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《兰州大学》 2012年
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三聚氰胺致婴幼儿泌尿系结石的实验研究

常宏  
【摘要】:研究背景:2008年4月以后,就诊于兰州大学第二医院泌尿外科和儿科门诊的泌尿系结石患儿突然增多,这些患儿大多为3岁以内的婴幼儿,主要的临床表现为烦躁、哭闹不安、恶心、呕吐、腹泻、尿液混浊及上呼吸道感染等症状。部分症状严重的患儿出现肉眼血尿及少尿、无尿导致的急性肾衰竭,通过B超检查后发现这些患儿都患有泌尿系结石,同时在询问这些患儿病史的时候发现他们均有食用河北省石家庄市三鹿集团生产的“三鹿牌婴幼儿配方奶粉”的喂养史。随后,兰州大学第二医院泌尿外科就此婴幼儿泌尿系结石爆发事件及时上报甘肃省卫生厅。之后,我国其他部分省市也陆续发现了患有泌尿系结石的婴幼儿数量突发性增多,此事件发生后引起了中国卫生部的高度重视,后经调查发现这些患儿所食用的河北省石家庄市三鹿集团生产的“三鹿牌婴幼儿配方奶粉”中非法添加了不能被作为食品添加剂使用的三聚氰胺。中国疾病预防控制中心(CDC)的统计数据显示,截止2008年11月27日因食用三聚氰胺污染的婴幼儿配方奶粉而接受检查治疗且己康复的婴幼儿累计294,000人,住院治疗的有51,900人,死亡6人。为了进一步证实三聚氰胺与婴幼儿泌尿系结石发生的相关性,我们在2008年10月份收集到了甘肃省20家医院接受住院治疗的三聚氰胺致泌尿系结石婴幼儿的血、尿及结石标本并对其进行了基础实验研究。 目的:通过对三聚氰胺致泌尿系结石患儿尿液和结石中三聚氰胺的含量进行分析,证实三聚氰胺和婴幼儿泌尿系结石的相关性,提供三聚氰胺致婴幼儿泌尿系结石的病因学证据;通过对三聚氰胺致泌尿系结石的成分分析及建立三聚氰胺致大鼠肾结石的动物模型,初步探讨三聚氰胺致婴幼儿泌尿系结石的形成机制,为临床预防和治疗三聚氰胺致泌尿系结石患儿提供实验支持和理论依据。 方法:联合应用湿化学分析法,红外光谱法,X-射线粉末衍射法定性分析三聚氰胺致婴幼儿泌尿系结石的化学组分和结晶类型;采用扫描电子显微镜观察三聚氰胺结石的结晶形态,并采用高效液相色谱法(HPLC)定量分析这些结石样品中三聚氰胺的含量;采用高效液相色谱法定量分析三聚氰胺致泌尿系结石患儿尿液中三聚氰胺的含量,初步探讨三聚氰胺在体内的代谢过程;通过灌胃给予大鼠三聚氰胺、三聚氰酸及三聚氰胺和三聚氰酸混合物,分别建立三聚氰胺致大鼠 泌尿系结石的动物模型,明确三聚氰胺致大鼠肾脏结晶的形成机制;在上述实验的基础上,初步探讨三聚氰胺致婴幼儿泌尿系结石的形成机制。 结果:通过对12份结石标本外观形态的观察,将三聚氰胺致婴幼儿泌尿系结石大致分为褐色沙粒样结石、白色颗粒状结石和灰白色块状结石三大类;应用湿化学法定性分析其中9份结石标本的化学成分后发现尿酸结石3份,尿酸铵结石5份,尿酸铵、磷酸镁铵、碳酸磷灰石混合性结石1份;应用红外光谱法定性分析其中9份结石的结晶成分后发现以无水尿酸为主要组分的结石2份,以无水尿酸钠为主要组分的结石1份,以二水尿酸和尿酸铵为主要组分的结石5份,以六水磷酸镁铵、尿酸铵和碳酸磷灰石为主要组分的结石1份;应用X-射线粉末衍射法对其中6份结石标本进行物象分