PTU - Polskie Towarzystwo Urologiczne

Kwas moczowy jako składnik kamieni szczawianowo-wapniowych: implikacje diagnostyczne i terapeutyczne
Artykuł opublikowany w Urologii Polskiej 2002/55/3.

autorzy

Krzysztof Safranow 1, Piotr Machoy 2
1 Zakład Biochemii i Chemii Pomorskiej Akademii Medycznej w Szczecinie
Kierownik zakładu: dr hab. Dariusz Chlubek
2 Oddział Urologii Samodzielnego Publicznego Zespołu Zakładów Opieki Zdrowotnej w Policach
Kierownik oddziału: dr Piotr Machoy

słowa kluczowe

układ moczowy, kamica moczowa, szczawian wapnia, hiperurykozuria, wysokosprawna chromatografia cieczowa

streszczenie

W dotychczas opublikowanej literaturze przedstawiono liczne dowody na udział kwasu moczowego (UA) w patogenezie kamicy szczawianowo-wapniowej. Celem niniejszej pracy była ocena zawartości UA w kamieniach moczowych bogatych w wapń. Jako materiał do analizy wykorzystano 65 próbek złogów z dróg moczowych 48 pacjentów pochodzących z Pomorza Zachodniego. Zawartość UA oznaczono przy zastosowaniu wysoce czułej i swoistej metody wysokosprawnej chromatografii cieczowej (HPLC), wapń i magnez metodą absorpcji atomowej, fosfor kolorymetrycznie z użyciem molibdenianu. Kamienie sklasyfikowano na podstawie zawartości tego składnika, który był obecny w największej ilości. Kwas moczowy występował jako główny składnik 22% kamieni, a był wykrywalny w 72% wszystkich złogów. Szczawiany wapnia byty głównymi składnikami 50% badanych kamieni. 33% kamieni szczawianowo-wapniowych nie zawierało wykrywalnych ilości UA, 33% zawierało poniżej 0,1% UA, a pozostała trzecia część zawierała ponad 0,1% UA. Zastosowanie HPLC dla analizy zawartości puryn pozwoliło stwierdzić, że śladowe ilości kwasu moczowego są obecne w większości kamieni szczawianowo-wapniowych. Na podstawie otrzymanych wyników sformułowano hipotezę zakładającą, że zawartość UA w kamieniu szczawianowo-wapniowym może być użytecznym wskaźnikiem, skłaniającym do zastosowania w metafilaktyce leczenia obniżającego urykozurię.
WPROWADZENIE Znajomość składu kamienia moczowego jest istotna dla prowadzenia skutecznej metafilaktyki kamicy, gdyż niektóre elementy terapii są specyficznie ukierunkowane na zmniejszenie wydalania krystalizujących substancji lub zwiększenie ich rozpuszczalności w moczu. Podstawowe czynniki, decydujące o możliwości krystalizacji substancji stanowiącej główny składnik kamienia, stężenie tej substancji i rozpuszczalność w środowisku moczu, nie tłumaczą wszystkich aspektów powstawania złogów. Ważną rolę odgrywają tu również obecne w moczu inhibitory krystalizacji: cytryniany, jony magnezu oraz inhibitory wzrostu i agregacji kryształów: pirofosforany, gliko-zaminoglikany [1,2]. Kryształ określonego związku, dzięki zjawisku epitaksji, może stać się czynnikiem inicjującym krystalizację innej substancji z przesyconego roztworu - proces ten nosi nazwę heterogennej nukleacji [3]. Kamienie moczowe klasyfikuje się zgodnie z ich składem chemicznym. Nie zawsze jest to podział jednoznaczny, gdyż większość kamieni stanowi w