CC BY
145
ЛЕКЦИИ
ИССЛЕДОВАНИЯ КАМНЕЙ ПРОСТАТЫ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ
ГЛЫБОЧКО П.В.2, КУЗЬМИЧЕВА Г.М.1, АНТОНОВА М.О.1, ВИНАРОВ А.З.2, ГУСЕЙНОВ Ф.И.3
1 Государственная академия тонкой химической технологии им. М.В. Ломоносова. 2Научно-Исследовательский Институт Уронефрологии и Репродуктивного Здоровья человека 3ГОУ ВПО Первый Московский Государственный Университет имени И.М. Сеченова
Минздравсоцразвития РФ (Москва)
Представлены результаты изучения фазового состава (рентгенография - качественный и впервые количественный анализ, ИК-спектроскопия - качественный анализ, спектрофотометрия - впервые количественное определение содержание белка) и элементного состава (рентгеноспектральный микроанализ) камней предстательной железы. На примере 20 больных показано, что среди камней чаще всего встречались фосфаты (гидроксил- и карбонатапатит) и фосфаты вместе с оксалатами, на втором месте по распространенности - оксалаты, а затем - ураты. Установлено, что содержание белка в камнях предстательной железы больше, чем в камнях пациентов с мочекаменной болезнью.
Камни предстательной железы (КПЖ), по данным разных авторов, выявляются у 1-25% больных пожилого возраста [1]. Точная их частота остается неизвестной, так как камни обычно обнаруживаются случайно при их бессимптомном течении во время профилактического осмотра урологом или диагностируются при обследовании пациента по поводу другого заболевания, в основном хронического простатита, доброкачественной гиперплазии предстательной железы и рака простаты. До внедрения в практику ультрасонографии прижизненная диагностика камней предстательной железы была почти невозможной и основывалась на ректальном пальцевом исследовании, которое имело низкую специфичность, а также на обзорной урогра-фии, с помощью которой камни выявлялись в единичных случаях [2]. Однако в последнее время число пациентов, у которых в предстательной железе выявляются конкременты, значительно возросло, что связано с широким внедрением в клиническую практику трансректального ультразвукового сканирования [3].
В отличие от почечных, мочеточниковых и пузырных камней, состав которых хорошо изучен, камни предстательной железы были изучены мало.
20 пациентам с ДГПЖ выполнена ТУР простаты, при которой были удалены камни предстательной железы. Последние были собраны и подвергнуты физико-химическому анализу.
Для исследования фазового состава КПЖ мы использовали рентгенографический метод (количественный и качественный фазовый анализ) и ИК-спектроскопию (качественный анализ) и рентгеноспек-тральный микроанализ с изучением микроструктуры.
Рентгеновская съемка камней осуществлена на автоматизированных дифрактометрах ДРОН-3 (графитовый плоский монохроматор) и HZG-4 (М фильтр)
на CuKa излучении, в интервале углов 20 2-50° (вращение образца, непрерывный режим, 1град/мин).
Нами впервые количественно определено содержание белка в камнях предстательной железы методом спектрофотометрии на приборе СФ-26 (длина волны А=750 нм).
Рентгеноспектральный анализ с изучением микроструктуры выполнен на приборе Quanta 400 с Si-Li детектором с ультратонким окном, что позволяет проводить количественный анализ элементов с атомным номером N>4. Для изучения морфологии камня, представленного на рис. 1, использовался растровый электронный микроскоп высокого разрешения 7500F фирмы JEOL (Япония). Перед исследованием на поверхность камней наносилась паста для создания электропроводящего слоя. Элементный микроанализ данного камня проведен на энергодисперсионном рентгеновском микроанализаторе INCA фирмы OXFORD (Великобритания).
Рис. 1. Фото КПЖ (№8)
Нами были проанализированы камни предстательной железы (КПЖ) и данные, полученные при комплексном обследовании и клиническом наблюдении за больными (в качестве примера взяты данные 20 пациентов). Практически все исследованные нами КПЖ имели малый размер (как правило, ~1,2 мм), за исключением камня (см. рис. 1) размером ~1,5 см.
В табл. 1 представлены результаты изучения фазового состава КПЖ, представленные как в данной работе. Качественный и количественный рентгенофазовый анализ исследованных нами КПЖ свидетельствует о том, что в большинстве случаев они содержат фосфаты (как правило, апатит) или оксалаты (табл. 1).
s 31
Таблица 1. Результаты изучения фазового состава камней предстательной железы (КПЖ).
Количество изученных КПЖ Метод исследования Составы камней
оксалаты ураты другие/смешанные
20 Рентгенофазовый анализ (качественный и количественный) ИК-спектроскопия (качественный анализ) 33%: 33%-апатит 21%: 7%-ведделит, 7%-вевеллит, 13%: 13%-безводная мочевая кислота 33%: 13%- вевеллит+ведделлит+ апатит, 13%- ведделлит+ апатит, 7%- вевеллит+ апатит
Результаты рентгенографического изучения 8 наиболее представительных КПЖ даны в табл. 2 и на рис. 2. Таблица 2. Состав КПЖ (по данным рентгенографии) (рис. 2, 5).
