泌尿系结石的影响因素

一、饮食对泌尿系结石形成的影响

近半个世纪以来,大部分国家和地区上尿路结石的发病率逐渐增高,取代膀胱结石而成为泌尿系结石的主要类型。结石的成分也由以前的以尿酸盐为主要成分转变为以草酸钙为主要。在此过程中,这些国家和地区的气温、湿度、水质、土壤、日照、海拔等地理环境的变化微乎其微。但这些人群的营养状况和食物组成有着明显改变。因此,饮食可能是导致泌尿系结石的重要原因之一。实验证明,饮食中动物蛋白、精制糖增多、纤维素减少,促使上尿路结石形成。大量饮水使尿液稀释,能减少尿中晶体形成。

影响泌尿系结石形成的食物成分有蛋白质、脂肪(胆固醇、鱼油、多不饱和脂肪酸)、糖类、嘌呤、草酸、矿物质(钙、镁、钠等)、维生素(维生素A、维生素B6、维生素D、维生素C、维生素K)、蔬菜(菠菜)、磁化水、乳制品、米糠、麦麸、芭蕉芯、玉米须、微量元素等。

(一)蛋白质

流行病学调查显示,泌尿系结石的形成与日常生活密切相关,高蛋白质饮食有诱发泌尿系结石形成的作用,是促进上尿路结石形成的重要饮食危险因素之一。当饮食中的蛋白质尤其动物蛋白质过高时,小儿膀胱结石的发病率减少,但肾、输尿管结石的发病率增加,结石的主要成分是草酸钙和磷酸钙。反之,当饮食中的动物蛋白质含量减少时,膀胱结石的发病率增加,结石成分中尿酸盐含量增加而磷酸钙成分减少。如果饮食中蛋白质含量很低,且动物蛋白质的含量也不足时,上、下尿路结石的发病率都降低。

(二)脂肪

1.不饱和脂肪酸　饮食中的脂肪含量对泌尿系结石的发病是否有影响,目前尚无一致的结论。在日本,人群中肾结石发病率的上升趋势与日常生活中脂肪和油的消费量增加程度相一致。据报道,大量摄入不饱和脂肪酸与肾结石的关系比蛋白质和糖更加密切。在一组初级保健人群的病例对照研究中发现,低脂或减肥饮食对泌尿系结石的发病有显著性的保护作用。在小肠内,游离的脂肪酸与钙离子结合后,抑制了钙与草酸结合形成不易吸收的草酸钙,从而增加肠腔内游离草酸的数量,促进了肠道对草酸的吸收。过量吸收的草酸自肾脏排出,增加了草酸钙结石形成的危险性。

2.胆固醇　各种类型的泌尿系结石均含有胆固醇,其含量高于一般的微量元素。其中混合性泌尿系结石的胆固醇含量最高。因此,胆固醇代谢异常与泌尿系结石的关系正在逐步地引起人们的注意。体外研究发现,在含有各种晶体(草酸钙、磷酸钙及尿酸)的液体中加入胆固醇后,90%的胆固醇与晶体发生聚集。进一步的研究发现,胆固醇能促进二水草酸钙的成核过程。动物实验也证实,高胆固醇饮食可以诱发大鼠肾脏形成磷酸钙结石。

总之,饮食中的脂肪与尿液内的溶质之间密切相关,但对其机制所知甚少,并且对形成泌尿系结石的效应还不清楚,有待进一步研究。

(三)糖类

精制糖对泌尿系结石的致病作用已经受到广泛关注。Blacklock调查了11个国家和地区糖的消费量和泌尿系结石的关系后发现,上尿路结石的发病率与该地区糖的消费量有密切的关系。在泌尿系结石高发区,食糖的消费量比低发区高几倍到几十倍。Yishiao等也报道,日本人泌尿系结石的发病率与精制糖的消费数量呈现正相关。我国广东省东莞地区和云南省蒙自县的调查也显示,泌尿系结石患者精制糖的摄入量明显高于正常对照组。不同食糖摄入水平的相对危险性分析证明,饮食中的食糖摄入越多,泌尿系结石形成的相对危险性越大。

