楊 婷(綜述),陸澤元(審校)
(廣東醫(yī)學院附屬深圳福田區(qū)人民醫(yī)院內分泌科,深圳 518033)
1988年,Reaven[1]首次提出了代謝綜合征(metabolic syndrome,MS)的概念,主要表現(xiàn)為向心性肥胖、糖耐量異?;蛱悄虿?、高胰島素血癥和血脂異常。Jia等[2]對上海兩個社區(qū)調查顯示,MS的患病率為10.95%。在美國,男性MS的患病率為24%,女性為23.4%[3]。
近年來腎結石的發(fā)生率呈上升趨勢。彭績等[4]對深圳市6224名居民進行調查,男性腎結石患病率為8.00%;女性為5.12%。Ferraro等[5]研究顯示,腎結石的患病率為8.12%。Ando等[6]對日本13 418例男性研究發(fā)現(xiàn),12.2%有腎結石。在美國,尿酸結石占所有腎結石的7%~10%,其他國家的腎結石發(fā)病率也在不斷地變化,瑞典為4%~15%,日本、德國為20%~25%,以色列高達40%[7]。
Rendina等[8]研究526例腎結石患者,發(fā)現(xiàn)無MS的患病率為4.8%,而有MS的為7.7%。Jeong等[3]調查發(fā)現(xiàn),MS的患病率為13.7%,腎結石的患病率為2.4%,MS 0,1,2,3,4,5個組分的增加腎結石的患病率分別為1.8%、2.4%、2.8%、3.9%、3.1%、4.4%。Kim[9]調查發(fā)現(xiàn),腎結石的患病率為6.1%,且腎結石組MS的患病率為15.9%,對照組MS的患病率為11.2%。以上研究表明,MS和腎結石之間存在著一定的聯(lián)系。
近年來,由于我國經濟迅速增長,伴隨著飲食習慣及生活方式的改變,肥胖、高血脂、高血糖、高血壓等代謝方面的疾病逐漸受到關注,由此導致與肥胖相關的MS的流行,尤其是因代謝問題而引起的腎損傷導致人體體液酸堿平衡失調,尿pH的改變。陳穎等[10]對2519名當地常住居民體檢調查,發(fā)現(xiàn)無論男性還是女性,隨著MS組分的增加,尿液pH呈下降趨勢。Otsuki等[11]在健康男性中發(fā)現(xiàn),尿液的酸性程度與腹型肥胖和MS的患病率呈負相關。
低尿pH水平與MS之間關系的機制尚未完全明確,研究顯示可能與胰島素抵抗有關。有研究報道,尿液pH低的人群腎小管酸化功能障礙,氨(NH3)排出減少,糖尿病和糖調節(jié)受損的患病率增高[7]。一方面,胰島素可通過刺激腎小管合成NH3和Na+-H+交換,調節(jié)NH3的排泄影響尿液pH水平。另一方面,胰島素抵抗可影響體內酸堿平衡和腎小管濃縮稀釋功能,引起尿液pH的改變[12]。而胰島素抵抗是代謝綜合征的核心機制。
Maalouf等[13]通過橫斷面研究發(fā)現(xiàn)尿pH與MS之間呈負相關。胰島素抵抗是肥胖、2型糖尿病和MS的一個共同特點,故Maalouf認為在這些條件下導致患者低的尿pH。研究表明24 h尿pH與胰島素抵抗指數之間存在顯著的關系。低尿pH可能會導致酸排泄增加,尿緩沖障礙,或兩者均有。
尿酸是嘌呤代謝的終端產物,嘌呤代謝是指次黃嘌呤到黃嘌呤的轉換和黃嘌呤到尿酸的轉化。催化這兩種反應的酶是黃嘌呤氧化還原酶,能夠被別嘌呤所抑制。尿酸合成的增加或尿酸排泄的減少,或兩個機制的共同作用,都可以導致高尿酸血癥。
高尿酸血癥可能是由于各種原因引起嘌呤代謝異常,進而導致血尿酸水平升高的一種疾病。國際上通用的高尿酸血癥的診斷標準為:男性尿酸水平超過416 μmoL/L,女性尿酸水平超過357 μmol/L。高尿酸血癥產生的主要原因,可能是尿酸排泄的減少或尿酸合成的增加,或兩者兼之。在肝臟合成脂肪酸時,常常伴隨著嘌呤從頭合成,從而產生更多的尿酸。攝入過多含豐富果糖的食品和過量的乙醇(特別是啤酒)可能會引起高尿酸血癥。