istocie mieszaninę związków. W takich przypadkach jako podstawę klasyfikacji przyjmuje się związek występujący w największej ilości lub wprowadza się oddzielne podklasy dla kamieni złożonych z dwóch lub trzech związków [4]. Najczęściej występującymi głównymi składnikami kamieni moczowych w większości populacji są szczawiany wapnia (CaOx): wewelit Ca (COO), • HiO i wedelit Ca (COO)2 • 2H20 [5,6]. Już dawno zaobserwowano, że zwiększone wydalanie kwasu moczowego (UA) z moczem - hiperurykozuria -nie tylko prowadzi do kamicy moczanowej, lecz ułatwia również krystalizację szczawianów wapnia [7]. Potwierdzono pozytywną korelację między hiperurykozuria a częstością występowania kamicy szczawianowo-wapnio-wej [8]. Jądra kamieni szczawianowo-wapniowych często złożone są głównie z UA [9J. Nie wyjaśniono dotychczas jednoznacznie mechanizmu prowadzącego do promocji krystalizacji CaOx w obecności UA. Postulowane są następujące hipotezy: CaOx może krystalizować na powierzchni kryształu UA dzięki zjawisku epitaksji; koloidalne cząstki UA mogą zmniejszać hamujące krystalizację działanie glikozaminoglikanów; może również odgrywać rolę klasyczny efekt wysalania, dzięki któremu UA w dużych stężeniach ułatwia nukleację, wzrost i agregację kryształów CaOx [10]. Dla lepszego poznania roli UA w tworzeniu kamieni szczawianowo-wapniowych istotne wydaje się stosowanie podczas analizy ich składu chemicznego czułych metod, umożliwiających oznaczenie śladowych ilości UA. Metodą analityczną stosowaną z wyboru w badaniach nad pochodnymi purynowymi jest wysokosprawna chromatografia cieczowa (HPLC) [11]. CEL Celem niniejszej pracy była ocena zawartości kwasu moczowego w kamieniach bogatych w wapń (szczawiany i fosforany) przy zastosowaniu wysoce czułej i swoistej metody HPLC. MATERIAŁ I METODY Materiałem do analizy były złogi usunięte operacyjnie z dróg moczowych 45 pacjentów oddziału urologicznego WSZ w Szczecinie oraz samoistnie wydalone przez trzech pacjentów leczonych ambulatoryjnie w latach 1994-1997. Otrzymywano je w postaci litych kamieni lub „piasku\\\" o różnej wielkości ziaren. Jeśli stanowiły materiał niejednorodny - poszczególne ich części lub warstwy różniły się barwą, strukturą - pobierano oddzielne próbki z każdej części, np. jądra i warstwy zewnętrznej [9]. W sumie analizie chemicznej poddano 65 próbek pochodzących od 48 pacjentów. Gdy próbki pobrane od jednego pacjenta nie różniły się istotnie pod względem składu chemicznego, traktowano je jako jeden złóg o zawartości składników równej średniej wyników dla poszczególnych fragmentów. W przeciwnym wypadku zakładano, że poszczególne części powstały przy udziale odrębnych pato-mechanizmów Htogenezy i traktowano je jako odrębne złogi - sytuacja taka miała miejsce u pięciu pacjentów. Analizie statystycznej poddano wyniki oznaczeń składu chemicznego 54 złogów. Zawartość kwasu moczowego oznaczono przy zastosowaniu metody HPLC [12], która umożliwia wykrycie go w ilości odpowiadającej 0,005% masy kamienia. Wapń i magnez oznaczono przy użyciu