Cơ chế hình thành sỏi thận – tiết niệu

 Cơ chế hình thành sỏi thận – tiết niệu

PGS.TS. Hà Hoàng Kiệm, BV 103

1. Các giả thuyết giải thích quá trình tạo sỏi

1.1. Các thuyết tạo sỏi

        Quá trình tạo sỏi như thế nào cho đến nay vẫn chưa rõ. Có nhiều giả thuyết được đưa ra để giải thích quá trình tạo thành sỏi ở đường tiết niệu, nhưng chưa có giả thuyết nào giải thích được một cách thỏa đáng mọi trường hợp bị sỏi. Người ta thống nhất là sỏi được hình thành và được giữ lại ở hệ thống đường tiết niệu bắt nguồn từ một số nhân được tạo ra ban đầu. Các nhân ban đầu này lớn dần lên do quá trình gắn kết các tinh thể, và sỏi lớn dần lên cho đến khi gây ra các triệu chứng lâm sàng. Có hai thuyết chính được đưa ra để giải thích quá trình hình thành nhân sỏi, đó là thuyết “hạt tự do” (free partical) và thuyết “hạt cố định” (fixed partical). Thuyết “hạt tự do” giải thích quá trình sỏi hình thành ở ngoài tế bào (trong lòng ống thận). Thuyết “hạt cố định” giải thích khởi đầu tạo sỏi từ nhu mô thận (trong tế bào hoặc mô kẽ thận). Cả hai thuyết đều chấp nhận, khởi đầu của quá trình tạo sỏi là hiện tượng sinh hóa liên quan đến việc tạo thành các tinh thể của các muối trong nước tiểu, trong những điều kiện thích hợp. Mỗi thuyết nhấn mạnh đến vị trí và cơ chế khởi đầu của quá trình tạo sỏi.

         Thuyết “hạt tự do” cho rằng do hiện tượng tăng bài tiết các chất hòa tan vào nước tiểu tới mức bão hòa, làm chúng kết tinh thành các tinh thể. Các tinh thể hình thành trong đường tiết niệu kết dính với nhau để tạo thành nhân, và to dần lên do sự kết dính tiếp tục các tinh thể để trở thành các hạt lớn hơn. Các sạn sỏi này trôi theo dòng nước tiểu và bị “bẫy” lại ở các vị trí hẹp của đường tiết niệu. Tại các vị trí này, chúng tiếp tục lớn lên để tạo thành sỏi. Lý thuyết này dựa trên cơ sở đi kèm với sỏi có tăng nồng độ các ion, các muối, hoặc các acid trong nước tiểu, các chất này có cùng thành phần với sỏi. Sự tăng quá mức các thành phần trong nước tiểu cho thấy có nguy cơ tạo sỏi.

            Thuyết “hạt cố định” cho rằng, khởi đầu là sự lắng đọng các muối ở trong mô kẽ thận hoặc trong tế bào ống thận. Các tế bào và các mô vùng này bị phá hủy làm bộc lộ các tinh thể ra đường tiết niệu và chúng trở thành nhân gắn với một vị trí ở ống thận hoặc mô thận. Các nhân này lớn dần lên do sự kết dính tiếp tục các tinh thể, rồi sau đó bong ra đường tiết niệu. Các sạn sỏi này bị bẫy lại ở các vị trí hẹp của đường tiết niệu và tiếp tục lớn để trở thành sỏi. Lý thuyết này có cơ sở là người ta phát hiện thấy có các “hạt” ở trong tế bào ống thận và thực tế có hiện tượng lắng đọng các muối trong mô kẽ thận hoặc ở nhú thận. Thực nghiệm truyền vào phúc mạc động vật natri oxalat, thấy xuất hiện các tinh thể dính vào thành ống thận ở những con vật này. Sự tồn tại “chất dính sinh học” gây dính các tinh thể vào thành tế bào đã được biết đến từ nhiều năm trước, đó là các mucoid không đặc hiệu, các mucoprotein đặc hiệu, và dạng polyme của mucoprotein Tamm-Horsfall. Người ta cho rằng, chất dính đã làm chậm di chuyển các tinh thể và gây dính các tinh thể vào thành ống.

