水溶液似乎更能保留更多的溶質(zhì)。此刻尿液處于過飽和態(tài)。當(dāng)繼續(xù)提高溶質(zhì)的濃度時，晶體自發(fā)成核析出。

3.由此可見：如能精確測定尿液的過飽和程度，就能明確判斷尿結(jié)石病人泌尿系結(jié)石生長的熱力學(xué)危險傾向，有利于結(jié)石形成機制的研究。第3頁，共19頁，2022年，5月20日，19點38分，星期五尿飽和度測定的臨床應(yīng)用草酸濃度對草酸鈣生成的相對效應(yīng)較鈣大15倍（1974Finlayson）.草酸鈣晶體體積V=44[OX].確定草酸是含鈣結(jié)石形成最重要的危險因素概念。1987半經(jīng)驗法報道：對磷酸鈣結(jié)石病人，尿鈣和PH值是主要因素。第4頁，共19頁，2022年，5月20日，19點38分，星期五泌尿系結(jié)石形成的化學(xué)動力學(xué)1.熱力學(xué)只研究體系的狀態(tài)及其變化，不討論時間因素及具體反應(yīng)機制；動力學(xué)研究反應(yīng)進行的速度和各種因素對反應(yīng)速度的影響。2.泌尿系結(jié)石形成可能經(jīng)過尿液過飽和、成核、生長或聚集以及固相轉(zhuǎn)移等一系列動力學(xué)過程。第5頁，共19頁，2022年，5月20日，19點38分，星期五成核概念均相成核：可以理解為過飽和溶液中的離子、分子或分子簇聚集的過程。核的大小為0.5－2毫米。異相成核：生物體系中發(fā)生均相成核的可能不大，因為總會有固體表面和體液共存，這些表面可以降低成核反應(yīng)的活化能，促成異相成核。次級成核：對其機制及其在生物礦化過程中的作用了解不夠。舉例：蒸餾水到－30度結(jié)冰；自來水－6度結(jié)冰；而冰水混和共存時－2～－3度就能結(jié)冰。這說明次級成核最快，異相成核次之，均相成核最慢。第6頁，共19頁，2022年，5月20日，19點38分，星期五結(jié)晶生長結(jié)晶生長：決定結(jié)石鹽生長速度的主要因素是晶體表面的狀態(tài)，即表面控制過程，晶體表面不是平的，而有缺損、坎坷的地方，溶質(zhì)中粒子由于受多個面的吸附力比單一平面吸附力要大，所以優(yōu)先較快在這個部位吸附析出。新的晶體又會形成新的坎坷，如此結(jié)石逐步長大。第7頁，共19頁，2022年，5月20日，19點38分，星期五結(jié)晶聚集尿液中的各種顆粒與其質(zhì)量相比具有很大的表面積，而自由能很高，有自發(fā)絮凝傾向，從而減少表面積和自由能，尿膠體趨向熱力學(xué)穩(wěn)定。晶體粒子聚集主要受三種力控制：晶體聚集力＝范氏引力+粘結(jié)力-靜電斥力。其中靜電斥力與zeta電位正相關(guān)。第8頁，共19頁，2022年，5月20日，19點38分，星期五結(jié)石形成的假說鈣斑學(xué)說過飽和結(jié)晶學(xué)說基質(zhì)學(xué)說抑制物缺乏學(xué)說游離顆粒和固定顆粒成石學(xué)說取向附生學(xué)說第9頁，共19頁，2022年，5月20日，19點38分，星期五結(jié)石形成假說——鈣斑學(xué)說鈣斑學(xué)說：腎實質(zhì)內(nèi)鈣化物質(zhì)沉積，經(jīng)淋巴系統(tǒng)進入腎乳頭，形成Randall腎鈣斑，它的表面粘膜脫落后，接觸尿而長成結(jié)石鈣斑學(xué)說不足：腎鈣斑多見于50以上的人，但尿石癥病人發(fā)病年齡卻小的多，而且真正在腎乳頭上長出的結(jié)石也只占15％左右。掃描電鏡的X線能譜分析表明：雖然腎內(nèi)結(jié)晶形成與腎組織內(nèi)鈣的濃度無關(guān)，但結(jié)石病人組腎內(nèi)從皮質(zhì)到髓質(zhì)中的鈣均比非結(jié)石病人組高，而且在腎小管內(nèi)微結(jié)石區(qū)Ca/P有明顯差異，結(jié)石組高，原因不明。第10頁，共19頁，2022年，5月20日，19點38分，星期五過飽和結(jié)晶學(xué)說內(nèi)容：過飽和、成核、生長或聚集、固相轉(zhuǎn)化等一系列物理化學(xué)過程。