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雏菊样尿液结晶,你见过吗?

归去来兮 2021-5-21 05:54 PM 3724人围观 技术

作者:张晓宁

单位: 河北省南皮县人民医院


众所周知,碳酸钙有三种无水结晶相 —— 方解石、文石和球霰石,以及两种含水的结晶相 —— 一水碳酸钙(CaCO3·1H2O)和六水碳酸钙(CaCO3·6H2O)。碳酸钙除了以结晶形式存在之外,也以多种不同结构和含水量的无定形状态存在,称为无定形碳酸钙。


那你对碳酸钙在尿液中形成的结晶了解多少呢?


2003 年 3 月 25 日,罗马 Policlinico A.Gemelli 临床实验室发现了一种非常罕见的结晶尿(图 1A 和图 1B),结晶的形状让人想起雏菊(图 2 )。


事实上,它们是由 6 到 13 个不同宽度的三角形组成的,直径大约 15 到 38 μm、有明确的边分隔,其顶端向中央圆形结构汇聚,包含一个中心点,可以是透明的,也可以是深色的。G.B.Fogazzi 等 [1] 将这种具有「雏菊状」外观和非双折射的结晶定义为「雏菊状结晶」


目前,雏菊状结晶已经在世界上多个国家的实验室被发现,我国尚未见报道。这种结晶主要见于女性、所有年龄段、碱性尿液、不同的尿比重中。此外,在狗的尿液中也发现了雏菊状结晶 [2],表明它们的出现并不只局限于人类。


图 1


图 2


为了确定这种结晶的性质,Giovanni B [1] 等在大量的教科书和图谱中寻找相似的图像,从迄今为止出版的第一本关于尿液沉渣的专著开始 [3],包括 19 世纪和 20 世纪初奥地利、法国、德国、意大利、瑞士、英国、美国发表的关于这一主题的主要著作,结果发现与此结晶形态非常相似的图像是法国人 Charles Robin 和 François Verdeil 于 1852 年至 1853 年出版 (图 1C) 的论文 [2],这些结晶被认为是由碳酸钙组成的。另一个与之相类似的结晶图像是奥地利 Robert Ultzman 和 Karl Berthold Hofmann 于 1871 年出版的图谱 [4] (图 1D)。Giovanni B 等 [1] 对样品进行了红外光谱分析。结果表明这些结晶是由碳酸盐组成的,虽然元素分析显示有钙的存在,但红外光谱并不对应于常见的碳酸钙盐,即方解石、文石或球霰石。由于尿沉渣的数量非常少,作者未能使用 X 射线荧光分析等其他技术做进一步检查。总之,结晶的性质仍有部分未知,引起这种结晶尿的原因也不很清楚。


2017 年,G.B.Fogazzi 等 [5] 报道了 「雏菊样」的结晶(图 3),红外光谱显示其结构含有碳酸盐离子,不同于碳酸钙(方解石),也不同于其他形式的钙碳酸盐(即文石和球霰石),X 射线显微分析可能有助于澄清这一问题,但不幸的是,作者同样也没有对其进一步进行分析鉴定,仍然需要进一步的病例来阐明「雏菊样」结晶发生的频率、临床意义,尤其是准确的成分。


图 3


Vincent Frochot 等 [6] 对一位 64 岁女性的尿沉渣进行检查,发现有三种不同类型的结晶(图 4 和图 5),所有结晶的形态都不寻常,但无法通过明场显微镜、偏振光和尿液 pH 进行鉴定。随后其利用显微红外光谱、拉曼光谱 (Raman spectroscopy) 和能量色散 X 射线光谱 (energy dispersive X-ray spectroscopy) 鉴定了方解石、球霰石和文石三种结晶,红外显微光谱和衰减全反射(ATR)成像可以识别扁平的矩形方解石,拉曼光谱识别空间分辨率小于 1μm「雏菊状」结晶为球霰石,棒状 / 针状结晶为文石,在玻璃上进行的能量色散 X 射线光谱显示钙在所有结晶中的空间分布均匀。因此,将观察到的结晶识别为多晶型无水碳酸钙,证实了它们都是碳酸钙结晶的形态变体。


图 4 用明视野显微镜观察


图 5 用偏振光显微镜观察
1: 双折射扁平矩形结晶; 
2:非双折射「雏菊状」结晶;
3:强双折射棒状针状结晶。


Vincent Frochot 等第一次利用先进的红外光谱技术确定了三种不同的人类尿液中碳酸钙的类型和形态,然而在这项研究中仍然无法回答尿液环境、浓度与方解石、文石和球霰石的形成之间的关系,而且无法提供明确的原因来解释高女性和碱性尿中形成球霰石,仍然需要进一步研究。文中所描述的碳酸钙是非常不寻常的,不同于教科书和图谱中所报道的大多是哑铃型,更不常见的是卵球形、球形或四分体 [7-9],它们在偏振光下呈现双折射。


