6 курс / Нефрология / Чиглинцев_Структура_и_состав_мочевых_камней_2010

ляров вносит положительное гидростатическое давление, необходимое для образования ультрафильтрата плазмы

[Brenner, 1983];

∙отрицательный заряд фильтрующих мембран. Положительно заряженные лиганды под действием электростатических сил оседают на мембранах и изменяют проницаемость клубочков. Катионные белки захватываются клубочками и действуют как «посаженные антигены», в свою очередь циркулирующие антитела могут прикрепляться к этим антигенам, в результате чего происходит образование иммун-

ных комплексов [Ravnskov, 1985];

∙действующая в мозговом веществе почки противоточномножительная система обеспечивает реабсорбцию и рециркуляцию металлов, которые могут накапливаться в медуллярном интерстиции, инициировать воспалительную реакцию посредством активации медиаторов воспаления

[Mudge, 1985];

∙химические вещества, захватываемые посредством пиноцитоза, концентрируются в лизосомах, где подвергаются расщеплению гидролитическими ферментами. Эти соединения могут подавлять процесс гидролиза, в результате чего происходит аккумуляция металлов и возникают токсические поражения канальцевых клеток [Schwartz et al., 1970; Dorn

et al., 1975].

Изучение нами уровня нахождения микроэлементов в паренхиме почки (таблица 6.1.) свидетельствовало о более активной их биокумуляция в корковом слое почки, чем в мозговом. Обращает на себя внимание, что имелось постепенное увеличение концентрации с момента рождения до 40-50 лет и относительное ее снижение в пожилом и старческом возрасте. С физиологической точки зрения это вполне объяснимо. Корковое вещество составляет 70-75% всей массы почки, поэтому на его долю приходится более 80% общего кровотока почки, что в пересчете на 100 г ее массы составляет 373538 мл/мин [Суслов, 1981]. В спектре анализируемых нами микроэлементов 5 носились к эссенциальным (Cr, Zn, Fe, Cu, Co), 2 – к условно эссенциальным (As, Ni), 4 – к токсичным микроэлементам (Cd, Sr, Pb, Hg). Объединяющей особенностью условно эссенциальных и токсических микроэлементов является преимущественно

110

ренальный путь элиминации и способность вызывать поражения канальцевого эпителия почек [Покровский, 1976; Соколов и др., 1981; Балкаров и др., 1995].

Многочисленными исследованиями доказано, что почки являются одним из органов-мишеней воздействия и накопления токсичных элементов [Левина, 1972; Авцын и др., 1991; Fillastre, 1978; Berndt, 1989]. Ввиду выраженного аффинитета металлических полютантов к почкам [Дубищев и др., 1996; Кузнецова и др., 2007], их воздействие реализуется в проксимальной канальцевой дисфункции с низкомолекулярной протеинурией, сопровождаются гиперкальциурией, гиперурикозурией и кристаллизационными явлениями в почке, что патогенетически связано с процессами камнеобразования [Фомичев, 1971; Мамбеталин и др., 1990; Жмуров и др., 1991; Bhandari et al., 2002]. Это заключаются в том, что присутствие металлических примесей изменяет коэффициент поверхностного натяжения среды, и при гетерогенном механизме зародышеобразования они могут служит инициаторами зарождения кристаллов [Де-

мин, 2000].

Таким образом, хроническое воздействие малых доз микроэлементов, поступающих в организм алиментарным или ингаляционным путем, вызывает образование в почках конъюгированных антигенов путем непосредственного взаимодействия с белками или мембранами клеток и приобретение гаптенных свойств через окисление на мембране с одновременным освобождением активных метаболитов – окисей, спиртов, кетонов, альдегидов [Владимиров, 1989; Люлько и др., 1995]. Повышение интенсивности воздействия приводит к подавлению аллергического ответа и одновременно к снижению резистентности к инфекционным агентам – патогенной и условно-патогенной микрофлоре. Последнее убедительно было доказано исследованиями В.А. Мельниковой с соавт. (1991), где установлено влияние ионов металлов на индукцию компетентности, эффективность трансформации, частоту слияния протопластов E. coli. Возникновение на уровне важнейших клеточных структур при действии факторов малой интенсивности устойчивой ферментной дезорганизации, еще не связанной с явным проявлением функциональных нарушений, может способствовать накоплению в организме своеобразного «биохимического груза» подобно «генетическому грузу» человека.

111

6.3. Микроэлементы в мочевых камнях жителей Южного Урала

При изучении биологического вещества существует ряд объективных трудностей и ограничений в использовании методик определения их микроэлементного состава:

1.высокая стоимость исследования;

2.наличие биологических ритмов различной длительности в экскреции химических элементов;

3.необходимость консервации проб;

4.исследование высушенного, обезжиренного или озоленного материала;

5.невозможность фиксации «малых доз» тех или иных элементов в отобранной «сиюминутной» пробе;

6.сложность в интерпретации результатов;

7.корректность распространения индивидуального анализа на

пролонгированный интервал жизни организма. Конкременты, формирующиеся в мочевой системе длительное

время, лишены многих из перечисленных выше недостатков. Их микроэлементный состав отражает долговременное интегральное воздействие природного фона территории и техногенной нагрузки на организм, что позволяет судить об уровне накопления биологически активных форм того или иного элемента. На этом основании конкременты могут быть использованы как маркеры геохимического воздействия среды обитания на конкретный человеческий организм [Каткова, 1996; Чиглинцев, 2007].

