结石形成的原因和机制.ppt

关于结石形成的原因和机制结石形成的化学热力学化学热力学的几个定义1.活度积：在一定温度下,一种物质的Ksp是常数活度积:在一定温度下,难溶化合物的饱和溶液中,各构晶离子活度的乘积为一个常数.此常数称为活度积常数,简称活度积,用Kap表示之.2.溶度积:在一定温度下,难溶化合物的饱和溶液中各构晶离子浓度的乘积为一个常数.此常数称为溶度积。3.亚稳区：将溶度积与尿液产生自发成核时的活度积之间的过饱和区称为亚稳区。4.生成积：将发生自发成核时的溶度积称为生成积。第2页,共19页，星期六，2024年，5月结石形成的化学热力学1.尿液饱和度的计算：半经验法：APRi＝APi/Kspi尿石盐i的活度积比；尿石盐i的活度积；尿液与固体尿石盐晶体i平衡时实际测定的溶度积。2.尿液比纯水溶液似乎更能保留更多的溶质。此刻尿液处于过饱和态。当继续提高溶质的浓度时，晶体自发成核析出。3.由此可见：如能精确测定尿液的过饱和程度，就能明确判断尿结石病人泌尿系结石生长的热力学危险倾向，有利于结石形成机制的研究。第3页,共19页，星期六，2024年，5月尿饱和度测定的临床应用草酸浓度对草酸钙生成的相对效应较钙大15倍（1974Finlayson）.草酸钙晶体体积V=44[OX].确定草酸是含钙结石形成最重要的危险因素概念。1987半经验法报道：对磷酸钙结石病人，尿钙和PH值是主要因素。第4页,共19页，星期六，2024年，5月泌尿系结石形成的化学动力学1.热力学只研究体系的状态及其变化，不讨论时间因素及具体反应机制；动力学研究反应进行的速度和各种因素对反应速度的影响。2.泌尿系结石形成可能经过尿液过饱和、成核、生长或聚集以及固相转移等一系列动力学过程。第5页,共19页，星期六，2024年，5月成核概念均相成核：可以理解为过饱和溶液中的离子、分子或分子簇聚集的过程。核的大小为0.5－2毫米。异相成核：生物体系中发生均相成核的可能不大，因为总会有固体表面和体液共存，这些表面可以降低成核反应的活化能，促成异相成核。次级成核：对其机制及其在生物矿化过程中的作用了解不够。举例：蒸馏水到－30度结冰；自来水－6度结冰；而冰水混和共存时－2～－3度就能结冰。这说明次级成核最快，异相成核次之，均相成核最慢。第6页,共19页，星期六，2024年，5月结晶生长结晶生长：决定结石盐生长速度的主要因素是晶体表面的状态，即表面控制过程，晶体表面不是平的，而有缺损、坎坷的地方，溶质中粒子由于受多个面的吸附力比单一平面吸附力要大，所以优先较快在这个部位吸附析出。新的晶体又会形成新的坎坷，如此结石逐步长大。第7页,共19页，星期六，2024年，5月结晶聚集尿液中的各种颗粒与其质量相比具有很大的表面积，而自由能很高，有自发絮凝倾向，从而减少表面积和自由能，尿胶体趋向热力学稳定。晶体粒子聚集主要受三种力控制：晶体聚集力＝范氏引力+粘结力-静电斥力。其中静电斥力与zeta电位正相关。第8页,共19页，星期六，2024年，5月结石形成的假说钙斑学说过饱和结晶学说基质学说抑制物缺乏学说游离颗粒和固定颗粒成石学说取向附生学说第9页,共19页，星期六，2024年，5月结石形成假说——钙斑学说钙斑学说：肾实质内钙化物质沉积，经淋巴系统进入肾乳头，形成Randall肾钙斑，它的表面粘膜脱落后，接触尿而长成结石钙斑学说不足：肾钙斑多见于50以上的人，但尿石症病人发病年龄却小的多，而且真正在肾乳头上长出的结石也只占15％左右。扫描电镜的X线能谱分析表明：虽然肾内结晶形成与肾组织内钙的浓度无关，但结石病人组肾内从皮质到髓质中的钙均比非结石病人组高，而且在肾小管内微结石区Ca/P有明显差异，结石组高，原因不明。第10页,共19页，星期六，2024年，5月过饱和结晶学说内容：过饱和、成核、生长或聚集、固相转化等一系列物理化学过程。不足：过分强调无机矿物质在结石形成中的作用，忽视基质和尿中大分子的作用。对矿化过程中机体代谢与细胞活动的参与也认识不足。第11页,共19页，星期六，2024年，5月基质学说Boyce(1956，1968)认为基质是泌尿系结石成核的激活剂。Wichkam（1976）首次提出：基质可由受损的近端曲管析出，并与磷灰石结成小球体，在过饱和尿液中诱导尿石盐的异质成核。基质中主要成分：碳水化合物、酸性粘多糖GAGs、基质蛋白、争论：另一批人认为基质是矿化过程中随尿中无机物一起自然沉淀下来的，在泌尿系结石中不起主要作用。近期生物矿化研究证明：基质可以1.诱发或推动成核。2.作为模板提供表面生长点，矿化物形成一个有序的结构3