讨论



尿液结晶是已经被我们所熟知的尿沉渣结构,是最早用显微镜在尿液中看到的第一个微粒结构 [10]。随后人们在尿沉渣图谱和尿液分析专著中描述了一系列的尿液结晶 [7,11]。


尿液中出现的结晶,我们称之为晶体尿。晶体尿是不同类型尿液过饱和的结果,尿液中是否出现结晶,取决于尿液结晶物质的溶解度、PH、温度及胶体状况等因素。


我们最常见的是草酸钙结晶、磷酸钙结晶以及尿酸结晶 [12]。各种情况可导致结晶尿,包括感染 [13]、获得性或遗传性代谢性疾病 [14] 或者饮食 [15]。


尿液结晶大多数可以通过结晶形态、偏振光下的双折射特征和尿液 PH 值来进行识别。通过这种方法,可以识别日常实践中遇到的大多数结晶,而对于少数具有复杂的形态和性质的结晶,我们仍然还需要一些有关患者的临床信息和 / 或更先进的红外光谱来进行鉴定 [16-17]。




参考文献:

参考文献:
[1]Giovanni B.Fogazzi,Silvia Baroni,Giuseppe Garigali,et al.An unusual type of crystalluria appearing only once every 130 years?).Nephrol Dial Transplant.2004,19:1907-1909.
[2]C.Robin,F.Verdeil,Traité de Chimie Anatomique et Physiologique Normale et Pathologique,Atlas,Paris:Baillière,1853.Atlas,planche V.
[3]Bird G.Urinary Deposits.Their Diagnosis,Pathology and Therapeutical Indications.Churchill,London,1844.
[4]Fogazzi GB.An Atlas on urine sediment written by a surgeon and a chemist still of interest today.Nephrol Dial Transplant.1999,14:2038-2040.
[5]G.B.Fogazzi,R.Anderlini,S.Canovi,et al.「Daisy-like」crystals:A rare and unknown type of urinary crystal.Clinica Chimica Acta.2017,471:154-157.
[6]Vincent Frochot,Vincent Castiglione, Ivan T.Lucas,et al.Advances in the identification of calcium carbonate urinary crystals.Clinica Chimica Acta.2021,515 :1-4.
[7]M.H.Haber,Urinary Sediment A Textbook Atlas, American Society of Clinical Pathologists,Chicago,1981,pp.33-54.
[8]M.H.Haber,D.Blomberg,K.Galagan,F.F.Glassy,P.C.J.Ward,Color Atlas of the Urinary Sediment.An Illustrated Field Guide Based on Proficiency Testing,Cap Press,Northfield,2010,pp.238-239.
[9]N.A.Brunzel,Fundamentals of Urine & Body Fluid Analysis,fourth ed,Elsevier,St Louis,2018,p.167.
[10]G.B.Fogazzi,J.S.Cameron,Urinary microscopy from the 17th century to the present day,Kidney Int.1996,50:1058-1068.
[11]L.Graff,A Handbook of Routine Urinalysis,JB Lippincott,Philadelphia,1983,pp.83–107.
[12]M.Daudon,P.Jungers,B.Lacour,Int´erˆet clinique de l’´etude de la cristallurie,Ann.Biol.Clin.2004,62:379-393.
[13]R.Flannigan,W.H.Choy,B.Chew D Lange,Renal struvite stones-pathogenesis,microbiology and management strategies,Nat.Rev.Urol.2014,11:333-341
[14]V.Frochot,M.Daudon,Clinical value of crystalluria and quantitative morphoconstitutional analysis of urinary calculi,Int.J Surgery.2016,36:624-632
[15]D.Bazin,E.Letavernier,J.P Haymann,P.M´eria,M.Daudon,La place dela physicochimie en urologie et en n´ephrologie:le bilan de 10ans de collaboration entre physiciens, chimistes et praticiens hospitaliers, Progr`es en Urologie,Elsevier Masson.2016,26:608-618.
[16]F.De Liso,G.Garigali C.Ferraris Fusarini,M.Daudon,G.B.Fogazzi,How to identify sulfamethoxazole crystalluria,Clin.Chim.Acta.2016,452:106-108.
[17]J.De Michele,H.Rezaizadeh,J.L.Goldstein,Sulfasalazine crystalluria induced acute renal failure,Clin.Gastroenterol.Hepatol.2012,10:A32.
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