肥胖是MS的一個特征,也與尿的pH低有關[14],因此尿的pH低也可能伴有MS,表明血清尿酸水平高和低尿pH與MS或胰島素抵抗有關。胰島素抵抗導致血尿酸升高,高血尿酸又反過來可加重胰島素抵抗,從而引起代謝性疾病。酸性尿也可加重胰島素抵抗,而加劇的胰島素抵抗又進一步降低尿的pH[15]。高尿酸血癥和酸性尿在MS的發(fā)展中起協(xié)同作用,控制高尿酸血癥和酸性尿以防止MS的發(fā)生,可能會成為長期干預MS的一個新戰(zhàn)略。
目前較普遍地認為,腎結石是由多種因素造成的,它與營養(yǎng)狀況、自然環(huán)境、社會生活條件、種族遺傳因素和傳輸的異常及泌尿系統(tǒng)本身的疾病有關。
尿液pH降低是腎結石特別是尿酸腎結石形成的重要因素。尿酸溶解性差,在37 ℃時酸度系數(即pKa,酸解離常數,是酸解離平衡常數的負對數)為5.51。尿液pH升高超過酸度系數時,尿酸易沉淀結晶形成結石[16]。尿酸結石的前提是尿液中尿酸溶解度下降和過飽和化,導致尿酸結石形成的因素有三個:①低尿pH。持續(xù)性酸性尿是尿酸結石形成最重要因素,在pH為6.0時,尿中尿酸溶解度約為500 mg/L;而pH為5.0時,其溶解度降為100 mg/L。②高尿酸尿癥。③尿量減少[17]。
研究表明酸性尿是MS和尿酸結石相關的一個橋梁。酸性尿的機制可能包括:①凈酸排泄(net acid excretion,NAE)增加;②腎臟排銨減少;③腎脂毒性[17]。
3.1NAE增加 腎酸排泄由Na+-H+交換(近曲小管和髓襻升支粗段的循環(huán))或由H+-ATP酶泵(集合管的閏細胞)實現(xiàn)。腎小管H+排泄需重吸收及過濾。在管狀腔體,碳酸酐酶加速碳酸的解離,產生的物質分泌H+和過濾HCO3-,從而形成H2O和CO2,然后由腎小管上皮細胞重吸收。細胞內H2O分解為H+和OH-,后者催化細胞內的碳酸酐酶與二氧化碳結合,形成HCO3-。再通過腎小管上皮細胞的基膜,HCO3-返回到全身血液循環(huán)中[18]。凈效應幾乎是完整的重吸收過濾HCO3-,從而保持酸堿平衡。
3.2腎臟排銨減少 銨是一個重要的泌尿緩沖區(qū),且腎銨產生和排泄受酸堿環(huán)境的影響。在標準代謝飲食下,特發(fā)性尿酸結石患者銨排泄減少,急性酸負荷后缺陷會明顯增大。尿銨排泄NAE(NH4+/NAE)的比例是用來描述尿氨生成酸的攝入量,而這個比例在特發(fā)性尿酸結石患者中與對照組相比較低[19]。這些研究結果表明,腎氨生成緩沖作用減弱,而且進一步導致由NAE增加引起的酸性尿增多[20]。腎氨生成障礙和低尿pH可能是MS的一個特征,而非孤立于特發(fā)性尿酸結石的患者,在非結石的人群,MS患者有低尿pH和NH4+/NAE的特征[13]。
3.3腎脂毒性 正常情況下,當攝入的熱量與熱量利用率相匹配時,大多數的三酰甘油沉積成脂肪細胞。在體內平衡機制的調控下,三酰甘油重新分配到肝實質細胞、心肌細胞、骨骼肌細胞、胰腺β細胞內。脂肪蓄積在脂肪細胞以外的其他組織,稱為脂毒性[14]。目前,沒有足夠的數據表明,MS患者腎脂毒性影響胰島素信號轉導通路的改變,引起內源性酸的產生,并降低腎氨生成,從而導致酸性尿異常。
在低尿pH的情況下,即使尿酸排泄率是完全正常的,也可以產生大量尿酸結晶,隨后形成結石。腎結石尤其是尿酸結石與MS和2型糖尿病相關聯(lián),尿pH低是尿酸結石形成的必要條件,所以通過調節(jié)尿pH預防腎結石的形成可能會成為未來研究的方向。
MS是一組以高血糖、肥胖、血脂異常及高血壓等為主要表現(xiàn)的綜合征。MS患者腎結石的患病率明顯增加,且尿液pH隨著MS組分的增加,呈下降趨勢。而酸性尿是腎結石形成的重要因素。所以,MS患者除了關注糖尿病、心血管疾病的發(fā)生,也需警惕尿液pH的變化,及早預防腎結石的發(fā)生。
[1] Reaven GM.Role of insulin resistance in human disease[J].Diabetes,1988,37(12):1595-1607.