Состав Номера образцов КПЖ
№1 №2 №3 №4 №5 №6 №7 №8
апатит: ~30% ~20% К>Г ~60% ~20%
карбонатапатит(К) К>Г К«Г
гидроксилапатит (Г) вевеллит ведделлит мочевая кислота ~40% ~30% ~20% ~60% (небольшое количество) ~40% 100% ~80% 100% 100% 100%
Рис. 2. (а)
Рис. 2. (г)
Рис. 2. (в)
Рис. 2 (е)
ведделли .............../..... апатит
/ V
*
ч-SflO. Коиугал-50.00. 11>
Рис. 2 (ж)
УсапМ
Рис. 2. Дифрактограммы КПЖ: мочевая кислота (№7) (а) и текстурированная мочевая кислота (№4) (б), апатит с ведделлитом (№3) (в и с вевеллитом (№5) (г), апатит с ведделлитом и вевеллитом (№2) (д), карбонатапатит (№8): периферия (е) и центр (ж) камня.
Из сравнения между собой дифрактограмм мочевой кислоты, входящих в состав двух камней предстательной железы (рис. 2а, б), видно, что один из них текстурированный (рис. 2б), т. е. в нем наблюдается преимущественная ориентация кристаллитов вдоль одного направления (в данном случае, текстура с осью зоны <100>). Ранее текстурированные образцы были известны лишь для мочевых камней, содержащих веввеллит, что сопровождалось повышенной твердостью данных оксалатов [5]. Найденная текстура у уратного камня, который был более твердым по сравнению с нетекстурированным камнем (рис. 2а), нами зафиксирована впервые. По данным рентгено-спектрального микроанализа в состав уратного камня (рис. 2а), входят только основные компоненты мочевой кислоты (С, Н, О), а на его микроструктуре (рис. 3а) наблюдаются хорошо сформированные кристаллические образования. Необходимо отметить, что кристаллическое строение выявлено только у уратов (рис. 2а,б), а изученные нами фосфаты, оксалаты и смешанные камни характеризуются значительной долей аморфной составляющей (рис. 2в, г, д, е, ж), о чем свидетельствует большой фон на дифрактограммах и расширенные рефлексы.
Рис. 3. Микроструктура КПЖ: мочевая кислота (х 1 200) (№6) (а), карбонатапатит (№8): центр (б) и периферия (в)
б 33
В составе смешанных камней с апатитом выявлен ведделлит (рис. 2в), вевеллит (рис. 2г) и смесь (рис. 2д) с разным соотношением ведделита и вевеллита. Причем апатит представлен карбонат- и гидроксила-патитом с разным их содержанием (см. табл. 2). Дифрактограммы центра и периферии КПЖ, состоящего из карбонатапатита (рис.1), отличаются: центральная часть состоит из аморфной и кристаллической составляющих, а периферия - только из аморфной (рис.1, рис. 2е, ж) с малыми размерами кристаллитов - областей когерентного рассеяния. Это подтверждается и фотографиями микроструктуры. В центре пре-
обладают гладкие, плоские кристаллические образования с большими размерами микрокристаллов (~1 мкм) (рис. 3а). На периферии хорошо видны сферические друзы (диаметр ~1 мкм) из сросшиеся острых микрокристаллов длиной ~ 0.7 мкм и поперечным сечением ~0.3 мкм (рис. 3б). Элементный состав внешней и внутренней частей данного кристалла (табл. 3) также значительно отличаются: на периферии отсутствует сера, хлор и калий, а в центре не обнаружены азот и магний; во внешней части количество углерода меньше чем в центральной части, а количество кислорода, кальция и фосфора, наоборот, больше.
Таблица 3. Элементный состав камня предстательной железы (рис. 1)
Компонент Периферия, масс. % Центр, масс. %
С 22.54 58.52
N 15.3
O 43.69 32.27
Na 0.91 0.68
P 6.13 2.91
Ca 11.18 5.75
Mg 0.25
S 0.27
Cl 0.25
K 0.13
При сравнении между собой ИК - спектров КПЖ (табл. 4), оказалось, что спектры камней №1 и №2 идентичны, что говорит об идентичности их составов (гидроксилаппатит + вевеллит + ведделлит). ИК-спектр камня №8 значительно отличается от двух предыдущих, хотя частоты колебаний практически
Таблица 4. Отнесение полос (см-1) в ИК спектрах изученных
не отличаются. Это связано с различным содержанием органических компонентов (в частности, белков), которых должно быть больше в образцах №1 и №2. Отличия ширины пиков могут быть связано с разной степенью чистоты образца (наличие примесей и дополнительных компонентов - микроэлементов).