1.2. Cơ chế hình thành các tinh thể trong nước tiểu

          Các tinh thể hình thành trong nước tiểu có liên quan với tình trạng bão hòa các chất hòa tan trong nước tiểu, và nồng độ các chất hoạt hóa hoặc ức chế quá trình kết tinh.

+ Tăng nồng độ các chất hoạt hóa quá trình kết tinh để tạo thành các tinh thể: sự có mặt của một số chất, có tác dụng làm tăng hiện tượng ngưng kết các chất khoáng và hình thành các nhân, được gọi là các chất hoạt hóa hay kích hoạt quá trình kết tinh. Các chất có tác dụng hoạt hóa quá trình kết tinh để tạo thành các tinh thể trong nước tiểu đã được phát hiện là: các phức hợp protein-carbonhydrat (mucoprotein), dạng polyme của protein Tamm-Horsfall, các phức hợp polyme hóa tương tự như protein-polysaccharid, các protein acid có chứa aspartic và glutamic acid, gama-carboxyglutamic acid. Các chất hoạt hóa gây tích lũy các tinh thể và hấp thu các phân tử lớn trong nước tiểu lên bề mặt nhân làm sỏi lớn lên.

+ Giảm bài tiết các chất ức chế tạo tinh thể: trái với thuyết hoạt hóa, lý thuyết này giải thích các tinh thể được hình thành do thiếu các chất ức chế sự kết tinh các tinh thể. Các chất có trong nước tiểu có tác dụng ức chế sự kết tinh để tạo thành các tinh thể đã được biết là: hydrophilic colloid, phosphopeptid, peptid acid, glycosaminoglycal, protein Tamm-Horsfall không polyme, glucoprotein acid, và gama-carboxyglutamic acid có trong glucoprotein được gọi là nephrocalcin. Các polyanion cũng được coi là các chất ức chế kết tinh muối calci bao gồm: pyrophosphat, citrat, nucleosid polyphosphat và phosphocitrat. Một số các cation bao gồm magne, các kim loại như thiếc, chì, vanadium. Các chất được coi là chất ức chế kết tinh gồm ba ion (magnesium, pyrophosphat và citrat), và bốn polyanion (RNA, glycosaminoglycan, protein Tamm-Horsfall không polyme, và nephrocalcin) đã được chiết xuất từ nước tiểu trong những năm gần đây, và người ta thấy nồng độ của chúng trong nước tiểu ở người bị sỏi thấp hơn so với người bình thường.

         Các chất ức chế tạo sỏi calci phosphat gồm: magne, citrat, fluorid, phosphat, sulphat, kim loại dạng vết, pyrophosphat, phosphocitrat, nucleotid, chondroitin-4-sulphat, mucoprotein Tamm-Horsfall dạng không polyme, chất giống heparin, glucosaminoglycan.
Các chất ức chế tạo sỏi calci oxalat gồm: magne, citrat, phosphat, sulfat, kim loại dạng vết, pyrophosphat, chondroitin-4-sulphat, mucoprotein Tamm-Horsfall không polyme, RNA, glucoprotein, nephrocalcin, chất giống heparin, glycosaminoglycan.

1.3. Lý thuyết tổng hợp các yếu tố tạo sỏi

         Các tác giả theo lý thuyết này đã kết hợp các yếu tố có vai trò hình thành sỏi để giải thích quá trình tạo sỏi như: tình trạng bão hòa các chất hòa tan trong nước tiểu, tăng nồng độ các chất hoạt hóa và/hoặc giảm nồng độ các chất ức chế kết tinh để tạo thành các tinh thể trong nước tiểu, thể tích nước tiểu giảm, pH nước tiểu kiềm hoặc acid. Các yếu tố trên được coi là các yếu tố nguy cơ tạo sỏi.

2. Các týp bệnh sỏi

        Sỏi đường tiết niệu được phân thành 5 týp chính dựa theo bệnh sinh của sỏi và đặc điểm lâm sàng. Đó là: sỏi calci, sỏi nhiễm khuẩn (magnesium ammonium phosphat), sỏi acid uric, sỏi cystin và một số sỏi hiếm khác.

