感染性结石形成的先决条件是脲酶阳性细菌引起的持续性尿路感染。引发成石的必要条件是脲酶将尿中的尿素分解为氨和二氧化碳，进而形成铵离子，使尿液呈碱性。氨水解为铵离子后，又水合成氢氧化铵。由于后者属于强碱，可使尿pH值明显升高，当pH值达到7.2时，铵离子可与尿中的磷酸根及镁离子结合成磷酸铵镁。来自尿素的二氧化碳还原为碳酸氢盐，尿液趋向碱化，如果尿pH值达到6.8，它将会与尿中的阳离子结合，形成碳酸磷灰石。感染性结石的形成也遵循着一般的成石规律，即晶核形成→晶体生长→晶体聚集→晶体滞留在尿路中最终形成临床结石。脲酶将尿液中的尿素分解后，随着氨和二氧化碳的持续产生，使尿pH值维持在7.2～8.0之间，这样可使磷酸铵镁结晶和碳酸磷灰石结晶不断形成。感染石的特点是生长迅速，一般在4～6周即可成石。但若尿液发生酸化，pH值低于6.5时，这些结晶将不再形成，并且开始溶解。感染性结石的产生和溶解均高度依赖于尿液中的pH值，只有pH值在7.2-8.4之间时，结晶才有发生的可能。此外，体外研究显示感染性结石在pH少于6.5时的酸化状态下，可以增加结石的溶解。感染性结石患者尿液酸化的目标位是pH值6.2，在此pH点，有利于溶解残石和防止新结石形成，同时亦可强化抗生素的杀菌效果。
在引起尿路感染的病原体中，约有1/3是由产生脲酶的微生物（真菌、细菌、支原体）所致。产脲酶微生物以细菌常见，而其中主要有变形杆菌属、克雷白杆菌属、假单胞菌属和葡萄球菌属。虽然大肠杆菌属是最常见的尿路感染致病菌，但仅约1.4％大肠杆菌能够产生脲酶，故其不是导致感染石的主要致病菌。“磷酸铵镁－磷灰石尘粒”多在细菌外围形成，进而促进结晶生长。菌体内外均可形成结晶。单纯磷灰石结晶多在菌体内形成，细菌解体后所形成的微石可以作为结石的核心。而菌体外生长的结晶可沉积于细菌形成磷酸盐覆盖物，这样封闭于结石内的细菌就成为感染复发的源头。感染石形成较快，体外研究表明奇异变形杆菌在2～4小时之内就可促发磷酸铵镁结晶形成。奇异变形杆菌及其解脲酶对尿路上皮细胞造成的损伤可以引起泌尿系统病理性改变，这些病理性改变在感染性结石形成中亦起了重要的作用。然而，目前有关尿路上皮细胞损伤后所发生的病理生理变化知之甚少，受损的尿路上皮细胞在感染性结石形成的过程中及结石形成后所起的变化机制更是不明。细菌在尿路上皮的拓殖是尿路感染的基础。奇异变形杆菌性不同于其它细菌感染，它可在细胞内生长，损害肾细胞。细菌粘附于尿道上皮细胞表面的能力在尿路感染发病中起重要作用。目前研究认为，细菌入侵肾脏后，可直接破坏肾盂粘膜及肾小管上皮，受损的上皮细胞坏死脱落后将使肾基底膜暴露，为细菌进一步拓殖或结晶的附着提供附着的部位。死菌及其碎片可沉积在肾小管上皮表面而加重肾小管的损伤。脱落的上皮细胞可降解为膜碎片与活性下降或死亡的奇异变形杆菌在具有粘性糖蛋白聚集下可成为感染石形成的核心。此外，受损的肾小管上皮细胞将发生结构和病理变化，其表达的一些大分子物质和蛋白质可发生量和质的改变，从而影响感染性结晶的成核、聚集和滞留。这些大分子物质和蛋白质己知的有TH蛋白、尿凝血酶片段-1、CD44、骨桥蛋白、透明质酸、磷脂酞丝氨酸、硫酸乙酞肝素、唾液酸、纤维连接蛋白、白细胞介素-6以及其他一些生化物质。
