结石病是目前世界范围内发病较高的一种疾病，其形成机制十分复杂。牙结石是形成于口内的一种结石，它在牙面的堆积是牙周病发生的必要条件，通过对牙结石及体内其他结石形成过程的对比，探讨各类结石形成机制的相关性，以利于病因学的治疗。
结石是人体内矿物质沉积、矿化而形成的产物。其形成受多方面因素的影响，例如环境、饮食、代谢异常、遗传等因素。至今对其形成机制仍不十分明了。通常根据结石所在部位，命以不同的名称。发生在口腔牙面的结石成为牙结石，它的形成能够造成牙周组织的破坏。肾结石、膀胱结石属于人体尿路结石，均能造成其发生部位及周围组织的损伤，因此，对结石形成的病因学的研究也成为国内外学者专家研究的重点。在此，将各类结石形成作一综述。
1 牙结石的形成
口腔环境是一个复杂的生态系，在一定环境下，机体与正常的菌丛保持着一种平衡状态，但是这种状态被外来或体内的某些因素破坏时，就会导致一系列疾病的发生。牙结石是一种沉积于牙面或修复体表面的钙化或者正在钙化的菌斑及软垢，由唾液或龈沟液中的钙盐逐渐沉积而成，形成后不易除去。根据牙结石形成的部位不同，以龈缘为界，可分为龈上结石和龈下结石。龈上牙结石钙化成分来源于唾液，而龈下牙结石的矿化成分来源于龈沟液。牙结石形成的两个基本步骤为牙菌斑生物膜的形成和矿物化［1］。
1.1 牙菌斑生物膜的形成 牙结石形成的初期为牙菌斑。最初唾液蛋白或者糖蛋白吸附至牙面，形成一层无结构、无细胞的获得性薄膜，其主要成分大致与唾液相似，含有粘蛋白、糖蛋白、血族抗原和免疫球蛋白，其中有些成分能促进细菌对牙表面的粘附，起着受体的功能［2］。而后，口腔内的细菌通过其表面的蛋白质、多糖、脂磷壁酸等物质陆续的粘附于薄膜上，细菌通过粘附和共聚相互联结、增殖，形成复杂的菌群，再经过10～30天，菌斑发展成熟达到高峰。
1.2 牙菌斑矿物化 在菌斑形成的2～14天中都可能进行矿化，其速度因人而异。一般认为牙菌斑矿化与两大因素有关：矿化核心和矿物质的沉积。菌斑中的细菌、上皮细胞和细胞间质可能为主要的核心物质。矿物质沉积可能有三方面因素。
1.2.1 环境碱化 唾液分泌到口腔后，原来呈过饱和状态的可溶性酸性磷酸钙和酸性碳酸钙逸出二氧化碳，使唾液呈碱性。此外，菌斑中的某些微生物能够合成尿素酶，在酶促作用下，分解尿素产生氨，使pH值升高，在这种碱性的环境易使钙盐沉积［3］。
1.2.2 磷酸酯酶升高 在牙龈组织炎症或外伤时，磷酸酯酶含量增加，牙菌斑和脱落的上皮细胞也能释放磷酸酯酶，水解唾液中的有机磷，使磷浓度增加，进而促使不溶性钙盐沉积。唐晓林等［4］经过对成人牙周炎患者全唾液无机物水平的分析，发现成人牙周炎患者唾液中总钙和钠的浓度明显高于正常对照组，因此认为牙周炎患者唾液总钙浓度升高为患者唾液中的特征性因素，有利于牙周炎的发生发展。
1.2.3 胶样蛋白逸出 唾液中含有一种能粘合钙、磷离子的胶样蛋白，当唾液停滞于牙面，过饱和状态被破坏，促使磷酸钙沉积。
2 肾结石的形成
肾结石的形成机制十分复杂，异质成核、取向附生、结石基质和晶体抑制物质学说是结石形成的基本学说。根据结石形成的机制不同，可分为与代谢因素有关的结石和感染性结石。代谢性结石是由于代谢紊乱所致，如甲状旁腺功能亢进，各种原因引起的高尿钙症、高尿酸症、高草酸尿症和胱氨酸尿症等。高浓度的化学成分损害肾小管，使尿中基质增多，盐类析出，形成结石。感染性结石是由于产生脲酶的细菌分解尿液中的尿素而产生氨，使尿液碱化，尿中的磷酸盐及尿酸铵等处于相对过饱和状态，发生沉积所致。细菌、感染产物及坏死组织亦为形成结石之核心。
2.1 晶体与肾上皮细胞的作用机制 在非感染性的结石中，微晶体的形成和沉积以及它们对上皮细胞的附着是结石形成的关键，这可能与晶体表面的吸附力有关。人体大多数的肾结石由草酸盐形成，通常以草酸钙水化物为其最初成分。草酸钙结晶表面带有阳电荷，它与细胞的粘附作用主要为静电作用。此外，大约有12%的肾结石为纯尿酸成分，尿酸(UA)晶体对肾上皮细胞的粘附主要通过氢键和疏水作用。Koka等［5］研究发现，尿酸晶体能够很快的结合到猴肾上皮细胞(BSC-1 line)，骨桥蛋白、肾钙素、Tamm-Horsfall糖蛋白对UA晶体与细胞表面的粘附没有明显的效应，而其他多聚阴离子，包含特异性葡萄糖胺聚糖，能阻断UA晶体的附着。此外，特异性的多聚阳离子通过包被细胞也能发挥抑制作用。
