察“尿”觀“色”

張瑤瑤，陳建成

南京大學化學化工學院，南京 210023

1 驚悚的血紅色

小北是個熱愛運動的男孩，一天，他在一場球賽中偶遇強敵，連壓自己好幾球，頓時來了斗志，非要贏回來不可。于是他一場球賽大動作不斷，各種搶球扣籃，摔倒了也是爬起來就接著比賽，直接從日上三竿打到日落黃昏，才心滿意足地回家。第二天起來，小北仍然回味無窮，但在上廁所時他卻突然發現，自己的尿液居然呈血紅色！他頓時嚇得臉色煞白，“天哪！這……這是怎么回事！”小北一時間慌亂得不知所措。冷靜片刻后，便決定前往醫院尋求幫助。

小北到了醫院掛號，見到陳醫生后便像見了救星一般向陳醫生求救：“陳醫生！今天早上我上廁所的時候突然發現自己的尿竟然是血紅色的！可昨天還是好好的，我是不是腎臟出了什么問題或是膀胱的血管破裂了啊，還是說我得了什么罕見的疾病？會不會出現大失血、感染什么的呀？”

陳醫生打斷了神色慌張的小北：“先別慌，孩子，雖然正常的尿液是淡黃色，但其他顏色的尿液也不都是健康問題導致的，很多情況下也只是較多的食物色素或服藥期間產生的代謝物混入尿中染色的結果，并不需要過于擔心。這樣，你先把這幾天的飲食行為什么的大致描述一下吧，比如最近有沒有甜菜根、覆盆子這種紅色色素比較多的食物，有沒有在服用一些藥物，比如大黃、利福平、柔紅霉素等[1]，或者有沒有劇烈運動或外傷等特殊情況呢？”

小北聽了醫生的話，稍稍定了神，開始回想道：“紅色食物的話最近倒沒怎么吃，也沒有在吃什么藥，畢竟我的身體可是很強壯的，昨天還打了半天的籃球呢！”小北說到這，似乎有些得意。

陳醫生卻打斷了他：“打了半天籃球？這種劇烈運動，熱身不足或動作不當等可都容易導致內出血或組織受損，從而出現紅色尿液啊。”

“啊！這么嚴重？那陳醫生我該怎么辦呀？”小北聽了，慌忙說道。

陳醫生繼續說道：“你先不要著急，現在具體是哪種原因還需要更深入的測試。因為紅色尿液的成因很多，病理性上除了由于體內受傷大量出血引發的血尿，還可能是由于肌細胞破壞。此外，腎病、腫瘤、尿路感染、前列腺疾病等疾病以及汞、鉛的中毒也可能出現紅色尿液。”陳醫生頓了頓，“這樣，你先去收集一點尿液樣品，做個尿檢吧。”

2 神奇的尿液分析試紙

小北隨即收集了一杯尿樣，拿到陳醫生面前。只見陳醫生取出一條不知名的試紙，蘸取了少量尿樣。

小北很好奇：“陳醫生，這是什么呀？”

陳醫生笑道：“這個呀，這是尿液分析試紙，是一種常見的尿液快速檢測工具。”

“尿液分析試紙？”小北更加好奇了，“是類似于pH試紙的那種物質嗎？”

“構造上差不多，主要是通過不同顏色表示不同的生化指標，不過具體原理就各不相同了。你的尿樣要檢測的指標比較多，試紙檢測只是一部分，這個試紙還有剩余的尿樣待會兒要送去檢測才能知道結果。”陳醫生回答道。

“哇，這么神奇？”小北來了興趣，“要是有一個可以自己在家檢測的試紙就好了。”

“當然有啦。”陳醫生見尿樣檢測還需要一段時間，便說：“我這邊正好有三種可以自己用的檢測試紙，這樣，趁著尿樣檢測的時間，我給你介紹一下它們吧。”

陳醫生說著，拿出了第一種試紙：“這個是測量pH的試紙。正常的新鮮尿液pH應在5-7之間，顯示的顏色介于棕綠色與橙黃色之間。當然，如果你覺得不好判斷，可以對比配套的標準比色卡。”

“現在可以了，你來比一下色吧。”陳醫生笑道。

“嗯……”小北仔細端詳了一番，得出了他的結果。“我覺得應該是6.5-7的樣子，應該挺正常的。”

陳醫生也比了一下色:“不錯嘛，比的挺準的。不過遺憾的是，單獨的尿液pH指標并沒有什么指導意義，尿液正常與否還要結合更多指標綜合判斷才行。”

