CC BY
78
ОСОБЕННОСТИ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА КОНКРЕМЕНТОВ МОЧЕВЫДЕЛИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ У ЖИТЕЛЕЙ ИВАНОВСКОЙ ОБЛАСТИ
Шевырин А. А.1*, кандидат медицинских наук,
Кустов А. В.2, кандидат химических наук,
Гусакова О. В.3,
Стрельников А. И.1, доктор медицинских наук,
Березин Б. Д.2, доктор химических наук
1 Кафедра урологии ГБОУ ВПО «Ивановская государственная медицинская академия» Минздравсоцразвития России, 153012, Иваново, Ф. Энгельса, 8
2 Институт химии растворов РАН, 153045, Иваново, ул. Академическая, д. 1
3 Белорусский государственный университет, 220030, Минск, пр. Независимости, д. 4
РЕЗЮМЕ Представлена технология качественного и количественного определения химического строения конкрементов мочевыделительной системы при уролитиазе. Результаты выявили региональные, половые и возрастные особенности строения конкрементов. Работа выполнена при поддержке гранта фирмы «Carl Zeiss».
Ключевые слова: мочекаменная болезнь, мочевой конкремент, химическое строение, количественный и качественный состав.
* Ответственный за переписку (corresponding author): e-mail: [email protected]
Мочекаменная болезнь занимает одно из ведущих мест в структуре урологических заболеваний по распространенности и частоте госпитализации впервые заболевших. Это также одно из наиболее частых хирургических заболеваний, диагностируемых у больных, обращающихся за медицинской помощью. Уролитиаз встречается не менее чем у 1-3% населения, причем наиболее часто у лиц трудоспособного возраста - 20-50 лет. Больные уролитиазом составляют 30-40% всего контингента урологических стационаров [6, 7, 10].
Любой вид оперативного вмешательства при уролитиазе не является этиологическим методом лечения, так как не устраняет причин формирования камней, в связи с чем разработка способов профилактики камнеобразования, основанная на знании химического строения конкрементов, является перспективным направлением современной урологии [5].
Целью исследования явилось изучение качественного и количественного состава и химической структуры конкрементов мочевыделительной
системы у пациентов с уролитиазом в Ивановской области.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Материалом для исследования явились мочевые камни (150 образцов), полученные у пациентов с уролитиазом после удаления путем открытой операции, контактной или дистанционной литотрип-сии или самостоятельного отхождения).
Существует два подхода в изучении состава и структуры почечных конкрементов, которые диктуют выбор методов исследования. Для научных целей необходима наиболее полная информация о структурных особенностях конкрементов, которую могут дать только комплексные исследования с применением различных физико-химических методов. В клинической практике необходима простая методика, позволяющая надежно определить вид конкрементов. Кроме того, такая методика должна быть достаточно информативной, чтобы проследить связь между химическим составом камней и патогенезом, а
THE PECULIARITIES OF CHEMICAL COMPOSITION OF URINARY SYSTEM CONCREMENTS IN IVANOVO REGION INHABITANTS
Shevyrin A.A., Kustov A.V., Gusakova O.V., Strelnikov A.I., Berezin B.D.
ABSTRACT The technology of qualitative and quantitative determination of chemical structure of urinary system concrements in urolithiasis was presented. The results revealed the regional, gender and age peculiarities of concrements structure. The research was performed with support of Carl Zeiss company grant.
Key words: urolithiasis, urinary concrement, chemical structure, quantitative and qualitative composition.
также особенностями клинического течения болезни [8].
Нами было использовано сочетание этих двух направлений в изучении мочевых камней. Качественный анализ конкрементов осуществлялся посредством классических методов химического анализа и основывался на проведении качественных химических реакций с целью выявления ионов, входящих в состав камня. Количественный анализ конкрементов был выполнен на основе данных элементного анализа (элементный анализатор «Flash EA 1112»). Помимо этого изучение структуры камней осуществлялось методом электронной микроскопии на растровом электронном микроскопе «LEO1455VP» («Carl Zeiss»), снабженным SiLi-детектором для рентгеноспектрального анализа. Исследование проводилось путем изучения поверхности камня и шлифов на различных уровнях.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Все камни в соответствии с химической классификацией по качественному составу были разделены на 6 групп: оксалатные (20 образцов), состоящие из двух минералов - вевеллита CaC2O4^H2O и ведделлита СаС2О4^2Н2О; фосфатные (27 образцов), состоящие главным образом из карбона-тапатита Са5(РО4,СО3)3(ОН^); уратные (23 образца), состоящие из кристаллов мочевой кислоты С5Н4Ы403; оксалатно-фосфатные (64 образца) (вевеллит + карбонатапатит + ведделлит, вевел-лит + карбонатапатит, карбонатапатит + ведделлит); оксалатно-уратные (8 образцов) (вевеллит + мочевая кислота); оксалатно-фосфатно-урат-ные (8 образцов).
