尿路結石の化学組成

健康な人の場合、尿中に尿石は見つかりません。

尿路結石は、尿中の様々な化学組成を持つ不溶性成分です。不溶性物質の形成は、過飽和溶液（非結晶性）→小さな結晶の形成（核形成過程）→大きな結晶の形成、さらにはそれらの凝集体の形成（結晶成長と凝集）という一連のプロセスで進行します。

小さな結晶の形成は、いわゆるエピタキシャル誘導によって促進されます。これは、結晶化した溶液の成分の形状が化学組成に関わらず類似していることに基づいています。例えば、尿酸、シュウ酸カルシウム、リン酸の結晶は形状が類似しており、相互作用することで結石の形成を促進します。結晶形成を促進する化合物（促進剤）に加えて、このプロセスを阻害する物質（阻害剤）も存在します。これらには、ピロリン酸、ATP、クエン酸、グリコサミノグリカン（特にヘパリン、ヒアルロン酸、皮膚硫酸）が含まれます。

尿路結石を検査する際は、まず大きさを確認し、次に色、表面の性質、硬さ、そして断面の形状を観察します。最もよく見られる結石の種類は以下のとおりです。

• シュウ酸結石（シュウ酸カルシウム由来）は、カルシウム塩によって形成される結石の最大75%を占めます。結石は小さく滑らかなものもあれば、大きく（最大数センチメートル）、大きな疣贅表面を有するものもあります。後者の場合、複雑な化学組成を持ち、シュウ酸塩は表層のみを形成しています。他の結石と比較して、最も硬いです。シュウ酸結石の最も一般的な原因は、尿中へのカルシウム排泄量の増加です。これは、腸管におけるカルシウムの再吸収の増加、腎臓における濾過および再吸収の障害、または認識されていない副甲状腺機能亢進症に起因する可能性があります。これらの場合、高カルシウム尿症を背景に、食物によるシュウ酸塩の摂取量の増加は、結石形成にさらに好ましい条件を作り出します。体内のシュウ酸塩量の増加は、ビタミンCの過剰摂取（1日3～4g以上）によって形成される可能性があります。痛風患者（尿酸ナトリウム結晶が原因）では、シュウ酸カルシウム結晶も形成されることがあります。グリシンの脱アミノ化を触媒する酵素の先天性欠損により、体内でシュウ酸が過剰に生成され、血中シュウ酸濃度が上昇するケースは、極めて稀です。
• 尿酸結石（尿酸塩と尿酸から生成）は、尿路結石症の最大10％を占めます。その大きさと形状は非常に多様です。膀胱結石は、エンドウ豆大からガチョウの卵大まであります。腎臓では、腎盂全体を満たすことがあります。尿酸結石の色は通常、灰黄色、黄褐色、または赤褐色で、表面は滑らかな場合もありますが、多くの場合、粗面または微細なイボがあります。非常に硬く、切るのが困難です。断面には、異なる色の小さな同心円状の層が見られます。尿酸結石の原因はさまざまです。体内での尿酸の過剰な生成、食物によるプリン体の摂取量の増加、痛風、特に尿細管での尿酸の逆吸収を防ぐ物質が治療目的で処方されている場合などです。結石の発生は、尿の酸性pH値と少量の尿によって促進されます。尿酸尿路結石には4つの種類があります。
  • 特発性の場合、患者の血清および尿中の尿酸濃度は正常ですが、尿 pH が持続的に低くなります。このタイプには、慢性の下痢、回腸造瘻、尿を酸性化する薬を服用している患者も含まれます。
  • 痛風、骨髄増殖性疾患、およびレッシュ・ニエン症候群の患者における高尿酸血症。痛風症状のある患者の約25%に尿酸結石があり、尿酸結石のある患者の25%は痛風を呈しています。痛風患者の尿酸排泄量が1日1100mgを超えると、尿路結石の発生率は50%に達します。さらに、腫瘍に対する化学療法を受けている患者では、血中および尿中の尿酸濃度が上昇する可能性があります。
  • 慢性的な脱水症状の場合。慢性的な下痢、回腸造瘻、炎症性腸疾患、または発汗増加のある患者では、濃縮された酸性尿が典型的に見られます。

