PTU - Polskie Towarzystwo Urologiczne

Analiza budowy krystalicznej kamieni moczowych metodą spektroskopii w podczerwieni
Artykuł opublikowany w Urologii Polskiej 2002/55/3.

autorzy

Paweł Porzycki, Jacek Tereszkiewicz
Oddział Urologii Wojewódzkiego Szpitala Specjalistycznego w Rzeszowie
Ordynator oddziału: dr Jacek Tereszkiewicz

słowa kluczowe

kamica moczowa, układ moczowy, spektrometria w podczerwieni

streszczenie

Cel pracy. Celem pracy było dokonanie oceny częstości występowania poszczególnych rodzajów kryształów w badanych kamieniach moczowych u chorych leczonych na oddziale urologicznym w okresie od marca 1999 do grudnia 2000 roku i porównanie uzyskanych rezultatów z wynikami prac innych autorów.
Materiał i metoda. Jakościową analizę chemicznego składu kamieni moczowych wykonano przy użyciu spektrometru w podczerwieni. Badania te dotyczyły kamieni moczowych uzyskanych na drodze operacyjnej u 58 mężczyzn i 44 kobiet. Oceniano częstość występowania poszczególnych rodzajów kryształów.
Wyniki. Analiza kamieni moczowych wykazała najczęstsze występowanie kamieni jednoskładnikowych zbudowanych z kryształów szczawia-nowych i fosforanowych.
Wnioski. Uzyskane rezultaty nie pokrywają się w pełni z wynikami publikowanymi w piśmiennictwie. Niektóre podobieństwa można zauważyć w częstości występowania kamieni jednoskładnikowych zbudowanych z kryształów szczawianu wapnia. Wyniki te zachęcają jednak do prowadzenia dalszych badań, szczególnie w odniesieniu do kamieni wieloskładnikowych przy ustalonym sposobie pobierania próbki kamienia.
WSTĘP Kamica moczowa należy do najbardziej rozpowszechnionych schorzeń, dotykając od l%-5% populacji. Jest uznana za chorobę społeczną. Odsetek nowych przypadków wykrywanych wynosi około 1% rocznie i stale wzrasta. Częstość nawrotów w ciągu 5 lat od pierwszego kamiczego incydentu sięga 50% [1]. Badanie składu kamieni moczowych jest podstawowym etapem w diagnostyce przyczyn kamicy moczowej. Znajomość składu krystalicznego złogu pozwala ustalić patogenezę kamicy, w tym zaburzenia metaboliczne, obecność zakażenia, artefakty, a nawet wpływ przyjmowanych leków, i ponadto -umożliwia rozpoczęcie właściwego leczenia. Analiza składu krystalicznego kamieni moczowych może być wykonywana przy użyciu dyfraktometru rentgenowskiego, testów chemicznych, chromatografii, termoanalizy, mikroskopu elektronowego i spektrometru w podczerwieni [2,3,4]. Każda z tych metod ma swoje zastosowanie w szczególnych sytuacjach. Niejednokrotnie powinno się stosować kombinację różnych metod (do badania tego samego kamienia), celem uzyskania dokładnych wyników. Najbardziej dokładnymi metodami są: dyfrakcja rentgenowska i badanie widma spektroskopii absorpcyjnej w podczerwieni IR (infrared) próbek analizowanych kamieni [5,6,7,8]. MATERIAŁ I METODA W okresie od marca 1999 r. do grudnia 2000 r. na oddziale urologicznym Szpitala Wojewódzkiego w Rzeszowie leczono operacyjnie 186 pacjentów z powodu kamicy moczowej. Badanie kamieni przeprowadzono natomiast u 102 pacjentów, w tym 44 kobiet i 58 mężczyzn. Średnia wieku pacjentów wynosiła 57 lat. Hospitalizacja i leczenie operacyjne spowodowane było objawową kamicą moczową. Analizie poddano 102 kamienie moczowe, uzyskane na drodze zabiegu operacyjnego (tab. I) i jeden złóg moczowy, samoistnie wydalony w trakcie hospitalizacji pacjenta. Złogi moczowe uzyskane z każdego odcinka układu moczowego poddano analizie widmowej. Kamienic rozkruszano, a następnie z rozdrobnionych, przypadkowych fragmentów pobierano próbki do oznaczenia widm IR. Tak uzyskane próbki prasowano z bromkiem potasu na tabletki o średnicy 10 mm. Widma IR badanych próbek otrzymano za pomocą spektrofotometru Specord M80 (produkcji firmy K. Zeiss Jena, Niemcy) sprzężonego z mikrokomputerem. Widma zarejestrowano w zakresie liczby falowej 4000-400 cm. Zarejestrowane widma podzielono na dwa zakresy: 4000-2000 cm-1 oraz 2000-400 cm-1. W opisie i interpretacji widm zrezygnowano z obszaru o liczbie falowej >2000 cm\\\" , ze względu na obecność bardzo szerokiego i przysłaniającego inne pasma widma grupy -OH, pochodzącego od trudnej do usunięcia z badanych związków wilgoci. W obróbce widm wykorzystywano zarówno program sterujący spektrofotometru, jak i program do obróbki wykresów Origin 5.O. Analizę kamieni wykonywano porównując widma IR badanych próbek z widmami wzorcowych soli przedstawionych na rycinie 1. Uzyskiwane widma IR badanych próbek ilustrują ryciny 2-4. WYNIKI BADAN Najczęstszymi zabiegami otwartymi, wykonywanymi w leczeniu objawowej kamicy moczowej, były: pielolitotomia i adenomektomia połączona z usunięciem kamieni pęcherzowych. Rodzaj wykonywanych zabiegów świadczy o najczęstszej lokalizacji kamieni, tj. w nerce i pęcherzu moczowym. Sam zabieg cystolitotomii wykonywany był u pacjentów najczęściej po urazach kręgosłupa bądź miednicy, u których wytworzone złogi były na