В первые три группы вошли конкременты, содержащие 90% и более одного вещества (оксалат, фосфат, урат). В другие три группы объединены камни, имеющие смешанный состав. Наибольшая группа представлена оксалатно-фосфатными конкрементами. Среди мономинеральных образцов в незначительном количестве преобладали фосфаты, а число уратов и оксалатов оказалось приблизительно одинаковым. Одинаковыми по числу представленных в своем составе образцов были группы камней оксалатно-уратного и оксалатно-смешанного строения. Критерием включения в последнюю группу стало наличие в составе конкремента более двух различных ионов (рис. 1).
Чаще всего в исследуемых образцах обнаруживались оксалатные ионы, чуть реже - фосфатные и значительно реже - уратные (табл. 1). Подобная ситуация в целом характерна для центральных районов России, поскольку заболеваемость уро-литиазом во многом зависит от климата, особенностей питания, качества питьевой воды, состава микроэлементов в окружающей среде.
Химический состав мочевых конкрементов зависит от пола больных (табл. 2). Камни оксалатного характера чаще встречались у мужчин, чем у женщин (соответственно 48 и 28%). Полученные данные подтверждают сведения научной литературы, согласно которым оксалаты преобладают у мужчин, фосфаты - у женщин. Образование окса-латно-кальциевых камней связано с генетическим дефектом энзимного характера. Большая распространенность фосфатного уролитиаза у женщин объясняется наличием у них очагов инфекции и высокой частой пиелонефрита.
Таблица 1. Распространенность минералов в составе конкрементов мочевыделительной системы
Вид конкрементов Минерал Частота вст речаемости
Абс. %
Оксалатные Вевеллит (оксалат моногидрат) б4 42,5
Ведделлит (оксалат дигидрат)
Фосфатные Карбонатапатит б2 41,2
Гидроксилапатит
Уратные Мочевая кислота 24 1б,3
Всего 150 100
Таблица 2. Зависимость химического строения конкрементов от пола пациентов
Вид конкрементов Частота встречаемости, %
У мужчин У женщин
Оксалат 4В 2В
Фосфат 33 51
Урат 19 21
Всего 100 100
Таблица 3. Зависимость химического строения конкрементов от возраста пациентов
Возраст, лет Число пациентов, % Преобладающий вид химического состава
Моложе 30 5,7 Фосфатный
30-60 70,5 Оксалатный
Старше 60 23,8 Смешанный
Всего 100 -
При сопоставлении химического состава конкрементов у пациентов различных возрастных групп выявлены возрастные различия в строении мочевых камней (табл. 3).
В молодом возрасте (у пациентов до 30 лет) преобладающим компонентом конкрементов являлся фосфатный, что, по-видимому, связано с частыми воспалительными заболеваниями органов мочевыделительной системы, а не с нарушениями обмена веществ. В среднем возрасте (30-60 лет) наиболее часто встречался оксалатный вариант строения конкрементов, что можно объяснить подключением к процессу камнеобразования изменений солевого фона мочевой среды. У пациентов старше 60 лет чаще наблюдались конкременты смешанного состава. Этот факт свидетельствует о длительном воздействии многочисленных этиологических факторов уролитиаза и накоплении фона для развития различных форм кристаллизации.
Минералогическая структура и количественный состав конкрементов были изучены методом электронной микроскопии. Процесс формирования мочевого конкремента - это последовательное отложение слоев минеральных и органических веществ вокруг центра, в качестве которого выступает сгусток органического вещества.
Оксалатные камни были округлой или неправильной формы, с шиповатой поверхностью, плотные, коричневые или черные. Такие камни содержат меньше других органических веществ. Выделяют две формы оксалатов: одноводный - вевеллит и двуводный - ведделлит.
Микроскопически поверхность этих камней была мелкокристаллической или покрытой сростками из кристаллов, образующих острые шипы. Конкременты имели весьма разнообразный рельеф с большим количеством пор, что свидетельствует о переменных условиях кристаллизации (рис. 2).
На распиле определялась радиальная ориентация ромбовидных кристаллов двуводного оксала-та кальция. Кристаллизация обычно начиналась от органической основы камня, затем по мере роста образовывались сростки отдельных кристаллов дипирамидальной формы. При большем увеличении определялась зонарная структура ведделлита, представляющая собой чередование слоев кристалла и прослоек органических веществ (рис. 3).
Конкременты, состоящие из одноводного окса-лата кальция, имели другой внешний вид. Их поверхность гладкая, нодулярная. Для вевеллита
■ оксалат □ фосфат Шурат
□ оксалат-фосфат □ оксалат-урат □ оксалат-смеш.
Рис. 1. Распределение почечных камней по химичес- Рис. 2. Конкремент оксалатного состава округлой фор-кому составу мы с шиповатой поверхностью. Микрофотография.
Увеличение х 29.
характерно образование сферолитов с концентрической зонарной структурой, что связано с ритмической кристаллизацией, при которой периодически происходит захват примесей.
Фосфаты были неправильной формы, с шероховатой поверхностью, сероватого или белого цвета. Такие камни непрочные, рыхлые, на распиле видна их слоистость. Среди них различают кальций- и магнийсодержащие конкременты.
