感染性结石的病因

2021年1月26日发(作者：欧阳铭)





感
染
性
结
石
的
病
因

Document number
：
PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998


泌
尿
系
感
染
性
结
石
的
病
因
、
诊
断
和
治
疗

孙西钊吕建林综述叶章群审校

泌尿系结石主要分为两类：代谢性结石和感染性结石， 其中，感染性结石
约占
5
％～
15
％
（
1
）
。早在公元前
4
世纪，希伯格拉底就认为尿石形成与尿路感
染有关。上世纪 初，
Brown
提出了细菌分解尿素引发成石的观点。
1925
年，
Hagar
等人报道了一种可水解尿素的细菌蛋白，即尿酶。翌年，
Sumer
从刀豆 中
成功地分离出尿酶并因此获得诺贝尔奖。

在无抗生素的年代，感染性结石引起的死 亡率高、复发率高、肾功丧失率
高
（
2
）
，因此被称作“恶性结石病 ”。尽管当今的微创技术使尿路结石的治疗更为
安全有效，但若对这种特殊结石缺乏足够的认识，它反而 有可能会成为体外碎
石和体内碎石的“陷阱”，术后导致严重的尿源性脓毒症（
uroseps is
），甚至因感
染性休克而致死亡。因此，在临床工作中对其应引起高度的警惕。

一、理化特点

感染性结石简称感染石，其矿物学成分是鸟粪石，化学成分是六水磷酸 铵
镁（
MgNH
4
PO
4
·
6H
2
O
）。早期的化学分析示其是由三个阳离子（
Ca
2
＋
、
Mg
2
＋
、
NH
4
＋
）和一个阴离子结合而成，故 在当时又称之为三价磷酸盐结石。这种结石
成分须在脲酶微生物的作用下才能生成，所以有时亦称其为脲 酶石。此外，虽
然在当今文献中常把感染性结石称作磷酸铵镁结石或鸟粪石结石，但因其必然
混 合碳酸磷灰石（
Ca
10
[PO
4
]
6
CO
3
）成分，并且碳酸磷灰石在含量上往往多于磷
酸铵镁，所以这些术语是片面而不确切的。完 整的名称应为磷酸铵镁
/
碳酸磷灰


石结石。在临床概念上应当注 意，感染性结石是感染引起结石，它不同于结石
引起感染。后者多由大肠杆菌所致，而大肠杆菌一般不会 产生脲酶
（
1
）
。

感染性结石的物理性质与其内在结构有 关。在偏光显微镜下，其结晶发育
不良，自形程度差，排列不整齐，这提示其生长迅速。结石内部存在大 量的空
隙，其中“停泊”着大量的解脲酶细菌。感染石质地疏松易碎，密度为
1587kg/m
3
，纵波速度
2.798km/s
，纵波声阻
4.440

kg/m
2
*s*10
6
；杨氏模量，韦氏
硬度

作者单位南京大学医学院附属鼓楼医院泌尿外科
210008
E-mail
：

，断裂韧性
56kPa
*
m1/2
；压力性材料破坏强度
8MPa
，张力性材料破坏强度
（
3
）
。
由于感染石上的这些声学特性和机械特性低于一般代谢性结石，其阻抗变形力、
扭曲力和延展力的能力较弱，比较容易被冲击波粉碎。

二、成石机制
感染性结石形成的先决条件是脲酶阳性细菌引起的持续性尿路感染
（
4
）
。脲
酶可将尿中的尿素分解为氨和二氧化碳（
1
），进而形成铵离子，同时使尿液呈< br>碱性。这两者是引发成石的必要条件。其反应式如下：

脲酶＋
H
2
O
H
2
N-CO-NH
2< br>CO
2
＋
NH
3
（
1
）

氨水解为铵离子后，
又
水合成氢氧化铵。由于后者属于强碱，可使尿
pH
值明 显升高，当
pH
值达到时，铵离子可与尿中的磷酸根及镁离子结合成磷酸
铵镁（
2
）。

pH
≥

6H
2
O
＋
Mg
2
＋
＋
NH
4
＋
＋
PO4
3
－
MgNH
4
PO
4
·
6H2
O
（
2
）



pH
≤

来自尿素的二氧化碳还原为碳酸氢盐，尿液趋向碱化，如果尿
pH
值达
到，它将会与尿中的阳离子结合，形成碳酸磷灰石（
3
）。

pH
≥

CO
3
2-
＋
10Ca2
＋
＋
6PO
4
3
－
Ca
10
[PO
4
]
6
CO
3
（
3
）

pH
≤

感染性结石的形成也遵循着一般的成石规律，即晶核形成→晶体生长 →晶
体聚集→晶体滞留在尿路中最终形成临床结石
（
5
）
。脲酶将尿 液中的尿素分解
后，随着氨和二氧化碳的持续产生，使尿
pH
值维持在～之间，这样可 使磷酸
铵镁结晶和碳酸磷灰石结晶不断形成。这种感染石的特点是生长迅速，一般在
4
～
6
周即可成石。但若尿液发生酸化，
pH
值低于时，这些结晶将不再形成， 并
且开始溶解
（
5
）
。

