草酸鈣結晶對我們檢驗工作者來說再熟悉不過了,因為顯微鏡下經常可以看到。在攝入菠菜、大黃、巧克力、甜菜根、花生后,植物性食物中的草酸經體內代謝,與鈣結合成草酸鈣,隨尿液排出體外,尿液中可出現草酸鈣結晶。草酸鈣為常見的生理性結晶,一般無臨床意義。然而一些病理情況應引起我們重視,比如結石癥、乙二醇中毒、高草酸尿等也會出現草酸鈣結晶。草酸鈣結晶雖說是很常見,我們對它真得是很了解嗎?聽我娓娓道來。
草酸鈣結晶名稱的由來
草酸鈣,古代術語為石灰草酸鹽,其化學式CaC
2 O
4。尿中的草酸鈣結晶有三種形式:一水草酸鈣,二水草酸鈣和三水草酸鈣。然而,只有一水形式是唯一的熱穩定性形式的草酸鈣。因此,僅在腎結石中發現一水和二水形式[1]。一水草酸鈣結晶以威廉?韋威爾(William
Whewell,1794-1866)命名,威廉?韋威爾是英國多才多藝的科學家、劍橋大學道德哲學系教授。二水草酸鈣結晶Weddellite是一種礦物形式的草酸鈣,以距離南極洲的Weddell海的底部沉積物中發現的結晶而命名。
草酸鈣結晶的各種形態與診斷
草酸鈣可以通過各自晶體的形狀來區分。一水草酸鈣結晶的形狀各不相同,可形成啞鈴形(dumbbells),紡錘形(spindles),橢圓形(ovals),或尖籬笆形(picket
fences)。文獻中指出[2-3],一水是熱力學在生理條件下穩定的形式,一水形式的草酸鈣主要發生在自然界,也出現在尿路結石中。二水草酸鈣結晶為八面體,尿沉渣中的大部分結晶具有這種形態,因為它們可以在任何pH下并且天然存在于正常尿液中。二水草酸鈣結晶為類似于信封或馬耳他十字架的無色、可變大小的八面體,它們在酸性尿液中最常見。一些參考文獻表明在光學顯微鏡下“信封”或二水形式(Weddelite)的草酸鈣結晶最多常見的類型[4-5]。二水形式僅存在于高水平鈣,二水形式是亞穩態的,可經過轉化為一水形式[6]。草酸鈣結晶溶于鹽酸但不溶于乙酸和氫氧化鈉,加氨后重新結晶為八面體。它們有時在堿性尿液中遇到。
草酸鈣結晶與疾病
草酸鈣是腎結石中最常見的成分,約80%的腎結石部分或完全是草酸鈣類型。一水草酸鈣結晶和羥基磷灰石是兩種最常見的結石成分[8]。當尿液持續酸性時,草酸鈣結晶形成結石。飲食中的鈣和草酸鹽起著重要作用,但并不是影響草酸鈣結石形成的唯一因素。來自骨骼的鈣也可能在腎結石形成中起作用。草酸鈣結晶可以出現在具有草酸鈣尿石癥、高鈣尿癥(如由于皮質類固醇)或具有高氧尿癥(如攝取草酸鹽高的蔬菜或不常見于乙二醇中毒)的患者中。在正常或低鈣存在下,具有橢圓形或啞鈴型的一水草酸鈣結晶與高草酸鹽濃度密切相關[9]。在攝入乙二醇后,在尿液中發現特殊類型的具有細長和窄的六邊形和“鉆石”形狀的whewellite結晶,這導致嚴重的高氧化尿。Weddellite在大多數情況下表現為八面體(bipyramidal)結晶,而更稀有的十二面體結晶與高鈣尿相關[10]。Jose′
Antonio
等[11]報道了一例15歲的慢性腎臟疾病女孩尿沉渣檢查發現一水草酸鈣在腎小管上皮細胞內的結晶(下圖所示)。這種尿檢結果導致了進一步診斷原發性高氧尿癥1型(primary
hyperoxaluria type
1)。Jacobsen等[12]得出結論,一水草酸鈣結晶是乙二醇中毒形成的草酸鈣結晶的主要類型。一水草酸鈣結晶其中最常見的是乙二醇中毒[13],也被用于刑事偵破案件中。調查人員在兩名受害者的腎臟中發現的一水草酸鈣結晶最終導致成功起訴和定罪兇手[14]。
乙二醇中毒后透明管型內的一水草酸鈣結晶,相差顯微鏡、普通光鏡及偏振光顯微鏡下比較。
臨床小結
為了增加尿樣中存在的結晶代表可能存在于患者膀胱中的結晶中的可能性,應在收集后1小時內分析新鮮的尿樣。隨著儲存時間的延長,特別是當樣品冷藏時,形成的結晶顯著增加。然而,雖然冷藏是選擇保存尿樣的化學和其他沉積物成分的方法,但是當在冷藏尿液樣品中檢測到結晶時,應謹慎地通過快速分析新鮮獲得的樣品來驗證發現。長時間的儲存,尤其是冷藏,顯著增加了體外草酸鈣的形成。在儲存期間變成酸性的樣品也可能導致體外草酸鈣結晶形成。當儲存的尿液樣本中檢測到結晶時,應通過檢查新鮮獲得的尿樣來確認發現。對于不好確認的草酸鈣結晶,我們最好用偏振光顯微鏡觀察,尋找彩虹樣外觀。總的說來,