析后发现,没有已知的化合物可以跟其中的5份结石的衍射图谱相匹配,只有1份结石的晶体组成符合六水磷酸镁钱、尿酸铵和碳酸磷灰石的衍射图谱;应用扫描电子显微镜观察其中10份结石标本的微观形态后发现三聚氰胺致泌尿系结石的结晶形态呈现多样化,既有规则的晶体组成也有不规则的结晶聚集体;应用高效液相色谱法定量分析出12份结石标本中三聚氰胺的含量依次为200、830、7000、11000、27400、47900、64800、239000、258000、279000、314000、339000μg/g;应用高效液相色谱法对随机抽取的40份三聚氰胺致泌尿系结石患儿的尿液样本中三聚氰胺的含量测定后发现有11份尿液样本中的三聚氰胺含量在最低检测限以上,其含量为0.15-1.91μg/mL,检出率为27.5%;将120只SD雄性大鼠分成6组,即对照组、三聚氰胺组、三聚氰酸组以及三聚氰胺和三聚氰酸高、中、低3个剂量组。与空白对照组的大鼠比较,单独灌胃高剂量(100mg/kg/bw)三聚氰胺或三聚氰酸30天后,大鼠血液生化指标及肝肾形态和组织病理学未出现异常改变;灌胃低剂量(10/10mg/kg/bw)三聚氰胺和三聚氰混合物30天后,中剂量(25/25mg/kg/bw)和高剂量(50/50mg/kg/bw)三聚氰胺和三聚氰酸3天后、15天后和30天后,部分大鼠出现肾脏肉眼形态学的改变,主要表现为肾脏表面颜色不均匀,表面呈不规则斑块状改变,或出现肾脏肿胀,肾脏纵切面肉眼可见到散在分布的米黄色针尖样大小颗粒,集合系统分布较多,皮质少见;中剂量组的大鼠在灌胃15天和30天后,高剂量组的大鼠在灌胃3天后、15天后和30天后出现明显的血尿素氮和血肌酐水平的升高,跟空白对照组比较具有明显的统计学意义(P0.01);低剂量组的大鼠在灌胃30天后,中剂量组的大鼠在灌胃15天和30天后,高剂量组的大鼠在灌胃3天后、15天后和30天后,部分大鼠的肾脏病理切片中发现肾小管内有明显的结晶形成,伴炎性细胞浸润,结晶在皮、髓质和肾乳头部均有分布。 结论:(1)根据外观形态,三聚氰胺致泌尿系结石可大致分为三类:褐色沙粒样、白色颗粒状和灰白色块状结石。(2)三聚氰胺致婴幼儿泌尿系结石的主要化学组分为二水尿酸和尿酸铵;三聚氰胺致婴幼儿泌尿系结石的晶体构成是非定形的;三聚氰胺致婴幼儿泌尿系结石的晶体形态呈多样性。(3)三聚氰胺致婴幼儿泌尿系结石患儿尿液中三聚氰胺的检出率为27.5%,由于尿液标本采集时间的随意性,因此无法准确阐明三聚氰胺在人体内的代谢过程。(4)高效液相色谱法分析三聚氰胺致泌尿系结石患儿的结石和尿液中三聚氰胺的含量成本低,灵敏度和准确度高,适合在临床工作中推广应用。(5)短期内单独灌胃给予三聚氰胺或三聚氰酸不会对大鼠造成毒性损伤,而灌胃三聚氰胺和三聚氰酸混合物,可造成大鼠肾小管内结晶形成并阻塞肾小管导致肾功能的衰竭,肾损伤的严重程度跟灌胃剂量和时间呈正相关。(6)三聚氰胺致婴幼儿泌尿系结石与三聚氰胺致大鼠泌尿系结石的机制不同,在人体内三聚氰胺可能在肾脏内与尿酸结合形成不溶于水的结晶进而形成泌尿系结石;高剂量的三聚氰胺可能阻滞了肾小管对尿酸的重吸收及干扰了人体内铵的代谢,形成高尿酸尿和高尿铵尿,最终导致尿酸及尿酸铵结石的形成。
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