CC BY
25
SectHimc, август, 2013 г., № 8
УДК 549. 616.6
ВОДОРАСТВОРИМЫЕ КРИСТАЛЛЫ В СОСТАВЕ МОЧЕКИСЛОГО УРОЛИТА
В. И. Каткова
Институт геологии Коми НЦ УрО РАН, Сыктывкар [email protected]
Впервые в мочекислом уролите обнаружены водорастворимые кристаллы сильвина, галита кубооктаэдрической формы и смешанные кристаллы, состав которых соответствует хлориду натрия-калия. Зафиксированы водорастворимые фазы, содержащие сульфат калия и сульфат натрия-калия. Показано, что рост галита, сильвина и кристаллов, синтаксически срастающихся, возможен как in vivo, так и in vitro в результате процессов испарения. Освещаются вопросы, касающиеся источника минералообразующих компонентов и генезиса водорастворимых фаз.
Ключевые слова: уролиты, кристаллы, мочевая кислота, галит, сильвин.
WATER-SOLUBLE CRYSTALS IN STRUCTURE OF URINE ACID UROLITAE
V. I. Katkova
Institute of Geology Komi SC UB RAS, Syktyvkar
For the first time in urine acid urolith, water-soluble crystals sylvite and halite of cubeoctahedron forms and mixed crystals which structure corresponds to chloride of sodium- potassium, are found out. The water-soluble phases containing sulfate potassium and sulfate of sodium- potassium are fixed.
It is shown that the growth of halite, sylvite and syntactically fusing crystals is possible both in vivo, and in vitro as a result of evaporation.
The sources of mineral formation genesis of water-soluble crystals in uroliths are discussed.
Keywords: uroliths, uric acid, crystal, sylvite, halite.
a
Уратный уролитиаз — один из наиболее сложных видов мочекаменной болезни, так как является клиническим проявлением метаболического синдрома. При этом любой орган или система органов могут инициировать процесс минералообразования в мочевыделительной системе. Увеличение продолжительности жизни человека в сочетании с гиподинамией, повышенным потреблением белковых продуктов питания, наследственным фактором привели к тому, что частота встречаемости данной формы уро-литиаза за последние полвека возросла на 20—30 % [3]. Мочекислые (урат-ные) уролиты состоят из кристаллов мочевой кислоты и ее солей и, как правило, характеризуются меньшим содержанием элементов-примесей и низкими концентрациями кальция, фосфора и магния по сравнению с фосфат- и оксалатсодержащими биоминеральными образованиями.
В уролитах мочевая кислота и ее соли наблюдаются в виде призматических и игольчатых кристаллов. Патогенные твердые образования моче-кислого состава характеризуются сочетанием сферолито-зонального и зернистого (кристаллического) типов строения. В работе Ф. В. Зузука [1]
приведена подробная кристалломор-фологическая характеристика этих кристаллов.
Нами были изучены дезинтегрированные фрагменты уролита, полученные после процедуры литотрип-сии (рис. 1). Исследования кристаллического вещества были проведены методами рентгеновской дифракто-метрии (ДРОН-3), ИК-спектроско-пии (Бресогё М-75), электронной микроскопии (1БМ-6400 и УЕОА3 ТЕБСА^.
ЧШ t-Ёс.'
ЩЖ.
" • ' " Л tS 4
• .у i
100 мкм
Рис. 1. Общий вид скола уратного уролита. Растровый режим: обратно-рассеянные электроны
Спектры рентгеновской дифрак-тометрии и ИК-спектроскопии указывают на присутствие в образце кристаллов мочевой кислоты (C5H4N4O3), дигидрата мочевой кислоты (C5H4N403-2H20), уэдделлита (СаС204-2Н20), уэвеллита (СаС204-Н20) и сильвина (KCl). Результаты анализа растровых изображений показали, что размер кристаллов мочевой кислоты и ее дигидрата колеблется от 1 до 10— 20 мкм. На РЭМ-микроснимках отмечаются редкие зерна струвита (MgNH4P04-6H20), кварца, сфероли-ты уэвеллита, дипирамидальные кристаллы уэдделлита и апатита. На поверхности сколов обнаружены также единичные образования микронных размеров железо-, свинец-, золото- и медьсодержащих соединений.
При исследовании уролита методом РЭМ впервые обнаружены водорастворимые кристаллы хлорида калия и натрия. Габитус кристаллов ку-бооктаэдрический. Хорошо известно, что в присутствии мочевины на кристаллах хлорида натрия формируются октаэдрические грани. Нередко на их поверхности визуализируется органическая пленка. Индивиды сильвина по размеру значительно превосходят галит (1—2 мкм) и могут достигать
Sedn-Mnc, август, 2013 г., № 8
, t •
I t*
W Юмкм
ШГ ——---
Рис. 2. Кристалл сильвина кубооктаэдрического габитуса. Индекс К/С1 соответствует стехиометрии сильвина
Рис. 3. Фрамбоидальные кристаллы галита. Растровый режим: обратно-рассеянные электроны
20 мкм (рис. 2). В составе зерна по площади содержится (мас. %): K — 35 и Cl — 32. На микроснимках кроме монокристаллов выявлены фрамбоидо-подобные образования, содержащие откалиброванные кристаллы хлорида натрия и калия (рис. 3). На одном из препаратов найдено некристаллическое шаровидное образование, внутри которого просматриваются кристаллы. Следовые содержания кальция, хлора, калия, серы и фосфора позволяют говорить о его органическом составе.
По данным микрозондового анализа индексы K/Cl и Na/Cl, как правило, соответствуют стехиометричес-кому значению галоидов, но в отдельных случаях фиксируется избыток хлора и реже натрия. Присутствие зон с повышенными содержаниями хлора доказывается СЭМ-изображениями в режиме характеристического излучения (рис. 4). Следует отметить, что эти химические соединения хорошо растворимы в воде, что, в свою очередь, наводит на мысль об их формировании in vitro после удаления уролита из органа в результате процессов испарения или высаливания. Однако присутствие фрамбоидальных образований может свидетельствовать также о зарождении и росте кристаллов KCl и NaCl in vivo. Рост водорастворимых кристаллов в составе патогенных твердых образований ранее был отмечен только в связи с биосинтезом новообразованной сахарозы (C12H22O11) в полости зуба [2].
Кроме галита и сильвина в моче-кислом уролите обнаружены смешанные кристаллы, состав которых соответствует хлориду натрия-калия KNa(Cl)2. Известно, что соединения NaCl и KCl при высоких температурах
образуют изоморфные смеси сложного переменного состава. При комнатной же температуре эти соли не образуют смешанных кристаллов. В данном случае в уратном уролите, вероятно, формируются послойные кристаллы, представляющие синтаксическое срастание галита и сильвина.
С использованием зондового анализа зафиксированы водорастворимые фазы, содержащие также сульфат калия (К2804). Они не имеют явных кристаллических гранных форм, а формируют узелки, размеры которых значительно колеблются (рис. 5
а, б). Методом зондового анализа зафиксированы смешаннослойные образования состава сульфата натрия-калия (К№804). При повторном проведении анализа было замечено, что под воздействием электронного пучка РЭМ часть атомов натрия теряется, а содержание калия увеличивается. Изменение баланса элементов и следы растрескивания на поверхности сульфатсодержащих узелков указывают также на значительную потерю воды (15—20 %) в их составе после первичной съемки. Кристаллизация сульфата калия и натрия возможна в
г
•V :
Рис. 4. Зона минерализации во фрагменте уролита в характеристическом излучении
с
Secíñímc, август, 2013 г., № 8
Рис. 5. Смешанные выделения сульфата натрия-калия: а — вторичные электроны; б — обратно-рассеянные электроны
результате процессов высаливания с образованием ряда твердых растворов in vivo. Однако, как и в случае с галоидами, образования сульфата натрия-калия можно рассматривать как двухфазную смесь.
Можно считать, что формирование сильвина связано с избыточным поступлением и последующим удалением калия и натрия из организма человека. Повышенные концентрации хлорида натрия способствуют выделению из организма и хлористого калия. Источником калия и натрия могут служить как пища, так и лекарственные препараты. Например, блемарен является одним из цитратных препаратов для орального литолиза уроли-тов, состоящих из мочевой кислоты и ее дигидрата [3]. Помимо лимонной кислоты в блемарене содержится бикарбонат калия и цитрат натрия. Диуретические средства усиливают выведение калия, натрия, хлора и других элементов из организма человека, создавая локальные пересыщения с пос-
ледующей кристаллизациеи многокомпонентных солевых систем в мо-чевыделительных органах. Присутствие органических веществ в среде кристаллизации инициирует процессы роста галита.
Следует отметить еще один фактор, который создает предпосылки для формирования водорастворимых кристаллов, — это биота. На РЭМ-изображениях визуализируются скопления оваловидных образовании, которые по составу и размерам можно интерпретировать как бактериальные тела и поры как следы их жизнедеятельности.
Таким образом, в результате проведенных исследовании в составе мо-чекислого уролита впервые обнаружены галит и сильвин. Считаем, что рост водорастворимых кристаллов в уроли-тах возможен как in vivo в присутствии органических (например, мочевины) и неорганических соединении, так и in vitro после удаления уролита в результате процессов испарения и выса-
ливания. Кроме того, выявлены водорастворимые соединения состава К2Б04, 1Ша(С1)2 и 1ШаБ04. Смешан-нослойные образования хлорида натрия-калия и сульфата натрия-калия можно рассматривать как двухфазные смеси.
Работа выполнена при поддержке программы фундаментальных исследований УрО РАН, проект № 12-П-5-1011.
Литература
1. Зузук Ф. И. Мшералопя уролтв. Луцьк: Вежа, 2003. Т. 2. Кн. 2. 507 с.
2. Каткова В. И. Биоминералогия стоматолитов. Екатеринбург: УрО РАН, 2006. 111 с.
3. Саенко В. С. Фармакокинетика цитратных препаратов // Эффективная фармакотерапия, 2013. № 16. С. 64—66.
Рецензент к. г.-м. н. Н. Н. Пискунова