我們應提高對草酸鈣結晶的認識,不能片面認為因為其是常見的生理性結晶而放松警惕。應時刻加強與臨床的溝通,為臨床提供更多有診斷價值的信息。
參考文獻
[1]F.Grasesl,A.Millanl,A.Conte.Production
of calcium oxalate monohydrate,dihydrate or trihydrate A comparative
study.Urol Res.1990,18:17-20.
[2]Hodkinson,A.p.46 in Oxalic Acid in Biology and Medicine. Academic Press,London,1977.
[3]Prien,E.L.&Prien,E.L,Jr.Comparison and structure of urinary stone.Am J Med.1968,45,654.
[4]Godolphin
W,Meagher EP,Sanders HD&Frolich,J Unusual calcium oxalate crystals
in ethylene glycol poisoning.Clin Toxicol.1980,16,479.
[5]Terlinsky
AX,Grochowski J,Geoly KL,Stauch,BS& Hefter,LIdentification of
atypical calcium oxalate crystalluria following ethylene glycol
ingestion.Am J din Pathol.1981,76,223.
[6]Burns,J.R.&Finlayson,B.Changes
in calcium oxalate crystal morphology as a function of
concentration.Invest.Urol.1980,18,174
[7]A MANUAL OF CLINICAL DIAGNOSIS BY JAMES CAMPBELL TODD,Ph.B,M.D.PHILADELPHIA AND LONDON,W.B.SAUNDERS COMPANY.1908
[8]Rez P.What does the crystallography of stones tell us about their formation?Urolithiasis.2017,45(1):11-18.
[9]Daudon
M.Modèles de cristallisation.In:Jungers P,Daudon M,Le Duc
A,editors.Lithiase urinaire.Paris:Flammarion
Médecine-Sciences,1989:158-95.
[10]Kok
DJ,Papapoulos SE,Bijvoet OL.Excessive crystal agglomeration with low
citrate excretion in recurrent stone-formers.Lancet.1986,1:1056-1058
[11]Jose′
Antonio T.Poloni1,Clotilde D.Garcia1,Liane N.Rotta,Mark
A.Perazella.Calcium oxalate crystalluria points to primary hyperoxaluria
type 1.Kidney International.2016,89:250.
[12]Jacobsen
D,Akesson I,Shefter EUrinary calcium oxalate monohydrate crystals in
ethylene glycol poisoning.Scand J Clin Lab Invest.1982,42(3):231-234.
[13]"Urine Crystals". https://ahdc.vet.cornell.edu/.
[14]Nash,Alanna."The Black Widow Killer:Two men.Two murders.Too many questions.".Reader's Digest.