“那是當然。”聽到陳醫生的表揚，小北很是高興。

“那我們接著看這個葡萄糖檢測試紙吧，”說著，陳醫生又拿出了一個試紙，“這是比較典型的一種葡萄糖試紙，它的原理是通過葡萄糖氧化酶催化葡萄糖氧化生成葡萄糖酸內酯和過氧化氫，過氧化氫又在過氧化物酶的催化下，將無色的4-氨基安替比林與酚氧化縮合成紅色的醌類化合物而呈色[2,3](圖1)。”陳醫生邊操作邊介紹道，“正常的尿液不會有葡萄糖，在這種試紙上的結果一般是淺青色，而越偏深棕的顏色就代表葡萄糖含量越多，出現這樣的結果就要警惕糖尿病的風險了。當然了，目前科學家們近些年也研發出了更多種的葡萄糖檢測試紙，例如以ZnFe2O4磁性納米顆粒替代過氧化物酶，或是以纖維素基條帶替代傳統紙基等[4,5]。這些新型試紙的誕生正在逐漸優化葡糖糖檢測試紙的可靠性和效率，相信以后的檢測將會是越來越快捷準確的。”

圖1 葡萄糖含量的檢測原理

小北聽了，很是高興：“太好了，這樣就可以給家里的老人用，使糖尿病早發現早治療了。”

“那這個呢？”小北看著第三個試紙，又迫不及待地問道。

“這個啊，這是亞硝酸鹽檢測試紙，”陳醫生介紹道，“我們知道，亞硝酸鹽是亞硝胺這一致癌物的重要前體(圖2)，且富含在火腿、熏肉等腌制肉類和菠菜、芹菜、卷心菜等蔬菜中[6]。”

圖2 幾種具有致癌性的亞硝胺類物質

“等等，蔬菜中也可能富含亞硝酸鹽？”小北對此感到很是驚奇。

陳醫生解釋道：“聽起來似乎違反認知，但事實上，據一些研究報道，蔬菜中硝酸鹽的含量明顯高于肉制品中硝酸鹽添加劑的含量，可預見60%的膳食硝酸鹽都來自蔬菜[7]。而這個試紙的原理是利用亞硝酸鹽與對氨基苯磺酸反應生成重氮化合物，重氮化合物再與α-萘胺結合而產生粉紅色的偶氮化合物[8](圖3)。正常的尿液不會使試紙變色，而試紙的顏色越紅，則說明亞硝酸鹽含量越高。”

圖3 亞硝酸鹽的檢測原理反應

“這對那些喜歡自制腌菜食用和擔心誤食工業用鹽的的人來說真的是很有用的一項技術呀！”小北不禁感嘆道。

正說著，化驗科的檢測結果出來了。陳醫生看了檢測報告，對小北說：“經過檢測分析，可以確認你是因為劇烈運動導致內出血，從而引發的血尿。幸好，你的癥狀不是很嚴重，不會有大礙。我給你開點藥，你回去按時服用并注意靜養就好，最近幾周可不要再打球了吆。”

“一定一定！謝謝陳醫生！”小北聽了，懸著的心終于放了下來，安心拿了藥和陳醫生送的檢測試紙回家了。

3 “帶刺”的乳白色

小北自從醫院回來，不僅是小心翼翼，不敢有什么劇烈動作，他的家人也為他準備了不少補品，不僅頓頓是各種魚肉骨湯，餐間也不忘給小北吃點補品希望他早日康復。小北的尿色也不出所料地很快歸于正常。

然而，一波未平一波又起。一天，小北卻又發現自己的尿液雖然剛褪去了血紅色，但竟轉而出現了乳白色，其中似乎還隱約有些顆粒物！小北十分慌張，心想：完了，這下尿液都變成濁液了，不會是留下什么后遺癥了吧？正在慌張之時，小北想起了陳醫生送的檢測試紙，便趕緊逐個檢測起來，可是檢測的結果卻讓小北更加疑惑了：看看pH試紙，是棕綠色，看看葡萄糖試紙，是淺青色，再看看硝酸鹽試紙，也沒有顏色變化。

“這些指標都沒有問題呀？怎么會這樣呢？”小北甚是疑惑，也更加不敢怠慢，忙著又去找陳醫生尋求幫助，臨走前，他還“細心”地在家收集了一份尿液樣品，以備陳醫生診斷。

見到陳醫生，小北忙說道：“陳醫生，我最近可是謹遵遺囑，好好吃藥靜養，可是我的尿液現在居然變成乳白色了，其中好像還有些沉積物，這不會是之前留下什么后遺癥了吧？而且我用您給的試紙自測了一下，也沒發現什么問題呀？”