三、病原体学

在引起尿路感染的病原体中，约有
1/3
是由产生脲酶的微生物（真菌、细
菌 、支原体）所致，但主要是细菌，最常见的是变形杆菌属、克雷白杆菌属、
假单胞菌属和葡萄球菌属。虽 然大肠杆菌属是最常见的尿路感染致病菌，但仅
约％大肠杆菌能够产生脲酶，故其不是导致感染石的主要 致病菌
（
1
）
。“磷酸铵
镁－磷灰石尘粒”多在细菌外围形成，进而 促进结晶生长。菌体内外均可形成结
晶。单纯磷灰石结晶多在菌体内形成，细菌解体后所形成的微石可以 作为结石
的核心。而菌体外生长的结晶可沉积于细菌形成磷酸盐覆盖物，这样封闭于结
石内的细 菌就成为感染复发的源头
（
5
）
。感染石形成较快，体外研究表明，奇异变形杆菌在
2
～
4
小时之内就可促发磷酸铵镁结晶形成
（
6
）
。

解脲酶细菌产氨后水解成的铵离子与保护尿路上皮的葡胺聚糖的电 荷具有
亲和力，从而可使葡胺聚糖的亲水性发生改变
（
5
）
。铵离子 与葡胺聚糖上的硫酸


根离子相互吸引，可促使成石晶体粘附于尿路上皮进而继续增 大。在尿中成石
相关离子过饱和状态下，这些晶体快速聚集并形成结石。引起泌尿系感染的解
脲 酶细菌可能来源于肠道，是共生菌，属条件致病菌。此外，脲酶脲原体也可
能是一种引发感染石的病原体
（
6
）
。脲酶有质粒编码，并能在细菌体之间相互转
移。解脲脲原体 的生长对尿素有专性需求和特殊培养条件。

四、临床表现

感染石多发生于 尿路感染持续或反复发作的患者。由于女性尿路感染多
见，其感染石的发生率高于男性，两者之比为2
：
1
。尿石症的一般发病高峰在
30
～
50
岁，而感染石多发生在
60
岁以上的老年人，尤其是伴有糖尿病者。感
染石大都发生在 肾脏，很少发生在输尿管，发生在膀胱者多与尿道梗阻、神经
源性膀胱和长期留置导尿管有关
（
7
）
。

感染石主要表现为由肾盂肾炎引起的症状，但亦有不少患者 无症状。肾盂
肾炎一般表现为发热和膀胱刺激症状。急性肾盂肾炎及肾积水有时可导致肾积
脓或 肾周脓肿。黄色肉牙肿性肾盂肾炎偶尔亦可发生，表现为充满巨噬细胞和
单核细胞的肉芽组织取代了肾实 质，其中超过
1/4
的病例可能无任何症状，只
是偶然发现的，易与肾盂肿瘤相混淆< br>（
6
）
。

感染石的另一重要表现是由结石引起的症状，主要 包括腰痛和血尿，但很
少引起肾绞痛。感染石的生长速度极快，最快者
4
～
6
周就可充满整个集尿系
统，形成鹿角形结石。据国外一般报道，大约
3/4
的 鹿角形结石是感染性结
石，其余
1/4
是其它各种代谢性结石，所以鹿角形结石几乎成 了感染性结石的
代名词
（
5
）
。但据南京鼓楼医院调查，结果几乎相 反，感染性结石只占
1/4
，而
其余
3/4
为代谢性结石
（
3
）
。



患者的尿液分析可见尿中有脓细胞和 红细胞。尿
pH
值大于，同时可见磷
酸铵镁结晶。若尿培养发现解脲酶细菌，如变形杆 菌，则是提示感染石的有力
证据。因为感染性结石的含钙量较少，所以肾结石的
X
线呈 现半透光鹿角形或
部分鹿角形结石影，而且其“鹿角”比较锐利。膀胱结石可显现为同心层状钙化
影。在静脉尿路造影片上结石可呈负性影像。感染石的最终诊断依据是结石成
分分析。

五、治疗方法

感染性结石的治疗方法应以外科治疗为主，目标是完全清除结石；药物 治
疗为辅，只是用于外科治疗后残石的溶石治疗，或是用于不宜外科治疗者。

一、外科治疗

外科治疗包括体外碎石、体内碎石及开放手术。术前应严格控制尿路感
染，目标是尿中脓细胞和细菌转阴。尽管如此，仍然存在尿源性脓毒症风险，
可能是术中结石粉 碎后内在的细菌释放并被吸收入血所致。

1
、冲击波碎石（
SWL
）

SWL
是当今治疗结 石的首选方法，也可以用于体积较小的感染性结石。但
SWL
一般不可单独用作鹿角形结石的治 疗
（
8
）
，这是因为其清石率较低，大约
18
％～
67
％，术后不仅可能导致石街，而且可在其梗阻的基础上因结石内细菌
外渗引起肾积脓和脓毒 症。然而，由于
SWL
是创伤最小的外科方法，它可配合
其他方法（如体内碎石）来治 疗鹿角形结石。根据笔者经验，由于感染性结石
松脆易碎，即使为完全性鹿角形结石，如果结石总体负荷 不大（小于
2cm
），
仍可在有效的抗生素屏蔽下，事先放置双
J
管 后试行
SWL
分期治疗。如果首期