Водорастворимые кристаллы в составе мочекислого уролита

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 уролитиаза за последние полвека возросла на 20—30 % [3]. Мочекислые (уратные) 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 био-минеральными образованиями.

В уролитах мочевая кислота и ее соли наблюдаются в виде призматических и игольчатых кристаллов. Патогенные твердые образования мочекислого состава характеризуются сочетанием сферолито-зонального и зернистого (кристаллического) типов строения. В работе Ф. В. Зузука [1]

приведена подробная кристалломорфологическая характеристика этих кристаллов.

Нами были изучены дезинтегрированные фрагменты уролита, полученные после процедуры литотрипсии (рис. 1). Исследования кристаллического вещества были проведены методами рентгеновской дифрактометрии (ДРОН-3), ИК-спектроско-пии (Specord M-75), электронной микроскопии (JSM-6400 и VEGA3 TESCAN).

Рис. 1. Общий вид скола уратного уролита. Растровый режим: обратно-рассеянные электроны

Спектры рентгеновской дифрактометрии и ИК-спектроскопии указывают на присутствие в образце кристаллов мочевой кислоты (C₅H₄N₄O₃), дигидрата мочевой кислоты (C₅H₄N₄O₃-2H₂O), уэдделлита (СаС₂О₄-2Н₂О), уэвеллита (СаС₂О 4 -Н₂О) 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 (MgNH₄PO₄'6H₂O), кварца, сферолиты 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 кубооктаэдрический. 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

Рис. 2. Кристалл сильвина кубооктаэдрического габитуса. Индекс K/Cl 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 фрамбоидоподобные 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 стехиометрическому 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 (C12H22On) в полости зуба [2].

Кроме галита и сильвина в мочекислом 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 (K2SO4). Они не имеют явных кристаллических гранных форм, а формируют узелки, размеры которых значительно колеблются (рис. 5

Рис. 4. Зона минерализации во фрагменте уролита в характеристическом излучении

а, б). Методом зондового анализа зафиксированы смешаннослойные образования состава сульфата натрия-калия (KNaSO 4 ). 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

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 уролитов, 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 кристаллизацией многокомпонентных солевых систем в мочевыделительных 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 образований, которые по составу и размерам можно интерпретировать как бактериальные тела и поры как следы их жизнедеятельности.

Таким образом, в результате проведенных исследований в составе мочекислого уролита впервые обнаружены галит и сильвин. Считаем, что рост водорастворимых кристаллов в уролитах возможен как in vivo в присутствии органических (например, мочевины) и неорганических соединений, так и in vitro после удаления уролита в результате процессов испарения и выса ливания. Кроме того, выявлены водорастворимые соединения состава K2SO4, KNa(Cl)2 и KNaSO4. Смешаннослойные 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.