[2] Jia WP,Xiang KS,Chen L,etal.Acomparison of the application of two working deinitions of metabolic syndrome in Chinese population[J].Zhonghua Yi Xue Za Zhi,2004,84(7):534-538.
[3] Jeong IG,Kang T,Bang JK,etal.Association between metabolic syndrome and the presence of kidney stones in a screened population[J].Am J Kidney Dis,2011,58(3):383-388.
[4] 彭績,周海濱,程錦泉,等.深圳特區(qū)腎結石流行現(xiàn)況及危險因素分析[J].中華流行病學雜志,2003,24(12):1112-1114.
[5] Ferraro PM,Taylor EN,Eisner BH,etal.History of kidney stones and the risk of coronary heart disease[J].JAMA,2013,310(4):408-415.
[6] Ando R,Nagaya T,Suzuki S,etal.Kidney stone formation is positively associated with conventional risk factors for coronary heart disease in Japanese men[J].Urol,2013,189(4):1340-1346.
[7] Mehta TH,Goldfarb DS.Uric acid stones and hyperuricosuria[J].Adv Chronic Kidney Dis,2012,19(6):413-418.
[8] Rendina D,De Filippo G,Zampa G,etal.Characteristic clinical and biochemical profile of recurrent calcium-oxalate nephrolithiasis in patients with metabolic syndrome[J].Nephrol Dial Transplant,2011,26(7):2256-2263.
[9] Kim YJ,Kim CH,Sung EJ,etal.Association of nephrolithiasis with metabolic syndrome and its components[J].Metabolism,2013,62(6):808-813.
[10] 陳穎,楊枝,黃飛,等.尿液pH值與代謝綜合征的相關性研究[J].內科理論與實踐,2012,7(6):448-451.
[11] Otsuki M,Kitamura T,Goya K,etal.Association of urine acidification with visceral obesity and the metabolic syndrome[J].Endocr J,2011,58(5):363-367.
[12] Gluba A,Mikhailidis DP,Lip GY,etal.Metabolic syndrome and renal disease[J].Int J Cardiol,2013,164(2):141-150.
[13] Maalouf NM,Cameron MA,Moe OW,etal.Metabolic basis for low urine pH in type 2 diabetes[J].Clin J Am Soc Nephrol,2010,5(7):1277-1281.
[14] Maalouf NM,Cameron MA,Moe OW,etal.Low urine pH:A novel feature of the metabolic syndrome[J].Clin J Am Soc Nephrol,2007,2(5):883-888.
[15] Hara S,Tsuji H,Ohmoto Y,etal.High serum uric acid level and low urine pH as predictors of metabolic syndrome:a retrospective cohort study in a Japanese urban population[J].Metablism,2012,61(2):281-288.
[16] Sakhaee K,Maalouf NM.Metabolic syndrome and uric acid nephrolithiasis[J].Seminars Nephrol,2008,28(2):174-180.
[17] Maalouf NM.Metabolic syndrome and the genesis of uric acid stones[J].J Ren Nutr,2011,21(1):128-131.
[18] Hess B.Acid-base metabolism:implications for kidney stone formation[J].Urol Res,2006,34(2):134-138.
[19] Sakhaee K,Adans-Huet B,Moe OW,etal.Pathophysiologic basis for normouricosuric uric acid nephrolithiasis[J].Kidney Int,2002,62(3):971-979.
[20] Wagner CA,Mohebbi N.Urinary pH and stone formation[J].J Nephrol,2010,23(16):165-169.