tyle duże, że nie kwalifikowały się do leczenia metodami endoskopowymi. W trzech przypadkach (2,9%) wykonano nefrektomię, gdyż kamica doprowadziła do całkowitej destrukcji narządu. Liczba wykonanych ureteroli-totomii w naszym materiale wynosi 6 zabiegów (5,8%), co zgodne jest z danymi w piśmiennictwie [9]. Badane kamienie podzielono na dwie grupy w zależności od liczby kryształów wchodzących w skład jednego kamienia (tab. II). W badanych złogach nie stwierdzono występowania większej liczby kryształów niż dwa. Najczęściej kamienie były zbudowane z jednego rodzaju kryształu. Częstość występowania kryształów w badanych kamieniach moczowych przedstawiono w tabeli III. Strukturę jednoskładnikową najczęściej stanowiły kryształy: szczawianu (32%), fosforanu (25%) i moczanu (19,4%), natomiast dwuskładnikową - kryształy szczawianu i fosforanu (17,4%). Wśród badanych kamieni moczowych nie wykryto kryształów cystynowych i ksantynowych. W przedstawionym materiale stwierdzono częstsze występowanie kamieni fosforanowych i szczawianowych u kobiet, natomiast u mężczyzn -kryształów moczanowych. Badane kamienie pęcherzowe, uzyskane na drodze adenomektomii z powodu rozrostu stercza, mają strukturę jednoskładnikową, składającą się wyłącznie z kiyształow moczanowych. DYSKUSJA Jakościowa analiza złogów moczowych powinna być wykonana u każdego pacjenta z kamicą. Wszystkich pacjentów należy zachęcać, by poddali analizie wydalone złogi. Szczególne wskazania do analizy każdorazowo wydalonego złogu istnieją u pacjentów, u których - mimo zastosowanego leczenia - nadal powstają kamienie moczowe [1,3,5,6,10]. Na podstawie znajomości składu krystalicznego złogów można wnioskować o zaburzeniach metabolicznych i warunkach, w jakich powstał kamień, co ma duży wpływ na wybór selektywnej terapii tych nieprawidłowości. Nieznany natomiast skład złogu moczowego utrudnia dobór właściwej metody leczenia operacyjnego, szczególnie w odniesieniu do zabiegów endoskopowych [1,3,5,8,10]. Obecnie przyjmuje się, że najdokładniejszymi metodami analizy jakościowej kamieni moczowych są: krystalografia rentgenowska i spektroskopowa analiza w podczerwieni [4,5].Spektroskopia w podczerwieni jest szczególnie przydatna przy analizie kryształów węglanu apatytu i hydroksyapatytu oraz przy poszukiwaniu metabolitów leków i innych artefaktów w badanych złogach [5]. Dla przykładu można wymienić kamienie ksantynowe (po zastosowaniu allopurinolu), kamienie sul-fonamidowe (po sulfonamidach), kamienie indinavirowe (powstające u 20% pacjentów leczonych indinavirem z powodu AIDS) [11] oraz kamicę krzemową (po przyjmowaniu trójkrze-mianu magnezu stosowanego w leczeniu nadmiernego wydzielania kwasu solnego w żołądku) [5]. W badanych przez nas kamieniach nie stwierdzono jednak omówionych wyżej, a rzadziej występujących kryształów i artefaktów. Spektroskopia w podczerwieni, ze względu na niewielką ilość niezbędnej do analizy kamienia (około 2-3 mg), pozwala na pobieranie próbek z kilku fragmentów kamienia, co jest szczególnie istotne w przypadku występujących różnic w jego morfologii [4,5,6]. W badanym materiale nie pobierano próbek kamieni w sposób usystematyzowany, tj. z jądra kamienia i jego warstwy wierzchniej, co mogło mieć wpływ na wyniki badań. Wśród badanych kamieni nie zaobserwowano struktur trzy- i więcej składnikowych. Analiza kamieni pęcherzowych, występujących u starszych mężczyzn z łagodnym rozrostem stercza, wykazuje dużą zgodność uzyskanych wyników z danymi innych autorów w odniesieniu do ich struktury krystalicznej [7,10]. WNIOSKI 1. Zastosowanie spektrometrii w podczerwieni do analizy jakościowej składu krystalicznego jest metodą dokładną, szybką, pozwalającą zbadać nawet bardzo małe złogi i ich niekry-staliczne komponenty oraz ewentualne domieszki związków organicznych (np. metabolitów leków). 2. Wysoki odsetek występowania kamieni o strukturze chvuskladrukowej (21,4%) sugeruje konieczność pobierania próbek do analizy z określonych części kamienia, tj. jądra kamienia i warstwy wierzchniej. 3. Uzyskane rezultaty nie pokrywają się w pełni z wynikami publikowanymi w piśmiennictwie [2,10]. Niektóre podobieństwa można zauważyć w częstości występowania kamieni jednoskładnikowych, zbudowanych z kryształów szczawianu wapnia (32%). 4. Przedstawione wyniki zachęcają do prowadzenia dalszych badań, szczególnie w odniesieniu do kamieni wieloskładnikowych przy ustalonym sposobie pobierania próbki kamienia, tj. z jądra i warstwy wierzchniej. PODZIĘKOWANIA Autorzy pracy dziękują Panu dr. inż. Maciejowi Heneczkowskiemu z Zakładu Technologii Tworzyw Sztucznych Wydziału Chemii Politechniki Rzeszowskiej za udzieloną wszechstronną pomoc w zakresie stosowanej metody badawczej. Badania składu krystalicznego kamieni moczowych z użyciem spektrometru IR w podczerwieni przeprowadzono dzięki współpracy z Wydziałem Chemii Politechniki Rzeszowskiej.