乳白色？陳醫生聽了，眉頭一緊，要知道，乳白色的尿液有很大風險是微生物感染或尿道受損導致的，而小北前一段時間又剛經歷了內出血，確實有更大的感染風險。

陳醫生不敢怠慢，說道：“乳白色的尿液，還有沉積物，有一定的感染風險啊。至于你檢測不出來異常，那是因為試紙只能針對特定的一種或幾種指標進行檢測，雖然對特定疾病和癥狀很實用，但也不可能所有泌尿疾病都有自己對應的試紙。我給你的那些試紙自己用當然十分方便實用，但遇到較為特殊的癥狀時，還是需要在醫院做全面的尿檢檢測。老規矩，你先去收集一點尿液樣品，做個尿檢吧。”

小北聽了，竟有些得意：“不用，陳醫生，我早就準備好了。”說著，從包里掏出了自備的一杯尿液，“我知道流程，所以在家里就為您準備好了。”

但陳醫生卻沒有表揚小北的“懂事”，“小北啊，雖然你的初心是好的，但是你的‘好意’我也只能心領，尿檢樣品這種東西一般還是現取現用的好。”

“啊？為什么啊？”聽了陳醫生的話，小北有些氣餒和不解。

見小北有些沮喪，陳醫生解釋道：“我們的尿液里多少是含有一些有機物的，像尿素、尿酸等代謝物，這些東西都可以為微生物生長繁殖提供營養，因此，久置的尿本身就會滋生各種微生物和衍生代謝物。而如果是異常的尿，久置之后性狀就更加復雜且難以診斷了。就比如紅細胞生成性尿卟啉病，患者尿中含紅色的尿卟啉I和糞卟啉I，這二者均可在紫外線下發生光化學還原反應(圖4)，該病的尿液在陽光照射下就可能變成醬油色或深葡萄酒色[9,10]。因此啊，尿檢樣品還是現取現用的好。”

圖4 尿卟啉發生光還原反應

小北聽了陳醫生的解釋，恍然大悟，乖乖地去做了尿檢。

4 虛驚一場

不一會兒，尿檢結果就出來了。但奇怪的是，尿中并未檢測出微生物感染的指標。陳醫生既有些釋然，又有些疑惑。于是又仔細看了一遍檢查結果，這次，他發現，樣品中的尿酸鹽含量很高。

陳醫生似乎發現了原因，問道：“你最近是不是吃了較多富含嘌呤的食物，比如海鮮、紅肉、雞湯、骨頭湯這些啊？”

“那倒是，最近不是為了補補身子，早日康復嘛，所以魚肉骨湯等吃的比較多。陳醫生，這有什么問題嗎？”小北有些不解。

“那就對了，你這個呀，不是什么病，是因為尿酸過多，在尿液中以尿酸鹽的形式大量存在，加之最近天氣比較冷，尿出后結晶出乳白色的尿酸鹽晶體導致的。”陳醫生說道。

小北卻一頭霧水，“尿酸鹽結晶？可那和我吃這些補品有什么關系啊？”

陳醫生繼續解釋道：“尿酸鹽在人體中的重要代謝前體是核苷酸，也就是與細胞遺傳和蛋白質合成密切相關的分子，而前面說的那些食物，尤其是紅肉、肌肉這種細胞中富含核苷酸的食材也就因此普遍富含嘌呤，而且一些核苷酸本身也可以代謝為嘌呤[11]。因此，雖然它們是重要的營養物質，但如果攝入過多，在體內來不及利用，就會大量代謝成尿酸排出(圖5)。而且，如果是在關節處結晶，還會引發痛風呢！”

圖5 幾種核苷酸和嘌呤在體內的尿酸代謝途徑

“原來是這樣啊。”小北豁然開朗。

陳醫生又補充道：“不過你也不用太擔心，健康人正常攝入紅肉等是沒有問題的，而且由于嘌呤可溶于水，烹飪前焯水也可去除一部分嘌呤。不過，除了高尿酸鹽外，甲狀旁腺激素過多導致的磷酸鹽結晶或者一些鈣鹽結晶等也可使尿液出現結晶顆粒，從而導致乳白狀尿液[12,13]。這種尿液一般稍加加熱即可使沉積物消失，也因此，這種尿液常出現在較寒冷的時段。這次啊，你算是虛驚一場了，以后注意控制這類食品的攝入就行。”

“看來，就算是補品，也要注意量啊。”小北不好意思地說道。

5 尾聲

小北經歷了這一系列有驚無險的故事后，愈發覺得尿液的顏色之間蘊含著許多學問，不僅自己又去深入了解了尿液顏色背后的許多學問，更是積極地向自己的長輩朋友普及尿液顏色背后的健康信號。現在，大家都夸小北是個小小尿液科學家呢！