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世界华人消化杂志. 2003-10-15; 11(10): 1558-1562
在线出版日期: 2003-10-15. doi: 10.11569/wcjd.v11.i10.1558
国人胆囊结石的形态结构特征
吴杰, 杨海珉, 李静仪, 宋一德, 刘刚
吴杰, 杨海珉, 昆明医学院物理数学教研室 云南省昆明市 650031
吴杰, 男, 1964-09-17生, 云南昆明人, 汉族. 1981年云南大学物理系本科毕业, 副教授. 主要从事生物液晶研究.
李静仪, 刘刚, 云南师范大学物理系 云南省昆明市 650092
宋一德, 云南师范大学分析测试中心 云南省昆明市 650092
基金项目: 国家自然科学基金, No. 39960024; 云南省自然科学基金, No. 1999C0064M; 云南省教委科学研究基金, No. 9912073.
通讯作者: 杨海珉, 650031, 云南省昆明市, 昆明医学院物理数学教研室.
电话: 0871-5338812
收稿日期: 2003-03-14
修回日期: 2003-03-20
接受日期: 2003-03-29
在线出版日期: 2003-10-15

目的

探讨胆囊结石中晶体物质的组成、形态和结构及其在胆囊结石形成与生长过程中的作用.

方法

在单盲的条件下, 分别用偏光显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪对35例人体胆囊结石的晶体结构、剖面超微结构及晶体组成进行观察研究.

结果

颗粒状胆囊结石尽管其外观和剖面的形态结构各不相同, 但都以结晶态物质为主, 其主要成分为胆固醇晶体. 晶体的干涉色级为二级蓝绿, 双折射率△n = 0.022-0.025. 胆石中的晶体以密集分布的微晶体和微晶体集合体的形式存在, 其间隙被非晶物质填充. 泥沙状结石以非晶态物质为主, 其主要成分是胆色素和胆色素盐, 属胆色素结石.

结论

人体胆囊结石是一种特殊的生物晶体. 胆囊内多变的结晶环境并不支持胆固醇晶体的完整发育, 胆固醇晶体构成了颗粒状胆囊结石的基本架构, 非晶物质的沉积促使了结石的进一步生长.

关键词: N/A
引文著录: 吴杰, 杨海珉, 李静仪, 宋一德, 刘刚. 国人胆囊结石的形态结构特征. 世界华人消化杂志 2003; 11(10): 1558-1562
Structure pattern of gallbladder stone in Chinese
Jie Wu, Hai-Ming Yang, Jing-Yi Li, Yi-De Song, Gang Liu
Jie Wu, Hai-Ming Yang, Department of Physics and Mathematics, Kunming Medical College, Kunming 650031, Yunnan Province, China
Jing-Yi Li, Gang Liu, Department of Physics, Yunnan Normal University, Kunming 650092, Yunnan Province, China
Yi-De Song, The Center of Analysis and Determination, Yunnan Normal University, Kunming 650092, Yunnan Province, China
Supported by: the National Natural Science Foundation of China, No. 39960024, and Applied Basic Research Fund of Yunnan Provincial Science and Technology Committee, No. 1999c 0064M and the Science Foundation of Yunnan Education Committee, No. 9912073.
Corresponding author: Hai-Ming Yang, Physics and Mathematics Department of Kunming Medical College, 191 West Renming Road, Kunming 650031, Yunnan Province, China.
Received: March 14, 2003
Revised: March 20, 2003
Accepted: March 29, 2003
Published online: October 15, 2003

AIM

To investigate the compositions and structure of crystal materials in gallbladder stone and their roles in the formation and growth of gallbladder stone.

METHODS

The crystal structure, section ultramicroscopic structure and crystal compositions were observed with polarizing microscope, SEM and X-ray diffraction analysis respectively in single-blind trial.

RESULTS

Varied as it was in external and profile structures, all kinds of particulate bilestones were chiefly composed of crystalline cholesterol. The interference color order of these crystals was the second blue-green, the double refractive index△ n = 0.022-0.025. These crystals in the bilestone took the form of many microcrystals or polymer-microcrystals, and the holes among microcrystals were filled with some noncrystalline substance. The major component of sandstone was bile pigment and bile pigment salt, mainly noncrystalline substance. Sandstone belonged to bile pigments stone.

CONCLUSION

Gallbladder stone is a special biological crystal, mainly composed of cholesterol. Although changeable crystallization environment in gallbladder does not favor the growth of cholesterol crystals, cholesterol crystals form the basic structure of particulate gallbladder stone, deposition of noncrystalline substance facilitates further growth of bilestone.