(四)嘌呤

机体内嘌呤代谢的最终产物是尿酸,成年人体内尿酸的生成量为500～1000mg/d,其中200～500mg是食物中嘌呤在体内氧化产生的。每天所生成的尿酸中,60%～85%经过肾脏排泄,所以嘌呤含量多的食物对尿酸结石的形成有很大的影响。大量摄入高嘌呤类食物不仅能增加尿液中尿酸的排泄,易于形成尿酸结石,而且还能增加内生性草酸的形成,促进草酸钙结晶形成的取向附生过程,降低酸性黏多糖抑制草酸钙结晶生长能力,结果使草酸钙结石形成的危险性增大。同时,高嘌呤类食物常含有大量的酸,尿液酸也可以促进尿酸结石的形成。

(五)草酸盐

草酸是形成含钙尿路结石的重要因素之一。70%～80%的上尿路结石是草酸钙结石,其发生多与草酸的代谢异常有关。草酸广泛存在于菠菜、大黄、可可、茶以及其他深色的绿叶蔬菜和植物中。高草酸食物包括豆类、菠菜、荷兰芹、大黄属植物、可可、速溶咖啡、甜菜以及草莓、覆盆子、橘子、白薯、李属植物、胡萝卜、芹菜、黄瓜、黑菁叶、蒲公英叶、苣荬菜、胡椒等,其中前七种食物草酸盐含量在25mg/100mg以上。此外,过量摄入富含草酸前体的食物也会促进尿液草酸的排泄。例如,葡萄(青)、球芽甘蓝、酸橙、蘑菇、甜菜(嫩)、桃、荷兰芹、葡萄柚、菠菜、梨、西红柿、白薯的乙醇酸含量均在3mg/100g以上,大量摄入这些食物后,会促进体内草酸的合成增多。

菠菜的草酸含量很高,每200g菠菜含草酸725～1236mg。据报道,摄食菠菜后2～4h,尿液中草酸的排泄达到高峰,8h后可增加尿草酸排泄20～50mg,接近于正常人24h尿草酸的排泄总量。摄食菠菜后,尿钙的排泄量稍有降低,但是,其对草酸钙饱和度的影响作用甚微。在草酸钙经常呈过饱和的尿液中,食用菠菜能够显著地增加草酸钙结石形成的危险性。因此,建议草酸钙结石患者尽量避免摄食菠菜。

(六)矿物质

1.钙　摄入钙的含量增加时,肾结石形成的危险性也增加,反之亦然。过去常将限制食物中钙的摄入作为预防含钙尿路结石形成和复发的主要手段之一,并获得了一定的疗效。然而,近几年已经证实,这种全球普遍推荐的低钙饮食疗法反而会增加肾结石的发病率。因为低钙饮食虽然可以降低尿钙的排泄,但是它可以促进肠道选择性吸收草酸增多,从而形成高草酸尿症。因此,尿钙降低的益处被明显增加的尿草酸所抵消,从而促进泌尿系结石的形成。相反,高钙饮料(380mg/L)虽然会增加尿钙的排泄,但可明显地降低尿液草酸的排泄,而且使尿液草酸/钙的比值明显下降。从预防泌尿系结石的角度来说,成年人每天钙的摄入量应在800mg以上。

2.镁　目前还不能肯定饮食中的镁是否与泌尿系结石的形成有关。体外研究表明,镁能抑制草酸钙和磷酸钙晶体的成核、生长和聚集。动物实验证实,低镁饲料可以诱发大鼠肾小管内出现草酸钙和磷酸钙沉积,在饲料中添加镁则能够预防大鼠形成泌尿系结石。虽然补充镁并不能降低伴有高草酸尿症的大鼠尿液中的草酸钙相对过饱和水平,但是,高镁饮食能够使尿液中的枸橼酸排泄增加。

临床研究发现,部分泌尿系结石患者尿液中镁的水平较低。也有报道草酸钙结石患者尿镁的排泄并不降低,但是尿液中镁/钙的比值和镁/草酸的比值降低。口服镁剂能够降低泌尿系结石患者尿液中尿酸和草酸钙的过饱和水平,减少泌尿系结石的复发率。也有人认为,只有大剂量的镁对草酸钙结晶的形成才具有较强的抑制作用,而低剂量的镁则无此作用。

3.钠　大量摄入钠盐可增加尿液中的钙和胱氨酸的排泄,减少尿液枸橼酸的排泄,升高尿液pH,是含钙尿路结石形成的危险因素之一。因此有人建议泌尿系结石患者,尤其是那些伴有高钙尿症的患者必须采用低钠饮食。

