听我娓娓道来「草酸钙结晶」那些事

河东狮

张晓宁

草酸钙结晶对我们检验工作者来说再熟悉不过了，因为显微镜下经常可以看到。在摄入菠菜、大黄、巧克力、甜菜根、花生后，植物性食物中的草酸经体内代谢，与钙结合成草酸钙，随尿液排出体外，尿液中可出现草酸钙结晶。草酸钙为常见的生理性结晶，一般无临床意义。然而一些病理情况应引起我们重视，比如结石症、乙二醇中毒、高草酸尿等也会出现草酸钙结晶。草酸钙结晶虽说是很常见，我们对它真得是很了解吗？听我娓娓道来。

草酸钙结晶名称的由来

草酸钙，古代术语为石灰草酸盐，其化学式CaC 2 O 4。尿中的草酸钙结晶有三种形式：一水草酸钙，二水草酸钙和三水草酸钙。然而，只有一水形式是唯一的热稳定性形式的草酸钙。因此，仅在肾结石中发现一水和二水形式[1]。一水草酸钙结晶以威廉•韦威尔（William Whewell，1794-1866）命名，威廉•韦威尔是英国多才多艺的科学家、剑桥大学道德哲学系教授。二水草酸钙结晶Weddellite是一种矿物形式的草酸钙，以距离南极洲的Weddell海的底部沉积物中发现的结晶而命名。

草酸钙结晶的各种形态与诊断

草酸钙可以通过各自晶体的形状来区分。一水草酸钙结晶的形状各不相同，可形成哑铃形（dumbbells），纺锤形（spindles），椭圆形（ovals），或尖篱笆形（picket fences）。文献中指出[2-3]，一水是热力学在生理条件下稳定的形式，一水形式的草酸钙主要发生在自然界，也出现在尿路结石中。二水草酸钙结晶为八面体，尿沉渣中的大部分结晶具有这种形态，因为它们可以在任何pH下并且天然存在于正常尿液中。二水草酸钙结晶为类似于信封或马耳他十字架的无色、可变大小的八面体，它们在酸性尿液中最常见。一些参考文献表明在光学显微镜下“信封”或二水形式（Weddelite）的草酸钙结晶最多常见的类型[4-5]。二水形式仅存在于高水平钙，二水形式是亚稳态的，可经过转化为一水形式[6]。草酸钙结晶溶于盐酸但不溶于乙酸和氢氧化钠，加氨后重新结晶为八面体。它们有时在碱性尿液中遇到。

下面古老的插图有助于提高我们对各种形式草酸钙结晶的认识[7]。

1.1

典型的一水草酸钙结晶（Whewellite）呈哑铃形（Dumbbell-shaped）。典型的二水合物草酸钙结晶（Weddelit）呈双金字塔形（bipyramidal shapes）或称为信封形（envelope shapes）。

1.3

哑铃形一水草酸钙结晶

1.4

信封形二水草酸钙结晶

我们还可以见到其他形状的草酸钙结晶。

1.5

大麻种子形（hemp seed）一水草酸钙结晶

1.6

栅栏形（picket fence）一水草酸钙结晶

1.7

十二面体二水草酸钙结晶

1.8

椭圆形（ovals）一水草酸钙结晶

1.9

菱形草酸钙结晶（板状形）

1.10

钻石形一水草酸钙结晶

一水草酸钙结晶在普通光学显微镜、相差显微镜及偏振光显微镜下所见：

1.11

草酸钙结晶与疾病

草酸钙是肾结石中最常见的成分，约80％的肾结石部分或完全是草酸钙类型。一水草酸钙结晶和羟基磷灰石是两种最常见的结石成分[8]。当尿液持续酸性时，草酸钙结晶形成结石。饮食中的钙和草酸盐起着重要作用，但并不是影响草酸钙结石形成的唯一因素。来自骨骼的钙也可能在肾结石形成中起作用。草酸钙结晶可以出现在具有草酸钙尿石症、高钙尿症（如由于皮质类固醇）或具有高氧尿症（如摄取草酸盐高的蔬菜或不常见于乙二醇中毒）的患者中。在正常或低钙存在下，具有椭圆形或哑铃型的一水草酸钙结晶与高草酸盐浓度密切相关[9]。在摄入乙二醇后，在尿液中发现特殊类型的具有细长和窄的六边形和“钻石”形状的whewellite结晶，这导致严重的高氧化尿。Weddellite在大多数情况下表现为八面体（bipyramidal）结晶，而更稀有的十二面体结晶与高钙尿相关[10]。Jose´ Antonio 等[11]报道了一例15岁的慢性肾脏疾病女孩尿沉渣检查发现一水草酸钙在肾小管上皮细胞内的结晶（下图所示）。这种尿检结果导致了进一步诊断原发性高氧尿症1型(primary hyperoxaluria type 1)。Jacobsen等[12]得出结论，一水草酸钙结晶是乙二醇中毒形成的草酸钙结晶的主要类型。一水草酸钙结晶其中最常见的是乙二醇中毒[13]，也被用于刑事侦破案件中。调查人员在两名受害者的肾脏中发现的一水草酸钙结晶最终导致成功起诉和定罪凶手[14]。

1.12

一水草酸钙结晶

1.13

肾小管上皮细胞胞质内的一水草酸钙结晶

1.14

摄入乙二醇后的六边形一水草酸钙结晶

1.15

偏振光下的一水草酸钙结晶

1.16

乙二醇中毒后透明管型内的一水草酸钙结晶，相差显微镜、普通光镜及偏振光显微镜下比较。

临床小结

为了增加尿样中存在的结晶代表可能存在于患者膀胱中的结晶中的可能性，应在收集后1小时内分析新鲜的尿样。随着储存时间的延长，特别是当样品冷藏时，形成的结晶显著增加。然而，虽然冷藏是选择保存尿样的化学和其他沉积物成分的方法，但是当在冷藏尿液样品中检测到结晶时，应谨慎地通过快速分析新鲜获得的样品来验证发现。长时间的储存，尤其是冷藏，显著增加了体外草酸钙的形成。在储存期间变成酸性的样品也可能导致体外草酸钙结晶形成。当储存的尿液样本中检测到结晶时，应通过检查新鲜获得的尿样来确认发现。对于不好确认的草酸钙结晶，我们最好用偏振光显微镜观察，寻找彩虹样外观。总的说来，

我们应提高对草酸钙结晶的认识，不能片面认为因为其是常见的生理性结晶而放松警惕。应时刻加强与临床的沟通，为临床提供更多有诊断价值的信息。

参考文献
[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.

【本文系作者张晓宁授权检验视界网发表，并经检验视界网编辑，转载请注明作者、出处和本文链接】

<div class="keytags">关键词：草酸钙结晶尿路结石