2.1. Bệnh sỏi calci

           Sỏi calci là bệnh sỏi thường gặp nhất, chiếm 60-80% các loại sỏi. Sỏi calci bao gồm hai loại: calci oxalat và calci phosphat.
Sỏi calci oxalat có thành phần chính là calci oxalat, có thể kết hợp với calci phosphat. Sỏi calci oxalat có màu nâu đen, nhiều gai, rất rắn, cản quang rõ, gặp ở nam giới nhiều hơn nữ giới. Ở nước ta hay gặp loại sỏi này. Sỏi calci phosphat dưới dạng brusbit hay apatit, có màu trắng ngà, có nhiều lớp đồng tâm, bở dễ vỡ, thường có kích thước lớn, cản quang rõ, tỉ lệ gặp ở nam và nữ như nhau. Ở nước ta cũng hay gặp loại sỏi này.

           Thành phần hóa học của sỏi calci bao gồm:
Calci oxalat monohydrat: Ca(COO)2H2O
Calci oxalat dihydrat: Ca(COO)22H2O
Phosphat tricalci: Ca3(PO4)2
Phosphat octocalci: Ca8H2(PO4)6.5H2O
Carbapatit: Ca10(PO4CO3)6(OH.CO3)2

         Khoảng 80-85% bệnh nhân bị sỏi calci không có bệnh nền dễ tạo sỏi và được gọi là bệnh sỏi calci nguyên phát.

         Khoảng 15-20% số bệnh nhân bị sỏi calci có bệnh nền dễ tạo sỏi, đó là bệnh cường chức năng tuyến cận giáp nguyên phát, tăng oxalat niệu, oxalat niệu bẩm sinh, nhiễm acid ống thận, hội chứng curshing, điều trị steroid kéo dài, nhiễm độc vitamin D, bất động kéo dài, hội chứng sữa-kiềm, bệnh tủy thận bọt biển. Bệnh sỏi calci loại này được gọi là bệnh sỏi calci thứ phát.

+ Tăng oxalat niệu thứ phát: tăng bài tiết oxalat ra nước tiểu, trường hợp này xảy ra ở một số bệnh đường ruột, không phải do rối loạn chuyển hóa oxalat, cũng không phải do ăn nhiều oxalat. Tăng oxalat niệu xảy ra sau phẫu thuật nối tắt ruột non để điều trị béo phì, bệnh Crohn, nhồi máu ruột non, tăng hấp thu oxalat ở đại tràng do một số tác nhân như tăng acid mật làm tăng tính thấm của đại tràng với oxalat, tăng hấp thu acid béo.

           Mặc dù tăng oxalat niệu là nguy cơ tạo sỏi chính trong nhóm bệnh này, thêm vào còn có giảm thể tích nước tiểu, giảm bài tiết citrat và magne, làm tăng thêm nguy cơ tạo sỏi.

+ Bệnh tủy thận bọt biển: sỏi thận trong bệnh tủy thận bọt biển chiếm tỉ lệ rất thấp trong tất cả các bệnh sỏi đường tiết niệu. Không có các yếu tố nguy cơ tạo sỏi được phát hiện trong nước tiểu ở những bệnh nhân này.

+ Các bệnh không thường gặp khác gây sỏi calci thứ phát:

- Bệnh cursing và điều trị corticoid kéo dài: có tỉ lệ cao bệnh nhân bị bệnh cursing và những bệnh nhân được điều trị corticoid kéo dài bị sỏi đường tiết niệu. Tác nhân nguy cơ tạo sỏi đường tiết niệu ở những bệnh nhân này là nước tiểu kiềm do giảm kali, tăng calci niệu do bị loãng xương, làm tăng nguy cơ tạo sỏi calci phosphat.

- Bất động kéo dài: tình trạng bất động kéo dài, đặc biệt ở những người trẻ, gây loãng xương và tăng calci niệu. Tỉ lệ sỏi calci tăng ở những bệnh nhân này, nhưng sỏi do nhiễm khuẩn (magnesium ammonium phosphat) thường gặp hơn, đặc biệt ở bệnh nhân liệt hai chân do phải đặt catheter bàng quang.