камней предстательной железы (КПЖ)
№1 (рис. 5) №2 (рис. 2д; рис. 5) №8 (рис. 1; рис. 2е, ж; рис. 3в; рис. 4б,в; рис.5) Отнесение полос [5]
3322 3307 3352 3300-3250 v(OH)
1654 1653 1653 1660-1550 v(-COO-)
1445 1443 1440 1450-1410 v(C032-)
1316 1321 1338 1350-1175 v(P043-)
1093-960 1100-958 1026 1000-890 б(ОН)
801 802 869 880-800 б(СО32-)
Из рис. 4, на котором представлена вариация содержания белка в составах КПЖ восьми выбранных больных простатолитиазом, видно, что его количество практически во всех КПЖ довольно высокое (~ 50 масс. %), за исключением камня № 8 (рис 1). В нем обнару-
жено всего 2% масс. белковых компонентов, причем его твердость оказалась самой высокой из всех изученных КПЖ. Это не исключает связь между твердостью камней предстательной железы и содержанием белка, установленная для мочевых камней [9]: содержание белка
больше в менее твердом камне. Необходимо отметить, что по сравнению с мочевыми камнями в КПЖ белковых компонентов явно больше (рис. 5). Это подтверждают и данные рентгеноскопии: несмотря на то, что все изученные нами камни имели разный состав, по данным 20 исследований они оказались рентгеннегативными, что обусловлено большим содержанием белков.
N« образца
Рис. 4. Содержание белка в КПЖ ряда пациентов (№1-№8)
Рис. 5. Сравнение содержания белка в КПЖ и мочевых камнях.
Из рис. 4, на котором представлена вариация содержания белка в составах КПЖ восьми выбранных больных простатолитиазом, видно, что его количество практически во всех КПЖ довольно высокое (~50 масс. %), за исключением камня № 8 (рис 1). В нем обнаружено всего 2% масс. белковых компонентов, причем его твердость оказалась самой высокой из всех изученных КПЖ. Это не исключает связь между твердостью камней предстательной железы и содержанием белка, установленная для мочевых камней [9]: содержание белка больше в менее твердом камне. Необходимо отметить, что по сравнению с мочевыми камнями в КПЖ белковых компонентов явно больше (рис. 5). Это подтверждают и данные рентгеноскопии: несмотря на то, что все изученные нами камни имели разный состав, по данным 20 исследований они оказались рентгеннегативными, что обусловлено большим содержанием белков.
Применены качественные (ИК-спектроскопия и рентгенография), впервые количественные (рентгенография, метод Лоури) методы для определения фазового состава, а также рентгеноспектральный микроанализ с изучением микроструктуры соответственно для определения элементного состава и особенностей микроструктуры камней предстательной железы. Найдено, что 33% всех изученных камней предстательной железы составляют фосфаты (апатит), 21%
- оксалаты, 13% - ураты (мочевая кислота), 33% - смешанные камни (оксалаты и апатит), тогда как мочевые камни, в основном, представлены оксалатными камнями (ведделлит, вевеллит или их смесь). Выявлено отличие внешней и внутренней частей камней предстательной железы по элементному составу: центр более разнообразен по элементному составу нежели периферия.
Обнаружено, что в состав камней предстательной железы в большинстве случаев входит белок в количестве ~50 % масс., что намного больше, чем в мочевых камнях. Подтверждена связь твердости камней предстательной железы с содержанием белка, найденная для мочевых камней: увеличение содержания белка в составе камней уменьшает его твердость.
Список литературы:
1. Мохаммад Абдул Кашем Шаркар: Камни предстательной железы (этиология, клиника, диагностика и лечение). Дисс. „.канд. мед. наук. - М., 1989.
2. Пеганов И.Ю., Фастыковская Е.Д., Захаров В.А. Ультразвуковая диагностика камней предстательной железы.// Нижегородской медицинский журнал. 1995. №1. С. 42-45.
3. Трапезникова М.Ф., Базаев В.В., Уренков С.Б. Трансуретральная резекция у больных с доброкачественной гиперплазией простаты, осложненной хроническим калькулезным простатитом.// Урология и нефрология. 1997. №1. С. 28-31.
4. Судариков И.В. Новые аспекты в консервативном лечении простатолитиаза.// Андрология, репродукция и сексуальные расстройства. 1993. Т. 2. №3. С. 40-42.
5. Аляев О.Г., Ефимова Ю.А., Кузьмичева Г.М., Рапопорт Л.М., Руденко В.И. Изучение мочевых камней методами in vivo и in vitro // Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии, 2005. Т. 3, №15. С. 31-41.
6. Пущаровский Д.Ю. Рентгенография минералов. М.: ЗАО «Геоинформатик», 2000, 292 с.
7. Казицына Л.А., Куплетская Н.Б. Применение УФ
- , ИК - , ЯМР - спектроскопии в органической химии. М: Высшая школа, 1971, 261 с.
8. Vilches J., Lopez A., De Palacio L. et al. SEM and X-ray microanalysis of human prostatic calculi. // J. Urol. (Baltimore). - 1982. -Vol. 127. №2. - P. 371-373.
9. Полюдок Р. - Фабини, Т. Бэйрих Органический анализ. Л: Химия, Лен. отд., 1981, 619 с.
10. Аляев Ю.Г., Кузьмичева Г.М., Колесникова М.О., Чернобровкин М.Г., Мельников Д.М., Руденко В.И. Клиническое значение физико-химического исследования мочевых камней и мочи // Урология, 2009. №1, с. 8-12.
s 35