另外,Manette等报道,限制钠的摄入能够降低尿液中胱氨酸的排泄,具有抑制胱氨酸结石复发和作用。

4.钾　流行病学调查表明,钾的摄入减少可增加泌尿系结石形成的危险性。但是,泌尿系结石患者与对照组相比,日常饮食中钾的摄入量并没有明显差别。钾能减少尿钙的排泄,泌尿系结石患者尿液中的钠/钾比率增加。补充碳酸钾和枸橼酸钾可以降低尿钙的排泄,限制钾的摄入则增加尿钙的排泄。钾减少尿钙排泄的机制可能与葡萄糖酸钾的短暂性利尿作用,以及增加肾小管对钙和磷酸盐的重吸有关。磷酸盐能抑制1,25-(OH)2D3的合成,使肠钙的吸收减少,尿钙的排泄也随之减少。此外,富含钾盐的食物中也含有较多的碱性物质,后者可以促进尿液枸橼酸的排泄。

(七)维生素

1.维生素A　用缺乏维生素A的饮料长期喂养大鼠,可以诱发大鼠的膀胱结石和肾结石。当维生素A缺乏时,实验大鼠尿液中的草酸和尿酸排泄增加,而尿酸性黏多糖显著减少。Leersam证明,食物中缺乏维生素A时,能引起黏膜上皮细胞出现病变,主要是细胞内钾的代谢失常,细胞内钾滞留,因而形成碎结晶,并成为结石的核心。另一方面,中毒剂量的维生素A可以导致高钙尿症、肾脏髓质钙沉着和肾结石的发生。然而,在人类,尽管有报道泌尿系结石患者的血清维生素A的水平较低,但是,至今尚没有确凿的资料证实维生素A的缺乏可以诱发泌尿系结石。

2.维生素B6　维生素B6是草酸代谢过程中必需的辅酶,在草酸代谢过程中起着极其重要的作用。当有足量的维生素B6存在时,大部分的乙醛酸可转化为甘氨酸而大大地减少草酸的生成。动物实验证实,当维生素B6缺乏时,内源性草酸的排泄增加,大鼠肾内草酸钙的沉积增加。给大鼠补充大剂量的维生素B6能够明显地抑制实验鼠肾内草酸钙的沉积,但尿草酸的排泄没有明显的变化。用缺乏维生素B6的饲料喂养猫和鼠时,可以发生草酸钙肾结石。在人类,如果饮食中缺乏维生素B6,尿液中的草酸排泄量会增加。草酸钙结石患者每天服用10～500mg的维生素B6时,可以降低尿液中的草酸排泄量。近年有人发现,服用大剂量的维生素B6能够明显地降低泌尿系结石形成的危险性。

3.维生素C　维生素C是草酸的前体物质之一,大剂量应用维生素C可使大鼠尿液中的草酸和尿酸排泄增加。但是,维生素C可以和尿液中的钙结合,从而降低游离钙的浓度,减少草酸钙结石的形成。近来发现,每天摄入4g维生素C并不会导致高草酸尿症的发生,也不会增加尿液草酸钙的过饱和水平以及泌尿系结石形成的危险性。当然,超大剂量服用维生素C(6g/d以上)对某些个体是有害的。因此,不主张大剂量服用维生素C。

4.维生素D　长期应用维生素D可以导致高钙血症和高钙尿症,使大鼠尿钙和尿草酸的排泄量明显升高,并使尿镁和尿枸橼酸的排泄量明显降低。因此,尽管血浆维生素D的水平与尿钙的排出有直接的关系,但是,目前还缺乏充足的证据表明过度摄入维生素D或者长时间晒太阳可以增加泌尿系结石的发病率。

5.维生素K　维生素K具有抑制泌尿系结石形成的作用。给大鼠补充维生素K拮抗药香豆素后,肾内草酸钙结晶数目及肾组织中草酸的含量明显升高,尿肾钙素中γ-羧基谷氨酸含量降低。当停用香豆素后,肾内草酸钙结晶的数量随之减少。大鼠应用维生素K后,尿液中的草酸明显地降低,而肾组织中骨桥蛋白(OPN)mRNA的表达量明显地升高,尿液OPN的浓度也提高,从而发挥抑制泌尿系结石形成的作用。此外,维生素K对羧化酶活性至关重要,而γ-羧基谷氨酸的含量升高可提高尿液中大分子抑制物的活性。由此可见,泌尿系结石患者适当补充维生素K有一定的积极意义。