- Nhiễm độc vitamin D: uống vitamin D hoặc các thuốc làm tăng hấp thu calci từ ruột như rocaltrol, calcitriol, miacalcic kéo dài, làm tăng calci máu và tăng hấp thu oxalat ở đại tràng, dẫn tới tăng calci niệu và tăng oxalat niệu, gây calci hóa thận và tạo sỏi calci.

- Bệnh sarcoidosis: thường gặp là sỏi calci oxalat, đôi khi hỗn hợp với calci phosphat. Tăng calci niệu và tăng calci máu nhẹ thường gặp ở những bệnh nhân này. Calci hóa tủy thận, đặc biệt nhú thận cũng thường gặp và cần phải phân biệt với bệnh nhân bị bệnh tủy thận bọt biển, nhiễm độc vitamin D, cường chức năng tuyến cận giáp thứ phát.

- Hội chứng sữa-kiềm: những bệnh nhân được điều trị loét dạ dày, tá tràng bằng uống sữa và các muối kiềm kéo dài, đôi khi dẫn tới sỏi calci đường tiết niệu, có lẽ do pH nước tiểu tăng và tăng calci niệu. Phương pháp điều trị này hiện nay ít được sử dụng.

Sỏi calci phosphat

2.2. Bệnh sỏi do nhiễm khuẩn (sỏi struvit)

         Sỏi do nhiễm khuẩn (sỏi magnesium ammonium phosphat), còn gọi là sỏi struvit (MgNH4PO4.6H2O), chiếm từ 5-15% các loại sỏi. Sỏi thường có kích thước to, hình san hô, màu trắng ngà, rắn, cản quang. Tỉ lệ bệnh gặp ở nữ gấp hai lần nam giới, tương ứng với tỉ lệ nhiễm khuẩn đường tiết niệu ở nữ gấp hai lần nam giới. Nhiễm khuẩn đường tiết niệu ở trẻ em, xảy ra ở cả hai giới tương đương nhau, và thường kết hợp với các bất thường đường tiết niệu. Nhiễm khuẩn đường tiết niệu mạn tính ở người trẻ, thường gặp do tổn thương bàng quang thần kinh, liệt hai chi dưới, bất động kéo dài sau tai nạn, hoạt động tình dục và có thai cũng là nguy cơ nhiễm khuẩn đường tiết niệu ở phụ nữ. Không phải tất cả các trường hợp nhiễm khuẩn đường tiết niệu đều có nguy cơ tạo sỏi. Chỉ một số vi khuẩn có khả năng phân hủy ure để tạo ra ammonium, bicarbonat, và ion hydroxyl, cùng với kiềm hóa nước tiểu, mới có nguy cơ tạo sỏi. Các vi khuẩn đó là: Escherichia Coli, Proteus, Krebsiella, Streptococcus, Staphylococcus, Pseudomonas.

           Sỏi do nhiễm khuẩn thường là magnesium ammonium phosphat có hoặc không có calci phosphat, carbonat apatit, calci carbonat và ammonium hydrogen urat thêm vào. Calci carbonat chỉ hình thành khi pH nước tiểu trên 7,8; amonium hydrogen urat chỉ được tạo thành khi có mặt cả vi khuẩn phân giải ure và acid uric niệu cao. Các chất nền mucoid thường gặp trong nhiễm khuẩn có thể có vai trò tạo sỏi và làm sỏi to lên nhanh.

           Trong điều kiện nước tiểu bình thường thì magnesium ammonium phosphat có thể hòa tan rất tốt, nhưng ở độ kiềm cao nó lại bị kết tinh. pH nước tiểu cao và tốc độ bài tiết amonium nhiều là nguy cơ tạo sỏi chủ yếu ở bệnh nhân nhiễm khuẩn đường tiết niệu. Trong nước tiểu những bệnh nhân này, có thể có pyrophosphat (chất ức chế tạo tinh thể calcium phosphat), citrat và các chất ức chế tạo tinh thể khác, đã làm giảm tạo sỏi ở một số bệnh nhân nhiễm khuẩn đường tiết niệu.