spektrometru absorpcji atomowej Philips PU 9100X [13], a fosfor metodą kolorymetryczną z użyciem molibdenianu [14]. Cystynę wykrywano stosując test z cyjankiem i nitroprusydkiem [13]. Zawartość szczawianu wapnia obliczano na podstawie całkowitej zawartości wapnia w kamieniu, pomniejszonej o ilość obecną w postaci fosforanów. WYNIKI Badane złogi sklasyfikowano na podstawie zawartości tego składnika, który występował w największej ilości określonej jako odsetek masy (tab. I). Analiza składu chemicznego nie pozwalała określić postaci krystalicznej, w jakiej występowały oznaczone związki. Jako szczawiany wapnia zostały więc sklasyfikowane wewelit i wedelit, jako fosforany wapnia - apatyt hydroksylowy, węglanowy i bruszyt [4], jako kwas moczowy - jego postać bezwodna i dwuwodna oraz moczany: sodowy i amonowy [15,16]. Kwas moczowy, który występował jako główny składnik w 12 z 54 (22%) badanych kamieni moczowych, obecny był w mniejszych ilościach w 27 kamieniach, co w sumie daje odsetek 72% złogów zawierających wykrywalne ilości UA. Znaczne różnice średnich i median zawartości UA w niektórych klasach kamieni moczowych (tabela I) związane są z rozkładem statystycznym tych wartości, istotnie odbiegającym od normalnego. Histogram zawartości kwasu moczowego w kamieniach, których głównym składnikiem jest CaOx, przedstawia rycina 1. Jedna trzecia z 27 kamieni szczawiano-wo-wapniowych nie zawierała wykrywalnych ilości UA, 1/3 zawierała poniżej 0,1% UA, pozostała trzecia część zawierała ponad 0,1% UA. Spośród siedmiu złogów, których główny składnik stanowiły fosforany wapnia, cztery nie zawierały UA, a trzy zawierały go w ilościach nie przekraczających 0,2% masy. OMÓWIENIE Przeprowadzone badania potwierdził)\\\' dużą częstotliwość występowania kamicy moczanowej na obszarze Pomorza Zachodniego [17]. Wykazały również, że domieszka UA często stanowi od kilku setnych do kilkudziesięciu procent masy kamieni szczawianowo-wapniowych, fosforanowo-wapniowych i struwitowych. Wiele powszechnie stosowanych w laboratoriach klinicznych jakościowych metod analizy kamieni (np. próba mureksydowa lub test z fosforowolframianem) nie ma wystarczającej czułości, pozwalającej stwierdzić obecność UA w ilości, która stanowi nie więcej niż kilka procent masy kamienia. Częstą obecność UA w infekcyjnych kamieniach struwitowych, powstałych w środowisku zasadowego moczu, można przypisać wytrącaniu się w tych warunkach kwaśnego moczanu amonowego [15,18]. W badanym materiale zbyt mało było kamieni fosfbranowo-wapniowych, aby rzetelnie ocenić w nich rozkład zawartości UA. Wydaje się jednak, że UA występuje w nich rzadziej i w mniejszych ilościach, niż w kamieniach szczawiano-wo-wapniowych, co można wyjaśnić zasadowym środowiskiem moczu, które sprzyja krystalizacji fosforanów wapnia [4], a zwiększa rozpuszczalność kwasu moczowego. W piśmiennictwie nic ma jednoznacznych wskazówek, dotyczących interpretacji obecności stosunkowo niewielkich ilości UA w kamieniach szczawianowo-wa-pniowych i fosforanowo-wapniowych