(八)磁化水

普通的水通过强磁场的作用后即成为磁化水。1955年klas-sen提出:经102～103奥斯特磁场强度处理过的磁化水,可以阻止锅炉内积垢的形成。1973年又有人发现,将泌尿系结石置入盛有磁化水的容器时,结石出现溶解的现象。动物实验发现,磁化水能显著地减少蝌蚪肾脏钙的含量,并减少实验大鼠草酸钙肾结石的形成或者促进其排出。临床试验也观察到,泌尿系结石患者饮用磁化水后,尿液中的结晶颗粒普遍变小,结晶数量也明显减少。一组466例泌尿系结石的报道中,用磁化水治疗的总有效率为70%。

(九)乳制品

大量事实说明,乳制品消费低下或小儿喂养方法不当地区,儿童膀胱结石的发病率较高。改用母乳或牛奶喂养后,儿童膀胱结石的发病率随之下降。有人发现,小儿出生后长期喂养母乳,至6个月后才开始补充食物,几乎不会患膀胱结石。撒哈拉沙漠南部的非洲人患膀胱结石较罕见,而当地新生儿的母乳喂养习惯持续到数周岁以后。英格兰28个县的膀胱结石住院率与该县每10万人口拥有的小母牛数呈负相关,充分说明了乳制品的摄入不足与儿童膀胱结石的发病有密切的关系。

有学者观察了奶粉对膀胱结石患儿尿液中成石危险因素的影响,发现患儿摄入奶粉后尿液中尿酸的排泄减少,尿钙和尿镁的排泄增加,尿液pH上升,草酸钙晶体和尿酸晶体消失,进一步说明了婴幼儿摄入乳制品的重要性。

(十)米糠和麦麸

米糠和麦麸能够明显地降低高钙尿症动物的尿钙排泄,并且减轻高钙尿症对肾组织的损害。临床试验证实,含钙尿路结石患者服用米糠后,24h尿钙的排泄明显下降,尿镁的排泄增加,镁/钙比值明显提高。但是,尿液中的尿酸、草酸和枸橼酸排泄量没有明显变化。米糠和麦麸降低尿钙的排泄主要是通过其含有的植酸钙镁成分而发挥作用的。

1980年,有学者首先将米糠应用于临床上治疗特发性高钙尿症患者,疗效显著。有关米糠长期疗效的研究,目前仍在进行之中。

(十一)微量元素

钼、锶、锌、镁、铁、铝和锰对草酸钙和碳酸钙结石的形成具有抑制作用;氟和硅具有促进结晶的异质成核的作用;镉和铅会损伤肾小管基底膜,促进钙盐沉着,有利于泌尿系结石的形成。

(十二)芭蕉芯和玉米须

动物实验发现,芭蕉芯提取液能够明显地减少实验性高草酸尿症大鼠24h尿草酸及草酸体羟乙酸及乙醛酸的排泄,并且能明显地降低小鼠肾组织的草酸含量,减少乙二醇诱发的草酸钙结晶在肾脏的形成。但是,它对尿钙的排泄没有影响,对肾组织钙的含量也没有影响。玉米须也有同样的作用。其机制可能是芭蕉芯、玉米须含有某种物质,抑制羟乙醛以及甘氨酸转化为羟乙酸和乙醛酸,从而使草酸在体内合成减少;也可能是芭蕉芯、玉米须提取液中的某些成分提高了对草酸钙晶体生长和聚集的抑制活性。然而,目前尚无芭蕉芯及玉米须制剂治疗泌尿系结石的临床报道。

(十三)液体

尿液中结石形成成分的过饱和状态是泌尿系结石形成的先决条件。海洋救生员和马拉松运动员泌尿系结石的发病率高,说明慢性失水状态以及日常饮水量不足都容易诱发泌尿系结石的形成,因为慢性失水状态会增加尿液的比重,提高尿液晶体的浓度和尿酸的饱和度,降低尿液pH。此外,在脱水状态下,尿液中的尿酸盐结晶可作为含钙结石取向附生的模板。尿量的增加也会稀释尿液中晶体形成促进因子的浓度,使尿液草酸钙和饱和度水平降低。总的来说,大量饮水对于防治泌尿系结石是有益的。