Key Words: N/A
0 引言

胆囊结石是全球性常见病, 且发病率还在呈上升趋势[1-3]. 结石的形态结构与成因有着直接的联系. 为了探讨胆囊结石中晶体物质的组成、形态和结构及其在胆囊结石形成与生长过程中的作用, 进一步深入研究胆囊结石形成的机制, 为胆囊结石的治疗和预防提供一定的依据, 我们分别采用德国Leitx型高级偏光显微镜、国产1000GKYKY型扫描电子显微镜、国产Y4Q型X射线自动衍射仪, 在单盲的条件下对35例人体胆囊结石的形态结构特征进行全面的观察分析.

1 材料和方法
1.1 材料

胆囊结石取自昆明医学院第二附属医院肝胆外科手术摘除的胆囊结石共35例, 取出后用蒸镏水冲洗干净, 自然风干备用. 对照样品胆固醇和胆红素, 均采用美国Sigma公司的标样, 其中胆固醇标样编号C-8667 lot 54H8679. C27H45O, Cholesterol. 胆红素标样编号B-4216 lot 36H1001、C33H36N4O6, Bilirubin.

1.2 方法

将胆囊结石从中剖开, 用放大镜观察胆结石的外观及剖面形态, 并按其剖面形态进行分类. 胆囊结石取纵剖面、经细白刚玉粉打磨平整后, 用加拿大树胶粘固在载玻片上, 固结后再用白刚玉粉、金刚沙手工打磨至0.03 mm, 再加上盖玻片胶粘固定, 烘干后, 用德国Leitx高级偏光显微镜观察. 将不同类型的结石进行高真空喷金处理制样, 在国产1000G KYKY型扫描电子显微镜下进行观察, 对照样品也用相同的办法处理, 用同一扫描电镜在相同的条件下观察. 将干燥后的结石经玛瑙乳钵研磨成粉末状, 采用玻璃压片法制片, 用国产Y4Q型X射线自动衍射仪进行X射线衍射分析, Cu靶, 石墨单色器, 40 kV, 30 mA, 扫描范围2°-52°, 扫描速度0.02°/s .

2 结果

根据常规的胆石剖面分类标准[4], 35例胆囊结石可分为7类, 放射状石20例, 放射年轮状石5例, 岩层状叠层石1例, 铸型无定型石4例, 沙层状叠层石1例, 泥沙状石1例, 混合性石3例.

2.1 胆囊结石的晶体结构

在正交偏光显微镜下, 可见各类颗粒状胆囊结石由许多密集分布的微晶体和微晶体的集合体组成, 这些微晶体和微晶体的集合体呈纤维状、粒状、松针状、放射状、柱状、板状等多种形态, 排列有序, 晶体间隙被非晶物质填充(图1).

图1
图1 胆囊结石的晶体结构(×252). A: 纤维状; B: 粒状; C: 松针状; D: 放射状; E: 柱状; F: 板状.

2.2 胆囊结石的光学性质 在正交偏光显微镜下, 可看到胆囊结石中的晶体呈兰绿色, 晶体的边缘为一级灰白, 由边缘向中央干涉色逐渐升高, 构成不连续的干涉色细条带, 其中经过一条红带, (图2A). 当在与上、下偏光镜振动方向呈45°角的方向上, 插入光程差为530 nm的石膏试板时, 胆囊结石晶体的干涉色升高(图2B); 插入光程差为147 nm的云母试板时, 胆囊结石晶体的干涉色降低(图2C), 说明胆囊结石晶体的干涉色级为二级兰绿[5]. 根据干涉色谱表[5]其光程差R应为650-750 nm, 而胆囊结石样片磨片的厚度d =0.03 mm, 由光程差公式R = d.(Ne-No) = d△n [5]可计算出胆囊结石中晶体的双折射率△n = 0.022-0.025.

图2
图2 胆囊结石晶体的干涉色. A: 胆囊结石晶体的干涉色 ( ×100); B: 插入530nm的石膏试板后干涉色升高 ( ×100); C: 插入147nm的云母试板后干涉色降低(×100).
2.3 胆囊结石的超微结构

在扫描电子显微镜下观察, 各类颗粒状胆囊结石的超微结构均显示出多样性, 即使是在同一类结石的不同区域的超微结构都还有明显不同. 但是, 他们主要都是由条状或块状的胆固醇晶体组成, 这些胆固醇晶体有的排列成放射状, 有的排列成层状, 有的排列成条索状, 有的交错排列无一定的规律; 胆固醇晶体之间常见一些不规则的空隙; 在有的胆固醇晶体之间, 夹杂有少量的呈类球状颗粒组成的絮状团块的胆红素结晶(图3).