dla oceny patome-chanizmów kamicy i wyboru terapii. Fakt tak częstej obecności UA jako domieszki nic jest zaskakujący, gdyż (nawet w warunkach niezaburzonej gospodarki puryno-wej u osób bez kamicy moczowej) roztwór UA w moczu jest zwykle przesycony fi 9]. Znany jest promujący w-plyw hiperurykozurii na rozwój kamicy szczawianowo-wapnio-wej [6], lecz kryteria kwalifikujące do leczenia obniżającego uiykozurię w tym rodzaju kamicy nadal są przedmiotem dyskusji [20]. Allopurynol - inhibitor oksydoreduktazy ksanlyno-wej, utleniającej ksantynę do UA - jest najczęściej stosowanym lekiem zmniejszającym syntezę i wydalanie UA. Niektóre badania wykazały jego skuteczność w zmniejszaniu częstości nawrotów kamicy szczawianowo-wapnio-wej [21]. Metaanaliza wielu badań klinicznych wykazała, że stosowanie go u wszystkich pacjentów w metafilaktyce kamicy szczawianowo-wapniowej nie zmniejsza istotnie częstości nawrotów: może ją jednak zmniejszać w podgrupie pacjentów z hiperurykozurią [22]. Lek ten jest zwykle dobrze tolerowany, jednak w rzadkich przypadkach stanowi przyczynę uszkodzenia wątroby, powikłań hematologicznych i dermatologicznych, dlatego należy starannie dobierać wskazania do jego stosowania. Sam pomiar wielkości dobowego wydalania kwasu moczowego, choć stanowi istotny parametr dla oceny metabolizmu puryn, może nie odzwierciedlać dobrze roli, jaką UA odgrywa w litogenezie. Istotny wpływ może mieć tu bowiem objętość diurezy, dobowy rytm wydalania UA [23], pH moczu [24], obecność inhibitorów krystalizacji, wzrostu i agregacji kryształów. Obecność UA w kamieniu wydaje się dostarczać dodatkowego bardziej bezpośredniego dowodu na udział UA w tworzeniu kamienia szczawianowo-wapniowego. Być może lepiej charakteryzuje ona podgrupę pacjentów z tak zwaną „hiperurykozuryczną kamicą szczawianowo-wapniową\\\" [10,20,25], niż sama urykozuria zmierzona w ciągu jednej doby. Dlatego należy rozważyć potraktowanie zawartości UA w kamieniu szczawianowo-wapniowym jako jednego z czynników uzasadniających stosowanie leczenia obniżającego urykozurię, szczególnie u pacjentów z kamicą nawrotową. Wartość graniczna zawartości UA pozostaje kwestią otwartą. Gdyby jako kryterium przyjąć 0,1% zawartości wagowej UA w kamieniu (czułość ta jest osiągalna przy użyciu prostszych metod niż HPLC, np. spektrofotometrycznej [13]), jedna trzecia badanych przez nas pacjentów z kamicą szczawianowowapniową mogłaby zostać zakwalifikowana do terapii allopurynolem. WNIOSKI 1. Zastosowanie HPLC jako czułej i swoistej metody analizy puryn pozwala stwierdzić obecność śladowych ilości kwasu moczowego w większości kamieni szcza-wianowo-wapniowych. 2. Ze względu na udowodnioną rolę kwasu moczowego w patogenezie kamicy szczawianowo-wapniowej, jego zawartość w kamieniu prawdopodobnie może posłużyć jako dodatkowe kryterium uzasadniające zastosowanie w metafilaktyce leczenia obniżającego urykozurię. Pracę wykonano w ramach projektu badawczego Nr 4P05B 028 15, finansowanego przez Komitet Badań Naukowych w latach 1998-1999.