Микроскопически такие камни характеризовались текстурой, в которой наслоения из аморфных фосфатов чередовались с различными включениями. Кристаллы оксалатов кальция в таких кам-
Рис. 3. Поверхность конкремента оксалатного состава с зонарной структурой, видны ромбовидные кристаллы ведделлита с прослойками органических веществ. Микрофотография. Увеличение * 2000
нях часто были деформированы и слабо развиты. Они характеризовались сферолитовой зонарной структурой.
Ураты состояли из мочевой кислоты и ее солей. Мочекислые камни имели характерный внешний вид: форма округлая, овальная, реже неправильная, довольно плотная текстура, цвет желтоватокоричневатый (рис. 4).
Отличие уратов заключается в том, что эти конкременты относятся к органическим. Отличительная черта таких камней при микроскопии - их чешуйчатая поверхность, без явных пор. Уратные камни обычно представляют собой один сферо-
Рис. 4. Конкремент овальной формы с ровными контурами уратного состава. Микрофотография. Увеличение х 29
Рис. 5. Поперечный шлиф конкремента уратного состава с концентрическими кольцами. Микрофотография. Увеличение х 100
Рис. 6. Поверхность конкремента смешанного химического состава, состоящего из оксалата и фосфата кальция с незначительной примесью магния. Микрофотография. Увеличение х 500
лит, центром которого является сгусток органического вещества. Кристаллы мочевой кислоты характеризуются двуосностью, это орторомби-ческие кристаллы различной формы, нередко гроздевидной. Для уратов характерно концентрическое строение с кольцами и слабо выраженной собственной структурой (рис. 5).
Достаточно часто в исследовании встречались поликомпонентные конкременты. Структура и внешний вид смешанных по составу камней зависел от того, какой из компонентов конкремента преобладал. Основной причиной слоистого роста таких камней является периодическое изменение уровня рН мочи. В смешанных конкрементах соли щавелевой кислоты чаще всего сочетались с фосфатами. Вокруг центра, состоящего из фосфатных элементов, формируется основная масса камня. Поверхностный слой состоит из мелких изометрических произвольно ориентрированных кристаллов (рис. 6).
ВЫВОДЫ
Исследование конкрементов мочевыделительной системы выявило особенности их химического строения и закономерности, характерные для изучаемого региона. Во-первых, наиболее частой структурой мочевых камней являлась смешанная, имеющая в своем составе несколько ионов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Борисов В. В., Дзеранов Н. К. Консервативная литокинетическая терапия камней почек и мочеточников. - М., 2006.
2. Борисова-Хроменко В. М. Диагностика и лечение мочекаменной болезни (клинико-лабораторные исследования) : автореф. дис. ... канд. мед. наук. - Барнаул, 1961.
3. Колпаков И. С. Этиология и патогенез мочекаменной болезни : учеб.-метод. пособие. - М, 1976.
4. Колпаков И. С. Мочекаменная болезнь : учеб. пособие для врачей. - М., 2006.
5. Лопаткин Н. А. Коралловидный нефролитиаз // Урология и нефрология. - 1994. - № 1. - С. 5-8.
6. Лопаткин Н. А. Урология : учебник. - М., 2004.
7. Пытель Ю. А., Золотарев И. И. Уратный нефролитиаз. - М., 1995.
Это говорит о сложности, многоэтапности процесса литогенеза.
Среди определяемых анионов в составе почечных камней достоверно чаще наблюдались ок-салатные, что определяет особенность эпидемиологии мочекаменной болезни в Ивановской области и Центральной России в целом.
При изучении половых особенностей минерального состава конкрементов выявлено, что у мужчин достоверно чаще встречались камни оксалатного характера, а у женщин - фосфатного. Данная тенденция свидетельствует о различиях в механизме камнеобразования у мужчин и женщин.
Возрастные особенности качественного химического состава конкрементов заключались в том, что в молодом возрасте чаще обнаруживаются фосфатные камни, в средней возрастной группе -оксалатные, а в пожилом возрасте - смешанные.
Использование современных методов исследования химического строения и структуры конкрементов позволили выявить особенности качественного и количественного состава мочевых камней, характеристики микроскопического строения кристаллов, формирующих камень, а также различия в соотношении химических элементов в составе конкремента в зависимости от вида исследуемого образца.
8. Растворение мочекислых камней / В. М. Билобров [и др.] // Урология и нефрология. - 1986. - № 2. -С. 33-38.
9. Руководство по урологии : в 3 т. / под ред. Н. А. Ло-паткина. - М., 1998. - Т. 2.
10. Тиктинский О. Л., Александров В. П. Мочекаменная болезнь. - СПб., 2000.
11. Resnick M. I. Current trends in urology. - London, 1981.
12. Ureteral stones clinical guidelines panel summary report on the management of ureteral calculi / J. W. Segura [et al.] // J. Urol. - 1997. - № 58. - Р. 1915-1921.
13. Yip K. H., Lee C. W., Tarn P. C. Holmium laser lithotripsy for ureteral calculi: an outpatient procedure // J. Endourol. - 1998. - № 12. - Р. 241-246.