图3
图3 胆囊结石的超微结构. A: 胆固醇标样(×2 000); B: 胆色素标样 (×1 500); C: 胆固醇晶体排列成放射状(×1500); D: 胆固醇晶体排列成层状(×1500); E: 胆固醇晶体排列成条索状(×1500); F: 胆固醇晶体交错排列无一定的规律(×1500); G: 胆固醇晶体之间不规则的空隙(×1500); H: 成絮状团块的胆红素晶体(×1000).
2.4 胆囊结石的X射线衍射谱图

X射线衍射结果显示, 颗粒状结石尽管其外观和剖面的颜色形态各不相同, 但都以结晶态物质为主, 其衍射谱图与胆固醇标样的衍射谱图匹配良好, 属胆固醇结石, 其主要成分为胆固醇(图4A, C); 泥沙状结石以非晶态物质为主, 其主要成分是胆色素和胆色素盐, 属胆色素结石(图4B, D).

图4
图4 胆囊结石的X射线衍射谱. A: 胆固醇标样; B: 胆色素标样; C: 颗粒状结石; D: 泥沙状结石.
3 讨论

在正交偏光显微镜下观察, 人体胆囊结石由许多密集分布的呈多种形态的微晶体和微晶体的集体合组成, 这些微晶体和微晶体的集合体呈多种形态, 排列有序, 晶体的间隙被非晶物质填充, 这些晶体的干涉色级为二级兰绿, 双折射率△n = 0.022-0.0025, 说明人体胆囊结石具有晶体的特征, 确实是一种晶体. 但是他们是一种特殊的生物晶体, 特殊在他是由很多密集分布的呈多种形态的微晶体和微晶体的集合体组成的晶体, 晶体的间隙由非晶物质填充, 与一般晶体相比, 胆囊结石这种生物晶体的结构较疏松、易破坏, 这就是在体外采用物理方法如体外震波碎石等[6,7]粉碎胆囊结石的物理基础. 在扫描电镜下观察, 各类颗粒状胆囊结石尽管其外观、颜色及剖面结构各不相同, 但他们主要都是由排列成不同形式的胆固醇晶体组成, 只是在有的胆固醇晶体之间夹杂有少量的呈类球状颗粒组成的絮状团块的胆红素结晶, 说明这些胆囊结石的主要成分都是胆固醇, 此结论与用X射线衍射分析的结果和薄层扫描测定的结果完全吻合, 与有关文献报道的人体胆囊结石以胆固醇结石为主的结论也是完全一致的[1,8].

在胆囊结石样片中我们看到, 所有颗粒状胆囊结石均以胆固醇晶粒为结石主体. 但不同样品, 甚至同一样品不同区域晶粒的生长方式和发育程度都是各不相同的, 都未能生成完整晶体. 这反映出多变的胆囊环境对晶体发育的限制. 同时我们也看到, 在晶粒缝隙间非晶物质的沉积对有形结石的形成是十分重要的. 胆汁中晶核出现后, 晶粒会很快长出, 但胆囊内多变复杂的结晶环境又不支持结晶体的进一步生长. 只有当晶粒间有其他物质沉积、填充, 形成有形的微小结石后, 才使得进一步的以此为基底的多核生长成为可能, 并使结石进一步长大. 由此看来, 晶粒间填充物对结石生长至关重要. 有研究表明, 蛋白质在结石形成过程中可能起重要的作用. 其中, 糖蛋白的作用也许更为重要[9,10]. 在填充物中, 难溶物主要由胆红素盐和蛋白质组成[11,12]. 胆红素盐在微晶粒间填充并起促成核作用, 而蛋白质则构成晶体间网架.

胆结石是胆汁中多种成分在多因素影响下相互作用的结果[13-17], 但胆汁胆固醇过饱和是胆固醇结石形成的重要条件[18-20]. 有关研究指出, 胆固醇在胆汁中是以微胶团和泡两种形式维持其溶解状态. 微胶团是胆固醇-磷脂-胆盐的聚合体, 而泡则为胆固醇-磷脂的复合体[21-29]. 在胆汁中的促成核因子和抗成核因子的作用下, 二者在胆汁中形成一个热力学平衡体系, 互相联系、互相转换, 对胆固醇的溶解和析出起着调节的作用. 当胆汁中的促成核因子和抗成核因子平衡失调时, 泡胆固醇就会凝集、融合, 从单层小泡到大层小泡转而形成复层泡, 析出胆固醇晶核基本单位, 并进一步形成胆固醇单水结晶, 产生胆固醇沉淀而形成胆固醇结石[30]. 我们在扫描电镜下观察, 人体胆囊结石主要由条状或块状的胆固醇晶体组成, 这些胆固醇晶体有的排列成放射状, 有的排列成层状, 有的排列成条索状, 有的交错排列无一定的规律. 这些实验结果, 从形态学的研究上支持了上述观点.

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