在感染性结石的动物模型中观察发现，奇异变形杆菌引起的尿路组织病理学的损害主要表现为肾盂肾炎和膀胱炎。组织形态学变化为肾切面肾盂扩大，粘膜充血、肿胀，部分肾切面可见微小脓肿或锥形炎症灶。输尿管肿胀，内见炎性分泌物。膀胱表面的粘液层被破坏，膀胱表面粗糙糜烂，膀胱壁明显增厚，局部可见到粟粒样脓肿，部分融合成片。膀胱内有大量成形结石形成。肾脏病理学变化为肾小管肿胀，上皮细胞增生，部分上皮细胞脱落，固有层中性粒细胞及淋巴细胞浸润明显，纤维母细胞增生。肾小管脓栓，小管周间质炎细胞浸润，肾小球周间质炎细胞浸润。膀胱组织血管广泛性扩张充血，大量炎细胞浸润，并有组织细胞坏死。膀胱移行上皮呈广泛性增生。
奇异变形杆菌可以产生具有极高活性的脲酶。脲酶是一种含有镍离子的金属酶，它可将从尿素迅速分解成二氧化碳和氨，从而使尿液呈碱性。目前，对脲酶抑制剂控制尿素水解作用机理的研究主要集中在以下两种观点：①是由于一SH的氧化，降低脲酶活性。脲酶分子量为，它有个半胱氨酰基，47个巯基(半胱氨酰残基)，其中有4～8个巯基对酶的活性具有重要意义。醌类和酚类脲酶抑制剂对脲酶的抑制作用具有相同的机制，主要作用于对脲酶活性具有重要意义的巯基(-SH)。半胱氨酰的-SH被醌氧化脱氢形成S～S的胱氨酰，从而降低了脲酶的活性强度。②是争夺配位体，降低脲酶活性。年，Manunza等解释了尿素、氧肟酸、酰胺类脲酶抑制剂(NBPT)竞争脲酶活性部位的机制，认为脲酶抑制剂是通过与尿素竞争脲酶活性部位起作用。粘附定居是细菌感染不可缺少的致病过程。细菌的粘附是通过粘附素来实现的。粘附现象又涉及生物的趋化性、疏水性与亲水性、静电的相吸与相斥,以及生化的特异性受体成分等。奇异变形杆菌是仅次于大肠埃希氏菌引起泌尿系感染的主要病原菌，也是感染石形成的主要病因。奇异变形杆菌可产生尿素酶分解尿素产氨。在碱性环境下，有利于奇异变形杆菌的生长和对尿路上皮细胞的粘附。以下是对青梅提取液对奇异变形杆菌粘附作用影响的研究。奇异变形杆菌粘附受多种理化因素和生物因素的制约。粘附有两种形式，非特异性粘附和特异性粘附。奇异变形杆菌非特异性粘附主要在于分子间的疏水作用、分子表面的静电荷和分子间力的大小及细菌与靶细胞接触界面的自由能变化。人的上皮细胞表面存在疏水结合区，细菌或细菌某一成分既能吸附于疏水物质如疏水胶、碳氢化合物等,又能粘附于上皮细胞,这种粘附可被外缘性非特异性疏水物质或亲水物质所阻断。奇异变形杆菌特异性粘附是借特异性识别分子粘附素和靶细胞表面的相应受体相结合。粘附素是奇异变形杆菌特异性粘附的重要因子，粘附素分子通常是通过识别上皮细胞膜上糖脂中的单糖或多糖受体分子以共价键牢固地结合。其运动形式是借助“布朗运动”克服静电斥力与尿路粘膜表面的粘液胶接近，并分泌蛋白溶解酶、透明质酸酶等破坏靶细胞膜表面的免疫球蛋白(slgA和lgG),此后以较快的速度穿过粘液胶和正常菌群屏障后,向内“渗透”、潜伏，与粘膜细胞的受体以共价键特异性结合，释放大量尿素酶、溶血素、溶蛋白酶等毒力因子，作用于受染细胞，最终导致相应组织和器官功能异常，引起疾病。青梅浓缩汁的提取物对奇异变形杆菌的布朗运动、与受体结合的共价键可能有影响作用。这是因为青梅浓缩汁中的醛类物质可影响细菌与上皮细胞膜上糖脂中的单糖或多糖受体以共价键特异性结合，从而阻碍细菌与粘膜细胞的粘附。
吕建林
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