泌尿系结石形成的危险性也随着饮用液体种类的不同而异。在总液体量相同的情况下,如果每天摄入咖啡、茶、啤酒、白酒等饮料时,结石形成的危险性会明显降低。相反,如果每天摄入苹果汁或葡萄汁,结石形成的危险性会明显增加,其影响机制目前还不清楚。

二、环境对泌尿系结石形成的影响

(一)自然环境

自然环境对泌尿系结石的影响,主要表现为气候、土壤和水对结石的影响。干热缺水的气候可以引起脱水、尿量减少,尿量减少能够增加尿中形成结石的盐类和酸的浓度,使尿液过饱和,结石盐容易结晶、沉淀、析出而形成结石。季节的变化对结石的形成也有较大影响,结石病夏秋季节发病、出现肾绞痛的多,冬春季发病少;由于夏季温度高,容易出汗,体液散失多,导致尿液减少,尿液在膀胱内滞留的时间相对较长,每天仅排出很少量的尿液,尿液浓缩,不仅导致结石盐的过饱和,还可以引起尿中结石形成的促进物的聚合,向结石的基质转变,使尿液中大晶体物质增多,容易产生结石;热带地区和夏季日照时间长,体内维生素D活性增强,促使胃肠道对钙质的吸收增多,钙质在肠道内的浓度相对较低,与肠道内的草酸结合相对就比较少,易吸收的草酸盐浓度相对就比较高,而导致草酸的吸收增加,因此钙和草酸的吸收都增加,经尿液排出增加,容易形成草酸钙结石。水质对结石的影响目前意见不统一,一般来说,水质的软硬及其所含微量元素的多少,除个别突出的地区外,对结石的形成没有太大的影响。自然环境还可以通过食物间接影响结石的发病,地区不同,饮食结构不同,所摄入的各种成分也不同,尿内排出各种成分的浓度也必然不同,因此形成结石的机会也不同。

(二)社会经济环境

主要表现在社会各阶层人民的经济条件和生活水平上,经济条件好、生活水平高,上尿路结石较多。反之,下尿路结石较多。在欧美等社会经济水平很高的发达国家,尿石症很常见,尿石症的发病率在经济富裕的阶层比经济较不富裕的阶层高。生活在城市中结石的发病率较高,与城市生活水平较高,社会经济状况较好有关。在发展中国家或社会经济水平较低的国家,尿石症的发病率也逐渐在增加,可能与社会的进步及经济的发展有关。

(三)职业环境

泌尿系结石与所从事的职业有一定的关系,不同的职业肾结石的发病率不同,在高温环境下工作,容易患结石病,例如:厨师、炼钢工人,其原因可能与环境温度高、出汗多,导致尿液浓缩有关。室内工作人员比体力劳动者易患尿石症,体力劳动过少,影响尿液的引流,在体内停留的时间过长,同时脑力劳动者的饮食习惯与体力劳动者明显不同。飞行员因高空飞行脱水及饮食方面的原因,也易患尿石症。与铍和镉接触的某些特殊职业,可引起肾脏的损害而增加肾结石形成的危险。医务人员结石的发病率相对较高,尤其是外科医师,由于经常出汗、脱水,不能正常排尿,饮食不规律,导致结石的发病率增高。

三、遗传因素与泌尿系结石形成的关系

泌尿系结石合并典型的遗传性疾病的只占少数,胱氨酸尿症和原发性高草酸尿症是常染色体隐性遗传疾病,原发性远端肾小管酸中毒是一种常染色体显性疾病,原发性黄嘌呤尿症、部分高尿酸血症和高尿酸尿症也与遗传因素有关。有家族史的尿石症患者比没有家族史的尿石症患者结石的发病率及复发率都高。有特发性高尿钙症的患者,其直系亲属可能有钙代谢的异常。除了种族、家族性问题,不能忽视生活条件对其结石患病的影响,在一些尿石症患者中,配偶患病率也高,这一现象提示种族家庭中结石发病率的差异可能与饮食、生活习惯等环境因素有关。