胆色素结石即胆红素钙为主要成分的结石，其形成与胆道感染和胆道蛔虫有密切关系。肝脏排泄的胆红素称为结合型胆红素，又名水溶性胆红素，与胆汁溶为一体。当胆道感染或胆道蛔虫症时，一些细菌尤其是大肠杆菌释放一种β-葡萄糖醛酸苷酶，此酶的大量释放，破坏了葡萄糖二酸-1，4-内酯的平衡关系，可将结合胆红素水解为游离胆红素，游离胆红素不溶于水，它与胆汁中的钙结合形成不溶性的胆红素钙颗粒。胆红素钙颗粒以脱落细胞、寄生虫卵等为核心，在胆汁中粘蛋白的帮助下不断沉积形成结石。
另外，胆道系统先天性异常，胆管系统的解剖学变异所导致的胆汁流障碍，均易在该部发生胆结石。值得注意的是，长期的营养不良可影响胆道的正常防卫能力，营养不良状态在胆色素结石的病人中是常见的。
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