Sỏi Struvit

2.3. Bệnh sỏi acid uric

        Sỏi acid uric chiếm khoảng 1-20% các loại sỏi. Thành phần hóa học gồm hai loại:

Acid uric: C5H4O3N4
Amonium urat: NH4C5H3O3N4.H

        Sỏi có màu nâu sẫm, rắn, thường tròn đều, nhẵn như viên đá cuội, không cản quang. Sỏi acid uric hay kết hợp với oxalat calci, thường gặp ở nam giới cao tuổi. Các nước Châu Âu và các nước có nền công nghiệp phát triển, mức sống cao, gặp tỉ lệ sỏi acid uric cao hơn các nước Châu Á và các nước có nền kinh tế chậm phát triển, có mức sống thấp.

          Có khoảng 20% bệnh nhân bị bệnh gút nguyên phát, và 40% bệnh nhân bị bệnh gút thứ phát, có sỏi acid uric ở đường tiết niệu. Yếu tố nguy cơ tạo sỏi acid uric là tăng acid uric niệu, pH nước tiểu thấp, thể tích nước tiểu thấp. Nguyên nhân gây tăng acid uric máu mạn tính dẫn tới tăng acid uric niệu là:

+ Bệnh gút nguyên phát
+ Ăn nhiều thực phẩm giàu purin
+ Bệnh tích trữ glycogen-thiếu hụt glucose-6phosphatase
+ Thiếu hụt hypoxanthine-guanin phosphoribocyltransferase (hội chứng Lesh-Nyhan).
+ Bệnh ung thư
+ Thiếu máu và bệnh hemoglobin
+ Bệnh vảy nến
+ Bệnh cystein niệu

         Giảm pH nước tiểu và thể tích nước tiểu thấp có thể gây ra tình trạng bão hòa quá mức acid uric trong nước tiểu, ngay cả ở người bài tiết acid uric bình thường. Người ta thấy có mặt các chất ức chế tạo tinh thể có mặt trong nước tiểu của bệnh nhân, nhưng chưa thấy vai trò bảo vệ của chúng chống lại sỏi acid uric. Chế độ ăn nhiều purin là nguy cơ lớn tạo sỏi acid uric, thường gặp ở đàn ông, người lớn, và ở những nước công nghiệp có mức sống cao.

          Ở người bình thường, không có tăng acid uric máu, không tăng acid uric niệu, mà có sỏi acid uric thì được gọi là sỏi acid uric nguyên phát. Những người này thường có pH nước tiểu thấp (trung bình 5,3 trong khi người bình thường pH nước tiểu 5,9-6,1). Người bị bệnh tiểu tràng, cắt đoạn ruột, làm thiếu hụt bicarbonat và thể tích nước tiểu thấp, cũng gặp tỉ lệ sỏi acid uric cao hơn người có chức năng tiểu tràng bình thường.

Sỏi urrat

2.4. Bệnh sỏi cystin

        Sỏi cystin chỉ chiếm 1-2% các loại sỏi. Thành phần hóa học là I-S-CH2-CH(NH2)-COOH. Sỏi có màu vàng nhạt hoặc trắng ngà, rắn, ít cản quang. Sỏi cystin thường kết hợp với sỏi calci phosphat (apatit), hay gặp ở người trẻ.

        Bệnh là hậu quả của rối loạn chuyển hóa amino acid di truyền, liên quan không chỉ với cystin mà còn lysin, arginin, và ornithin. Biểu hiện lâm sàng là cystin niệu. Tác nhân nguy cơ tạo sỏi cystin chủ yếu là nồng độ cystin niệu cao, cũng có vai trò của pH nước tiểu thấp và thể tích nước tiểu thấp ảnh hưởng tới mức độ hòa tan của cystin trong nước tiểu. Khi nước tiểu kiềm (pH >8,0) và thể tích nước tiểu tăng (>3 lít/ngày) có thể phòng được tạo sỏi mới, mặc dù nồng độ cystin trong nước tiểu vẫn cao, trong một số trường hợp còn thấy tan được sỏi cystin đã có. Nếu có nhiễm khuẩn thứ phát, có thể thấy phosphat calci và/hoặc magnesium ammonium phosphat liên kết với sỏi cystin.