piśmiennictwo

  1. 1. Klinger M: Współczesne podejście do zapobiegania nawrotom kamicy nerkowej. Uroi Pol, 1997; 3; 249-253.
  2. 2. Różański W, Górkiewicz Z: Analiza budowy krystalicznej 161 kamieni moczowych. Pamiętnik. XXVJH Kongres Naukowy Polskiego Towarzystwa Urologicznego, Cieszyn, 1998, Kamica/Wykład nr 7.
  3. 3. Tiselius HG, Ackermann D, Alken P, Buck C, Conort P, Galluc-ci M:Guidelines on Urolithiasis. Eur Urol 2001; 40; 362-371.
  4. 4. Pappas D, Smith BW, Winefordner JD: Raman spectroscopy in bioanatysis. Talanta. 2000; 51:131-144.
  5. 5. Integrated analysis at Louis C. Herring Laboratory, www.haringlab.com
  6. 6. Lehmann DA et al.: Identification of renal calculi by computerized infrared spectivscopy. Clin Chim Acta 1988; 173:107-116.
  7. 7. Vanwaeyenbergh J, Vergauwe D, Verbeeck RMH. Infrared spec-trometric analysis of endemic bladder stones in Niger. Eur Urol 1995; 27:154-159.
  8. 8. Stone analysis, www.arup-lab.com
  9. 9. Jeromin L, Lipiński P, Lipiński M:Miejsce ureterolitotomii we współczesnym leczeniu kamicy moczowodowej. Urol Pol 1998; 51, la: 174-175.
  10. 10. Zieliński J, Kokot F, Borkowski A, Lenko J: Kamica moczowa w: Zieliński J, Lenko J (eds): Urologia, Warszawa, PZWL, 1992, t. 2,280-322.
  11. 11. Hortin GL, King C, Miller KD, Kopp JB: Detection of indinavir crystals in urine. Dependence on method of analysis. Archives of Pathology and Laboratory Medicine. 1999; 124,2:246-250.

adres autorów

Pawel Porzycki
Oddział Urologu Wojcwódzkiego Szpitala Specjalistycznego
ul Szopena 2
35-055 Rzeszów
tel/fax: (0-17)8526192
e-mail: pp@post. pi