piśmiennictwo

  1. 1. Grases F, Costa Bauza A, March JG, Masarova L: Glycosa-minoglycans, uric acid and calcium oxalate urolithiasis. Urol Res 1991; 19: 375-380.
  2. 2. Zieliński J, Kokot F, Borkowski A, Lenko J: Kamica moczowa; w Zieliński J, Lenko J (eds): Urologia, Warszawa, PZWL, 1993, t. 2, str 280-322.
  3. 3. Mandel N: Mechanism of stone formation. Semin Nephrol 1996; 16:364-374.
  4. 4. Leusmann DB: A classification of urinary calculi with respect to their composition and micromorphology. Scand J Urol Nephrol 1991; 25:141-150.
  5. 5. Herring LC: Observations on the analysis often thousand urinary calculi. J Urol 1962; 88: 545-562.
  6. 6. Łącka B, Grzeszczak W, Kowalik K:Patogeneza i leczenie kamicy nerkowej. Wiad Lek 1994; 47: 185-189.
  7. 7. Silcock SR: The role of urate in idiopathic calcium urolithiasis. Adv Exp Med Biol 1980; 122A: 121-127.
  8. 8. Chodorowski Z: Niektóre problemy patofizjologiczne, kliniczne i terapeutyczne zaburzonej przemiany purynowej. Pol Tyg Lek 1982; 37; 1211-1213.
  9. 9. Trzaska Durski Z, Trzaska Durska H, Kuzaka B: Rentgeno-stukturalna analiza fazowa kamieni moczowych. Wyniki badań kamieni zawierających kwas moczowy, moczany i L-cysty-nę. Pol Tyg Lek 1994; 49: 144-146.
  10. 10. Grover PK Ryall RL: Urate and calcium oxalate stones: from repute to rhetoric to reality. Miner Electrolyte Metab 1994; 20: 361-370.
  11. 11. Safranow K: Identyfikacja i oznaczanie pochodnych puryno-wych w kamieniach moczowych jako wskaźników zaburzeń gospodarki purynowej przy zastosowaniu wysokosprawnej chromatografii cieczowej (HPLC). Ann Acad Med Stetin 2000; 46: 35-49.
  12. 12. Safranow K, Machoy Z, Ciechanowski K: Analysis of purines in urinary calculi by high-performance liquid chromatography. Anal Biochem 2000; 286:224-230.
  13. 13. Farrington CJ, Liddy ML, Chalmers AH: A simplified sensitive method for the analysis of renal calculi. Am J Clin Palhol 1980; 73: 96-99.
  14. 14. Daly JA, Ertingshausen G: Direct method for determining inorganic phosphate in serum with the „CentrifiChem\\\". Clin Chem 1972; 18:263-265.
  15. 15. Klohn M, Bolle JR Reverdin NP, Susini A, Baud CA, Gra-ber P: Ammonium urate urinary stones. Urol Res 1986; 14:315-318.
  16. 16. Kleeberg J, Gordon T, Kedar S, Dobler M: Studies on the morphology of human uric acid stones. Urol Res 1981; 9: 259-261.
  17. 17. Machoy P: Analityczna ocena składu mineralnego kamieni moczowych. Rozprawa doktorska PAM, Szczecin, 1993.
  18. 18. Safranow K, Noceń I: Zastosowanie analizy zawartości magnezu w kamieniach moczowych dla oceny patomechanizmu precypitacjipochodnych purynowych. Biul Magnezol 1999; 3: 165-170.
  19. 19. Parks JH., Coward M, Coe FL:Correspondence between stone composition and urine supersaturation in nephrolithiasis. Kidney Int 1997; 51:894-900.
  20. 20. Sarig S: The hyperuricosuric calcium oxalate stone former. Miner Electrolyte Metab 1987; 13: 251-256.
  21. 21. Ettinger B, Tang A, Citron JT, Livermore B, Williams T: Randomized trial of allopurinol in the prevention of calcium oxalate calculi. N Engl J Med 1986; 315:1386-1389.
  22. 22. Pearle MS, Roehrborn CG, Pak CY:Meta-analysis of randomized trials for medical prevention of calcium oxalate nephrolithiasis. J Endourol 1999; 13:679-685.
  23. 23. Owen-Smith BD: Significance of circadian variations of uric acid elimination. Ann Rheum Dis 1983; 42: 87.
  24. 24. Williams-Larson AW: Urinary calculi associated with purine metabolism. Uric acid nephrolithiasis. Endocrinol Metab Clin North Am 1990; 19: 821-838.
  25. 25. Coe FL: Hyperuricosuric calcium oxalale nephropathy. Kidney Int 1978; 13: 418-426.

adres autorów

Knysziof Safranow
Zakład Biochemii i Chemii 1JAM
Al. Powstańców Wielkopolskich 72
70-111 Szczecin
lel/fax: (O-91) 466 15 16
e-mail: chris@mp.pl