2.2 对粘附作用的影响因素
2.2.1 单核细胞趋化蛋白MCP-1 在晶体暴露于肾上皮细胞的反应中，会产生一些化学增活素，这种物质能和单核巨噬细胞一起向晶体沉积的位置聚集。Umekawa等［6］将培养的NRK52E小鼠肾小管上皮细胞暴露于草酸钙、磷酸钙和尿酸晶体，发现单核细胞趋化蛋白MCP-1的表达增高，并产生化学诱导物。草酸钙晶体刺激性最强，以尿酸晶体为最弱，因此推测MCP-1时在肾结石形成中是与不同尿结晶沉积有关的趋化因子介质。
2.2.2 前列腺素 草酸钙晶体与肾细胞的结合可能通过生理学信号的调整，这个信号可以修饰细胞表面分子与晶体结合的暴露位点。Lieske［7］研究认为，肾内的精氨琥珀酸、前列腺素和其他因子能升高细胞内cAMP的浓度，有可能是一种保护机制，防止晶体滞留和结石形成。Farell 等［8］将单层培养的远端肾单位衍生的MDCKI细胞作为研究晶体-细胞相互作用的模型，在平皿培养基内草酸钙晶体与细胞的粘附在两天内达到高峰，而后渐渐降低。前列腺素E２可加速晶体与细胞结合的衰退期，前列腺素生成的阻断物可以延迟这一时期。
2.2.3 唾液酸残基 Farell 等［8］研究发现，MDCKI细胞暴露于尿酸晶体和可溶性的尿酸与晶体粘附作用的增强相关联。用胰岛素或者神经氨酸酶治疗身体上或者低血糖受损伤的细胞，能减少晶体粘附。这暗示增加细胞表面糖蛋白的暴露能介导这种效应。此外，当细胞在现合成的d-甘露糖胺类似物生长，能够修饰细胞表面唾液酸结合物的构象，晶体与增生细胞结合减少。反之，阻断衣霉素N－糖基化能加强晶体对这些细胞的附着。唾液酸残基有可能介导晶体对生长细胞的附着，直接或者通过间接的分子键作用于其他晶体结合分子。
2.2.4 成石抑制剂 在哺乳动物肾小管中的矿物盐通常呈过饱和状态，但是在正常的条件下结晶作用很少发生，肾脏避免有害晶体的形成的唯一可能是尿液大分子的抑制作用，也就是成石抑制物的存在。目前，验证这一假说的体内研究很少。Mo等［9］研究发现，敲除小鼠Tamm-Horsfall蛋白（THP）后，明显的增加了肾结石形成的可能性和严重性，此外，THP缺乏还能诱导骨桥蛋白(OPN)的产生，骨桥蛋白是血管钙化和骨矿化的抑制因子。由此推测骨桥蛋白可能是对钙结晶化可诱导的抑制因子，THP可能是一种有效的结石抑制剂。
2.3 肾上皮细胞对晶体结合的影响 微小的肾单位损伤和后来的肾单位修复可能是一种促进晶体粘附和有利结石形成的因素［8］。目前研究表明，草酸钙晶体和早期培养的人肾近端小管（PTC）或者远端小管（DTC）细胞之间存在相互作用。Verhulst［10］研究发现，在增生的肾上皮细胞腔面上，有跨膜受体蛋白CD44的表达和其配体骨桥蛋白和透明质酸的表达，而在基底膜面却没有这些表达。增殖细胞可被富含透明质酸的细胞外周的基质包裹，透明质酸的崩解能明显减少细胞表面对晶体的亲和力。因此认为，在人完整的远端肾小管上皮细胞并不结合晶体，晶体在人肾中的滞留也许依赖富含CD44、骨桥蛋白和透明质酸的细胞衣在损伤的远端小管上皮表达。
3 展望
牙结石与肾结石都是体内矿物盐矿化的产物，它们的成分和形成有相似之处，都要经过矿物沉积、矿化的过程。虽然结石发生的部位不同，但是它们也有共同点。王虹等［11］对牙结石、胆结石、泌尿道结石和颌下腺导管结石做了光谱分析，发现各类结石都是生物形成的矿化物，属于碳酸、氢氧碳灰石类，其主要的化学元素是钙、磷、镁、钠、硅、铁、铝和钾，此外还有钡、锰等22种微量元素。陈穗等［12］研究了龈上结石与泌尿道结石的关系，发现龈上结石与泌尿道结石发病有极显著性关系，其中，泌尿道结石中94.35%有龈上结石。目前对肾结石的形成机制的研究比较广泛，晶体对肾上皮细胞的粘附可能在肾结石形成中起关键的作用，因此考虑到在牙结石的形成过程中晶体与牙龈上皮是否也存在着相关性。由于细胞培养的限制，还有待进一步研究，这会对牙周病的治疗和牙结石的预防提供新的思路。