不足：過分強調(diào)無機礦物質(zhì)在結(jié)石形成中的作用，忽視基質(zhì)和尿中大分子的作用。對礦化過程中機體代謝與細(xì)胞活動的參與也認(rèn)識不足。第11頁，共19頁，2022年，5月20日，19點38分，星期五基質(zhì)學(xué)說Boyce(1956，1968)認(rèn)為基質(zhì)是泌尿系結(jié)石成核的激活劑。Wichkam（1976）首次提出：基質(zhì)可由受損的近端曲管析出，并與磷灰石結(jié)成小球體，在過飽和尿液中誘導(dǎo)尿石鹽的異質(zhì)成核?；|(zhì)中主要成分：碳水化合物、酸性粘多糖GAGs、基質(zhì)蛋白、爭論：另一批人認(rèn)為基質(zhì)是礦化過程中隨尿中無機物一起自然沉淀下來的，在泌尿系結(jié)石中不起主要作用。近期生物礦化研究證明：基質(zhì)可以1.誘發(fā)或推動成核。2.作為模板提供表面生長點，礦化物形成一個有序的結(jié)構(gòu)3.使礦物和軟組織連接。第12頁，共19頁，2022年，5月20日，19點38分，星期五抑制物缺乏學(xué)說是目前基礎(chǔ)研究中最活躍的領(lǐng)域，然而文獻報告比較混亂，表現(xiàn)在：1.結(jié)石病人和正常人尿液中抑制物的濃度或活力究竟有無差異。2.尿中抑制物組成成分、結(jié)構(gòu)及其作用強度，不同作者不同報告；3.對抑制物的作用機制，不同作者有不同的解釋。4.同一個抑制物在不同體系，或者不同測量方法，所得到的結(jié)果可能完全不同。Meyer1975認(rèn)為，對磷酸鹽結(jié)石的礦化抑制主要是小分子，如鎂、枸櫞酸、焦磷酸鹽；對草酸鈣結(jié)石礦化抑制劑主要是大分子：酸性粘多糖、酸性多肽等。第13頁，共19頁，2022年，5月20日，19點38分，星期五游離顆粒和固定顆粒成石學(xué)說Vermeulen1967報告，用小量致石藥物持續(xù)給大鼠并不產(chǎn)生結(jié)石，但如先用一次大量藥物后再改用小劑量即可產(chǎn)生結(jié)石，稱為引發(fā)機制。兩種學(xué)說都承認(rèn)游離顆粒要變?yōu)楣潭w粒才有條件長成結(jié)石。晶體在一定條件下可以大量生長，也可以通過聚集迅速變?yōu)榇蟮膱F塊，還可以借助粘蛋白黏附在細(xì)胞壁上，腎小管損害也有利于晶體附著。第14頁，共19頁，2022年，5月20日，19點38分，星期五取向附生學(xué)說結(jié)石大部分為混和結(jié)石，草酸鈣結(jié)石常含有羥磷灰石，或以此為核心。Londale1968提出取向附生學(xué)說，注意到結(jié)石的各種晶體面的晶格排列相互間常有明顯相似之處，認(rèn)為兩種晶體面如能互相有高度的配合性即可互相附生。第15頁，共19頁，2022年，5月20日，19點38分，星期五含鈣結(jié)石一、鈣排泄過多：1.特發(fā)性高鈣尿癥2.激素性高鈣尿癥（甲旁亢）3.腎小管酸中毒二、檸檬酸鹽排泄減少三、過量草酸排泄：口服鈣鹽可以減少草酸吸收。四、過量尿酸排泄：增加草酸鈣結(jié)石形成，機制不清。五、特發(fā)性含鈣結(jié)石第16頁，共19頁，2022年，5月20日，19點38分，星期五鈣排泄過多——特發(fā)性高鈣尿癥患有特發(fā)性高鈣尿癥的患者血清鈣水平正常。具體機制不詳，可能是鈣調(diào)節(jié)機制紊亂造成。這種調(diào)節(jié)紊亂可以發(fā)生在小腸、腎和骨中。小腸鈣吸收增加可以通過直接機制或者1，25（OH）2D3介導(dǎo)。小腸鈣吸收增加不是由1，25（OH）2D3介導(dǎo)，而是小腸中維生素D受體增加所致。在遺傳性高鈣尿癥大鼠試驗中，于正常對照組大鼠相比，試驗組大鼠骨釋放更多鈣且其腎臟和骨重吸收鈣能力缺陷第17頁，共19頁，2022年，5月20日，19點38分，星期五鈣排泄過多——腎小管酸中毒遠端腎小管酸中毒的患者形成結(jié)石的機制是多因素的