          Bình thường cystin được bài xuất ở mức thấp trong nước tiểu (10-100mcmol/l), nhưng tăng lên 200-600 mcmol/l ở người bị bệnh cystin niệu, và 1400-4200 mcmol/l ở người đồng hợp tử. Giới hạn hoà tan của cystin ở nước tiểu có pH bình thường (5-7) là khoảng 1250 mcmol/l. Vì vậy, nước tiểu của người bình thường và người có cystin niệu vẫn dưới mức bão hòa và không tạo sỏi. Nước tiểu của người cystin niệu đồng hợp tử là vượt quá mức bão hòa và có nguy cơ tạo sỏi cao. Trong mẫu thực nghiệm tạo sỏi cystin, người ta thấy cystin ở mức bão hòa sẽ tạo ra sỏi mà không cần vai trò của các chất hoạt hóa hay ức chế tạo sỏi.

2.5. Một số bệnh sỏi hiếm gặp

      Có một số bệnh sỏi hiếm gặp là hậu quả của một số bệnh chuyển hóa hiếm, hoặc là do dùng thuốc, hoặc là do chế độ ăn. Hình thành sỏi trong các trường hợp này, có liên quan tới tình trạng không hòa tan của các sản phẩm được bài tiết vào nước tiểu.

2.5.1. Sỏi xanthin

        Sỏi xanthin là một bệnh hiếm gặp, ở Mỹ gặp với tỉ lệ 4/10 000 người bị bệnh sỏi, ở vùng Đông Đức gặp với tỉ lệ 1/17 000 người bị bệnh sỏi. Tăng bài tiết xanthin vào nước tiểu gặp do bệnh di truyền theo gen thân lặn, đặc trưng bởi thiếu hụt enzym xanthine oxydase gây tăng xanthin và hypoxanthin trong huyết thanh và nước tiểu, đồng thời giảm acid uric trong huyết thanh và nước tiểu. Bệnh sỏi xanthin gặp ở đàn ông và có thể xảy ra ở mọi lứa tuổi. Một số trường hợp khác có thể gặp do điều trị bằng allopurinol kéo dài.

2.5.2. Sỏi 2,8-Dihydroxyadenin

        Đây là một bệnh rối loạn chuyển hóa bẩm sinh hiếm gặp, do thiếu enzym adenine phosphoribosyltransferase, gây rối loạn chuyển hóa adenin và tạo ra 2,8-Dihydroxyadenin trong mô và tăng bài tiết vào nước tiểu. Sỏi gặp ở trẻ em và dễ nhầm với sỏi acid uric vì phản ứng hóa học của chúng tương tự nhau. Cho đến 1985 mới chỉ có 20 bệnh nhân được báo cáo, dường như chủ yếu ở Nhật. Phân tích 1500 sỏi bằng phổ hồng ngoại, người ta phát hiện có 2 sỏi 2,8-Dihydroxyadenin.

2.5.3. Sỏi Silica

          Một số bệnh nhân uống kéo dài muối magnesium trisilicat để điều trị loét dạ dày, tá tràng, thấy xuất hiện sỏi silica ở đường tiết niệu. Khi acid dạ dày phản ứng với silicat, một phần silica tạo thành dạng kết tủa như một chất gel và phần còn lại hòa tan để tạo thành colloid. Sản phẩm tiếp tục được phân hủy trong đường ruột để tạo ra silicic acid hòa tan. Silicic acid được hấp thu và bài tiết ra nước tiểu, sau khi được cô dặc ở ống lượn xa và ống góp, silica có thể kết tủa và tạo thành sỏi.

Nguồn: Hà Hoàng Kiệm. THẬN HỌC LÂM SÀNG. NXB YH. 2010.

CHIA SẺ BÀI VIẾT