• 高尿酸血症を伴わない高尿酸排泄性疾患で、尿酸排泄促進薬（サリチル酸塩、チアジド、プロベネシド）を服用している患者、またはプリン体を多く含む食品（肉、イワシ）を摂取している患者に観察されます。
• リン酸結石（リン酸カルシウムおよびリン酸三ナトリウム由来）。リン酸カルシウム結晶は稀で、約5%の症例でのみ検出されます。かなりの大きさになることもあり、色は黄白色または灰色で、表面は砂で覆われたようにざらざらしており、軟らかく、非常に脆く、切断面は結晶状です。通常、小さな尿酸結石または異物の周囲に形成されます。発生原因は尿酸結石とほぼ同じです。
• シスチン結石はまれで、尿路結石症の1～2%に発生します。シスチン結石は非常に大きく、白色または黄色がかった色をしており、表面は滑らかまたは粗く、硬さはワックスのように柔らかく、切断面は結晶状です。シスチン結石は、腎臓近位尿細管の細胞におけるシスチン再吸収の先天性疾患によって発生します。シスチンに加え、リジン、アルギニン、オルニチンの再吸収も阻害されます。シスチンは上記のアミノ酸の中で最も溶解性が低いため、尿中に過剰に存在すると六方晶系の結晶が形成されます（シスチン尿症の診断徴候です）。
• 感染性（ストルバイト）結石は比較的多く見られ、尿路結石症の15〜20％の症例で見られます（女性は男性の2倍）。ストルバイト結石は主にリン酸アンモニウムとリン酸マグネシウムで構成されており、その形成は、検査時または尿素を分解する細菌（最も多くの場合-プロテウス、シュードモナス、クレブシエラ）による以前の感染の存在を示しています。尿素分解酵素による尿素の酵素分解は、重炭酸塩とアンモニウムの濃度の上昇につながり、尿のpHが7を超える上昇に寄与します。アルカリ反応では、尿はマグネシウム、アンモニウム、リン酸塩で過飽和になり、結石の形成につながります。ストルバイト結石は、アルカリ性尿反応（pHが7を超える）でのみ形成されます。珊瑚石の約60〜90％はストルバイトです。尿路結石の化学組成を特定することで、担当医は尿路結石症患者の食事療法を適切に選択することができます。食事中のタンパク質摂取量が多い場合（1日1～1.5 g/kg）、尿中の硫酸塩と尿酸の含有量が増加する可能性があります。硫酸塩と尿酸の濃度が高いと、シュウ酸結石の形成につながる可能性があります。硫酸塩はアシドーシスを引き起こし、尿中のクエン酸含有量を低下させます。骨粗鬆症の予防と治療に推奨されるカルシウムサプリメントの摂取は、高カルシウム尿症につながる可能性があります。食品中のシュウ酸含有量が高いと、シュウ酸カルシウム結晶尿が増加します。適切な栄養摂取のみが代謝の回復に役立つため、食事療法を選択する際にはこれらすべてを考慮する必要があります。

尿酸結石は、他の尿路結石とは異なり、適切な食事と治療薬の使用によって溶解することができます。治療の目的は、尿のpH値を上げ、尿量を増加させ、尿酸の排泄量を減らすことです。尿尿症の患者は、尿酸の生成を促進する食品（脳、腎臓、肝臓、肉汁）を摂取しないことが推奨されます。さらに、尿のpH値を酸性側にシフトさせる肉、魚、植物性脂肪の摂取を厳しく制限する必要があります（尿酸塩が存在する場合、尿のpH値は4.6～5.8です）。また、このような患者は尿中のクエン酸塩の量が少ないため、尿酸の結晶化が促進されます。尿のpH値が急激に塩基性側にシフトすると、リン酸塩が沈殿し、尿酸塩を包み込んで溶解を阻害することを覚えておく必要があります。

シュウ酸結石の場合、シュウ酸塩を多く含む食品（ニンジン、インゲン、ほうれん草、トマト、サツマイモ、ルバーブの根、イチゴ、グレープフルーツ、オレンジ、ココア、クランベリージュース、ラズベリージュース、お茶）の摂取を制限する必要があります。食事制限に加えて、腸内でシュウ酸塩と結合し、吸収を抑制するマグネシウム塩が処方されます。

リン酸尿症およびリン酸結石では、尿は塩基性反応を示します。尿の塩基性反応を酸性に変化させるために、塩化アンモニウム、クエン酸アンモニウム、メチオニンなどが処方されます（尿pHのコントロール下で）。

多くの患者において、シスチン結石の形成を予防し、さらには溶解させることも可能です。シスチン濃度を下げるには、1日に3～4リットルの水分を摂取してください。さらに、シスチンはアルカリ性の尿でよりよく溶解するため、尿をアルカリ化する必要があります。大量の水分摂取とアルカリ化療法にもかかわらずシスチン結石が形成されたり、大きくなったりする場合は、シスチンと結合してより溶解性の高いシステインを生成する薬剤（ペニシラミンなど）を処方する必要があります。

ストルバイト結石の形成と増殖を防ぐには、尿路感染症の適切な治療が必要です。結石の表面には細菌が存在し、抗生物質療法の終了後、尿中の病原体が消失した後もそこに残存する可能性があることに注意する必要があります。治療を中止すると、細菌は再び尿中に侵入し、病気の再発を引き起こします。尿路感染症が難治性の患者には、尿素分解酵素阻害剤が処方されます。これは、尿の酸性化と結石の溶解につながる細菌酵素の阻害薬です。

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ]