CC BY
157
УДК 548.231:549.12:612.466.1
МИНЕРАЛЬНЫЙ СОСТАВ УРОЛИТОВ
О.А. Севостьянова, А.К. Полиенко
Томский политехнический университет E-mail: [email protected]
Приводятся сведения о минеральном составе мочевых камней (уролитов). Рассматриваются диагностические признаки минералов различных классов (оксалатов, фосфатов, уратов). Исследованыы как мономинеральные уролиты, так и камни более сложного минерального состава. Отмечаются кристаллографические особенности минералов класса оксалатов кальция, наиболее часто встречающихся в составе уролитов. Приведеныi рисунки, характеризующие разнообразие форм минералов класса оксалатов кальция.
Мочекаменная болезнь является распространённым заболеванием, выражающимся в образовании мочевых камней (уролитов) в почках и мочевыводя-щих путях. Основной причиной заболевания является нарушение обмена веществ в организме, особенно водно-солевого обмена. Большое значение имеет также изменение химического состава крови (в частности, её кислотно-щелочного равновесия), наступающее при инфекционных заболеваниях, болезнях печени и желудочно-кишечного тракта. Заболевания желез внутренней секреции, регулирующих водный и солевой обмен (щитовидная железа, паращитовидные железы, гипофиз), играют также значительную роль в возникновении мочекаменной болезни. Развитию заболевания способствует также состав пищи: растительно-молочная пища приводит к ощелачиванию урины, мясная, наоборот, к повышению её кислотности. Значительная роль в возникновении мочекаменной болезни придаётся также недостаточному содержанию в пище витаминов А и D. Все эти факторы способствуют кристаллизации в урине солей, которые обычно находятся в ней в растворённом состоянии. Выпавшие из раствора кристаллы формируются в органо-минеральные образования, называемые уролитами.
Абсолютное большинство уролитов имеет сложный минеральный состав. Такие камни некоторые авторы предлагают называть смешанными [1]. Так, доля смешанных оксалат-фосфатных камней по данным разных исследователей колеблется от 6,9 до 59, 4 %, уратных - от 5 до 50 % и т.д. [2]. В табл. 1 приведено процентное распределение мочевых камней по минеральному составу. На основании
статистических исследований более 1000 камней выявлено, что из 297 мочекислых камней мономинеральными оказались 89,22 %, остальные - смешанными с оксалатами 98,41 % и ксантином 1,59 %. Камни почек составляли из этого количества 29,3 %, мочевого пузыря -70,7 %. Из 472 щавелевокислых камней 451 камень локализован в почках и мочеточниках, 21 в мочевом пузыре. Из них мономинеральный состав имели 317 камней (67,16 %), в том числе 206 состояли из уэвеллита и 111 из уэд-деллита. Смешанный состав имели 155 камней (32,84 %), из них уэвеллит-уэдделлитовые -121, ок-салат-фосфатные - 19, оксалат-мочекислые - 15.
Из 224 фосфорнокислых камней 182 (81,25 %) располагались в почках и мочеточниках и 42 (18,75 %) - в мочевом пузыре. Мономинеральными фосфатами было сложено 207 камней (92,41 %), из них 95 состояли из струвита, 100 - из гидроксила-патита: 6 - из брушита, 4 - из ньюбериита. 17 камней имели смешанный состав: гидроксилапатит-струвитовый, гидроксилапатит-оксалатный, стру-вит-оксалатный, цистиновый. Камни, состоящие из мочевой кислоты, преобладают в мочевом пузыре (75,81 %), из оксалатов - в почках (62,4 %).
В табл. 2 отражены данные о химическом и минеральном составе камней.
Список минералов взят из работ [3, 4]. По данным М. Gebhardt [5], отмечается присутствие октакальцийфосфата Са8Н2(Р04)6 5Н20, гипса CaSO42H2O, бобьеррита Mg3(PO4)28H2O, гумболь-дита Fe(COO)22H2O. Определен также фосфат цинка - минерал гопеит Zn3(PO4)24H2O, образование которого связывают с поступлением в орга-
Таблица 1. Распределение уролитов по минеральному составу
Тип камней Мономинеральные, Смешанные, Места локализации камней, %
% % почка мочевой пузырь
Мочекислые 89,22 10,78 оксалат - 98 ,41 ксантин - 1,59 29,3 70,7
Щавелевокислые 67,16 уэвеллит - 65 уэдделлит - 35 32,84 уэвеллит-уэдделлит - 78,5 оксалат-фосфат - 12,25 оксалат-мочекисл. - 9,25 95,0 5,0
Фосфорнокислые 92,41 струвит - 45,9 гидроксил-апатит - 48,3 ньюбериит - 5,8 7,59 гидроксилапатит-струвит гидроксилапатит-карбонат струвит-оксалат 81,25 18,75
Естественные науки
Название, принятое в медицине Химическое название Минералогическое название Химическая формула
Оксалаты Оксалат Са моногидрат Уэвеллит СаСД-Н20
Оксалат Са дигидрат Уэдделлит CaC,O4'2H2O
Фосфаты Фосфат Мд и NH4 Струвит MgNH4PO4-6H2O
Фосфат Са основной Гидроксилапатит Ca5(PO4),-(OH)
Сложный карбонат фосфата Са Карбонатапатит Ca5(PO4, СОз)з .(OH)
Кислый фосфат Мд трёхводный Ньюбериит MgHPO4 '3H2O
Кислый фосфат Са двухводный Брушит CaHPO4-2H2O
Трехкальциевый фосфат Витлокит Ca^PO^
Карбонаты Карбонат Са Фатерит CaCO3
Оксиды Оксиды и гидроокислы железа Магнетит
Гематит
Гетит FeOOH
Лепидокрокит FeOOH
Ураты Мочевая кислота - C5H4N4O3
Мочекислый дигидрат - C5H4N4O3 '2H2O
Аммонийурат - C^N/NH^
Натрийурат моногидрат - QH2O3N4Na2'H2O
Кальцийурат дигидрат - QHA^Ca '2H2O
Таблица 2. Химический и минеральный состав мочевых камней
низм избыточных количеств цинка. По мнению некоторых исследователей [6], ньюбериит имеет вторичное происхождение, являясь продуктом разложения струвита.
Наши исследования мочевых камней [7] показали, что камни почек составляли из общего числа камней 77 %, камни мочеточников -14 %, а камни мочевого пузыря - 9 %. По минеральному составу камни оксалатные составили 2,17 %, фосфатные -19,56 %, мочекислые - 27,17 %. Оксалатнофосфатные камни из общего числа составили 4,32 %, мочекисло-окса-латно-фосфатные -16,3 %, фосфатно-мочекислые -25,0 %, мочекисло-оксалатные -5,43 %.
Таким образом, обширный материал из работ ряда исследователей однозначно свидетельствует о том, что мочевые камни имеют чрезвычайно разнообразный состав; это обстоятельство невозможно объяснить какой-либо одной причиной. Многообразие причин, вызывающих появление камней, приводит к выводу [8], что их действие в каждом случае индивидуально.
Ниже приводится описание наиболее распространенных минералов класса оксалатов, наиболее часто встречающихся в мочевых камнях.
Из класса оксалатов кальция нами детально исследованы два минерала (уэвеллит и уэдделлит). Уэвеллит (СаС2О4Н2О) относится к призматическому классу (2/т) моноклинной сингонии. Уэддел-лит (СаС2О4.2Н2О) кристаллизуется в дипирами-дальном классе (4/т) тетрагональной сингонии и проявляется в виде мелких кристаллов, представленных комбинацией тетрагональной дипирамиды и пинакоида. Уэвеллит обычно встречается в виде комбинации двух моноклинных призм {110} и {011}, изредка в сочетании с пинакоидом.
Наблюдения показали, что некоторые грани кристаллов обладают выпуклостью (кривогран-ностью), вызванной комбинацией определенного количества призм, о чем может свидетельствовать
также штриховка на гранях кристалла. Гониометрические исследования показали, что габитус кристаллов уэвеллита, сформировавшихся в мочевой системе человека (рис. 1), существенно отличается от абиогенных разностей этого же минерала (рис. 2 и 3), о чем свидетельствует литература [9-13].
Рис. 1. Кристалл биогенного Рис. 2. Абиогенный крис-
уэвеллита (по дан- талл уэвелита [10].
ным авторов). Х(011), Р(001), т(110), g3(120),
m(110). А, В, С, D, E, F а—-), ё(012) —вершины кристалла
Реже можно наблюдать стреловидные кристаллы размером от 20...100 мкм до 2...4 мм и мелкие радиального строения сферолиты. Уплощенные конвертообразной формы кристаллы в виде тонких пластин нередко располагаются параллельно поверхности камня, образуя друзовидные нарастания на многих оксалатных камнях. В шлифах кристаллы уэвеллита часто имеют резко выраженную ромбовидную форму с углами между сторонами ромба 40.60° и 140.120°. Довольно часто эти углы составляют, соответственно, 50° и 130°.
Рис. 3. Абиогенный крис- Рис. 4. Двойник абиогенного талл уэвеллита [10]. кристалла уэвеллита
m(100), a1 (101), e(011), [13]. с(001), s(-32), b(010)
d(112), d1/2(111)
Для уэвеллита характерны двойники срастания по {101} с отчетливо выраженным двойниковым швом (рис. 4). Минерал обладает характерной интерференционной окраской: темно-красной, ярко-желтой, зеленой, голубой, что отличает его от уэд-деллита, имеющего бледно-желтую до серой окраску. В кристаллах уэвеллита при изучении их под поляризационным микроскопом можно наблюдать ярко выраженную зональность роста.
Класс фосфатов представлен следующими минералами: струвит меш4р04-6н20, апатит Са5(Р04)3(0Н), витлокит Са3(Р04)2, брушит СаНРО^^О, ньюбериит менр04-зн20.
В заключение следует отметить, что выполненные нами исследования двух минералов класса ок-салатов кальция позволили сделать важный вывод. Эти минералы зарождаются на матрице, представляющей собой органическую основу. При дальнейшем росте минеральной составляющей мочевого камня в какое-то время её рост приостанавливается. Поверх минерального слоя отлагается тончайшая плёнка органики, и затем этот процесс многократно повторяется, и в результате этого внутреннее строение мочевого камня приобретает ритмически-зональное строение. Такое же строение имеют и отдельно рассматриваемые кристаллы минералов.
Это наблюдение имеет важное практическое значение для урологических исследований и выработки тактики при лечении и профилактике уроли-тиаза. Дело в том, что появляется возможность воздействия на мочевой камень медикаментозными средствами в области наибольшего нахождения органики, а также намечать наиболее удобные участки камня при их дроблении.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Колпаков И.С., Глики Н.В. Морфология и генез мочевых камней по данным поляризационно-оптического исследования // Урология и нефрология. -1965. — № 5. - С. 15-22.
2. Козловский Ю.Г. О минералогической классификации мочевых камней // Урология и нефрология. —1973. — № 2. — С. 24—26.
3. Единый Ю.Г, Дзюрак В.С., Свешников А.Г. О минеральном составе и структуре первичных и рецидивных камней почек и мочеточников // Врачебное дело. — 1976. — № 10. — С. 49—52.
4. Козловский Ю.Г. О минералогической классификации мочевых камней // Урология и нефрология. — 1973. — № 2. — С. 24—26.
5. Gebhardt M. Uber Biokristallisation und Epitaxie // J. Cryst. Growth. — 1973. —V. 20, № 1. — P. 6—12.
6. Lowenstam H.A. Minerals formed by organisms // Science. — 1981. —V. 211. —№ 4487. —P. 1126—1131.
7. Полиенко А.К., Шубин Г.В., Ермолаев В.А. Онтогения уроли-тов. - Томск: Изд-во РИО "Пресс-Интеграл" ЦПК ЖК, 1997. -128 с.
8. Кораго А.А. Биоминералогия - новое направление минералогической науки // Записки Всесоюзного минералог. общества.
- 1980. - Т. 109, вып. 2. - С. 165-173.
9. Dana D. Descriptive mineralogy. Sixth edition. - London, 1900. -1134 р.
10. Lacroix A. Mineralogie de la France et des ses colonies. - Paris, 1901. -V. 3. -915 p.
11. Винчелл А.Н., Винчелл Г. Оптическая минералогия. - М.: Изд-во иностр. литер., 1963. - 562 с.
12. Штрунц X. Минералогические таблицы. - М.: Госгортехиздат, 1962. -532 с.
13. Лазаренко Е.К. Курс минералогии. -М.: Высшая школа, 1971.
- 608 с.
