臨床生物化學/膽石癥的生物化學
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膽石癥的主要組成成分有膽固醇、膽紅素、鈣及其他無機元素、膽汁酸、結石基質（硫酸化糖蛋白及糖蛋白）等。按膽石的主要成分及形成機制的不同，可將膽石分為膽固醇系結石、膽紅素結石及其他膽石三大類，僅將前兩大類膽石的形成機制略作介紹。
㈠膽固醇系結石的形成機制
膽固醇系膽石病人的膽汁可有下述異常：
⒈膽汁中膽固醇含量增高含有過飽和膽固醇的膽汁是膽固醇沉淀的先決條件。膽汁中膽固醇的需要量和膽汁酸鹽及卵磷脂的含量保持一定的比例。如果膽固醇含量過高或膽汁酸鹽及卵磷脂的含量降低，破壞了它們之間的正常比例，就形成了“致石性膽汁”。有報告指出：膽固醇系膽石病人肝內的HMGCoA還原酶（膽固醇合成的限速酶）活性增加，而7α-羥化酶（膽汁酸合成的限速酶）活性降低，即膽固醇的合成增加，膽固醇向膽汁酸的轉化減少，這是形成膽固醇過飽和膽汁的代謝原因。
⒉膽汁中膽汁酸鹽的減少膽固醇系膽石病人的總膽汁酸代謝池甚小，僅為正常人的一半。這一方面是由于其膽固醇代謝的失調，另一方面可能是由于膽囊對膽汁酸的重吸收增加及腸肝循環障礙所致。此外，必需脂肪酸的缺乏或代謝障礙可導致膽汁酸生成障礙。
⒊膽汁中膽汁酸組成的改變正常人膽汁中膽酸、鵝脫氧膽酸及脫氧膽酸三者的比例為1.3：1.0：0.6，而膽固醇結石病人的膽汁中鵝脫氧膽酸的比例則明顯減低。
⒋膽汁中的磷脂降低膽固醇結石病人膽汁中的磷脂只為正常膽汁中的1/3。磷脂/膽固醇比值在正常膽汁為6.6，而在膽固醇結石病人的膽汁則為2.3。膽汁中的磷脂（90％是磷脂酰膽堿）是與膽汁酸鹽、膽固醇共同形成混合微團的重要成分，它也與增加膽固醇在膽汁中的溶解有關。
⒌δ電位的降低 δ電位是混合微團吸附層與擴散層正、負離子分布均勻處兩點間的電位差，電位差越大，則微團帶電荷越多，穩定性越大。正常膽汁中甘氨膽汁酸與牛磺膽汁酸的比例約為3：1，膽固醇結石病人膽汁中牛磺膽汁酸減少，這個比例可達15：1，因而對膽汁酸的δ電位有影響。增加牛磺膽汁酸則可因其負電荷較強的－CH2SO3根而增加膽汁中的δ電位。
在肝生成異常膽汁后，在膽囊中形成肉眼可見的膽石，并逐步長大。在結石形成過程中，作為結石基質的糖蛋白類可能起著把膽固醇結晶及顆粒粘連在一起的網架作用。
㈡膽紅素系膽石的形成機制
肝分泌的膽汁中的膽紅素是結合型的葡萄糖醛酸膽紅素。膽汁中由組織產生的β-葡萄糖苷酸酶活性降低（該酶最適pH5左右，膽汁pH為6.1-8.6），而且受該酶的抑制物葡萄糖二酸-1，4-內酯的抑制，所以正常膽汁中的葡萄糖醛酸膽紅素不易被水解而處于良好的溶解狀態。膽紅素鈣結石病人的膽汁中可出現下述異常：
⒈由于蛔蟲鉆進膽道，帶入大腸桿菌，造成膽道感染，膽汁中出現細菌性β-葡萄糖苷酸酶（最適pH6.8-7.2，與膽汁pH一致）的活性高，超過了膽汁中該酶的抑制物β-葡萄糖二酸-1，4-內酯所能抑制的能力，因而可使葡萄糖醛酸膽紅素大量被水解，生成游離膽紅素而易于沉淀。
⒉膽紅素系結石病人膽汁中葡萄糖二酸-1，4-內酯的含量降低在正常對照組膽汁中該物質的含量為200μg/ml，而膽紅素鈣結合病人膽汁中則僅含40μg/ml，這也是其膽紅素易于沉淀的原因，因為β-葡萄糖苷酸酶抑制物的降低更有利于細菌性β-葡萄糖苷酸酶發揮作用。
⒊δ電位降低這是膽紅素鈣融合集結的條件。鈣、鈉、鉀、鎂等無機離子及膽道感染時出現的高分子有機物質，均可使膽鹽微團的δ電位降低。
在膽紅素結石形成過程中蛔蟲殘體、蛔蟲卵及其他異物均構成結石的核心，細菌性β-葡萄糖苷酸酶催化葡萄糖醛酸膽紅素的水解，游離膽紅素與Ca+形成膽紅素鈣，膽紅素鈣又在前述無機離子的作用下，再加上結石基質（主要是硫酸化糖蛋白）的網架作用，而集結成膽紅素鈣結石。
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