Прямое сопоставление полученных нами результатов определения микроэлементов в мочевых камнях с ранее представленными данными [Ковалев, 1955; Тарасов, 1978; Саакашвили, 1976; Тыналиев и др., 1996], затруднено по следующим причинам:

1.во всех случаях использованы аналитические методы, характеризующиеся различной ошибкой анализа и пределом чувствительности;

2.применены различные процедуры пробоподготовки (большинстве работ, выполненных в XX веке, анализировались озоленные пробы или зольная фракция мочевых камней);

3.выбранный набор изученных элементов, лимитировался возможностями доступными аналитическими методиками;

4.исследования были проведены на популяциях с различными геохимическими условиями, типе и интенсивности техногенной нагрузки регионов проживания больных МКБ.

113

В работе проанализирован спектр микроэлементов и избирательность их кумуляции в мочевых камнях на примере пациентов МКБ, проживавших в Челябинской области. В исследовании набор микроэлементов был представлен в широкой вариабельности (табл. 6.2) и классифицирован по количественным, качественным характеристикам.

Таблица 6.2

Статистические параметры, характеризующие содержание микроэлементов в мочевых камнях больных МКБ, проживающих на Южном Урале

Примечание. Единицы измерения концентрации мг/кг. Среднее ( x ), медиана (Me), максимум (max), нижняя (Q1)и верхняя (Q3) квартили.

Количественные характеристики

По величине среднего содержания вся совокупность элемен- тов-примесей можно условно подразделена на 3 группы. К первой отнесены элементы, содержания которых во всех типах камней от-

мечены до 25 мг/кг: Ga, As, Se, Rb, Y, Nb, Mo, Cd, Sb, W. Их рас-

пределения однотипны и характеризуются выраженной положительной (правосторонней) асимметрией. В 30-80 % образцов их концентрации не превышали предела обнаружения (рис. 6.1). Вторую группу формировали: Br, Zr, Ag, Sn, Cs, Ba, La и Ce, с рядовыми содержаниями до 20 мг/кг, однако их концентрации в отдельных

114

пробах могли возрастать до 35-500 мг/кг (рис. 6.2). В третью группу вошли элементы: Ti, V, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, Sr, Pb, уровень нахо-

ждения которых достигали сотен и тысяч мг/кг (рис. 6.3). Спорадически обнаруживались висмут (15 и 17 мг/кг), торий

(2,5 и 4 мг/кг), уран (2,7 и 9,3 мг/кг) – 2 конкремента. В одном мочевом камне зафиксированы ртуть (1,6 мг/кг) и теллур (3,5 мг/кг). Йод отличался крайней неравномерностью распределения с максимальной концентрацией 2400 мг/кг. Концентрация индия была ниже предела обнаружения. Методические особенности не позволили выполнить определение Au и Co.

Качественные характеристики

С целью выявления закономерностей, обусловивших согласованное накопление элементов-примесей в мочевых камнях, был применен факторный анализ. На первом его этапе, проведенном методом главных компонент, установлены обобщающие переменные (факторы), необходимые и достаточные для описания корреляционной структуры отношений между элементами. Согласно критерию «каменистой осыпи» Кэттелла, в качестве наиболее важных факторов следует рассматривать только первые три, тогда как последующие не являются существенными (рис. 6.4).

На втором этапе методом максимального правдоподобия было получено трехфакторное решение, которое для упрощения интерпретации было подвергнуто варимакс-вращению. В результате были выделены три равные по силе фактора, объясняющие в сумме 30,5% общей изменчивости показателей. Как видно из таблицы 6.3, в первый фактор с высокими положительными нагрузками вошли Th, U, Ce, Pb, Mo, с отрицательными – Zr, Ti, Sb, Ag, Cs, Ba. Известно, что Th, U,

Pb и Ce в природных средах при pH ³ 6 мигрируют преимущественно в виде карбонатных комплексов [Волкова и др., 1989]. Карбонатный и гидрокарбонатный состав вод способствует экстракции этих элементов из пород и их вовлечению в биологический круговорот в виде комплексных соединений. Вероятнее всего этот фактор отражал специфику анионного состава вод, дренирующих отдельные территории Челябинской области. На взаимосвязи между химическим составом биогеохимических провинций и закреплением определенных микроэлементов ранее указывали исследования И.А. Флеровского (1965), Ю.Г. Козловского (1976), В.С. Рябинского с соавт. (1991).

115

Таблица 6.3 Факторные нагрузки элементов на латентные переменные

дисперсии, %

Примечание: жирным шрифтом выделены нагрузки более 0,30; * – изменчивость элементане получила объяснения в трехфакторной модели

116

В этом случае представлялось логичным ожидать существования различий между изученными территориями по величине фактора 1. Для проверки этой гипотезы был проведен дисперсионный анализ индивидуальных значений этого фактора, рассчитанных для каждого конкремента. В ходе анализа учитывали два параметра: место проживания пациента и его пол. Его результаты представлены в таблице 6.4.

Таблица 6.4 Результаты дисперсионного анализа значений первого фактора

Статистически значимым оказался эффект города и взаимодействие «город × пол». Эффект города проявился, за счет контраста микроэлементного состава конкрементов жителей Челябинска (больше Zr, Ti, Sb, Ag, Cs, Ba) с одной стороны и жителей Магнитогорска и Озерска (больше Th, U, Ce, Pb, Mo) – с другой. Это видно из рисунка 6.5 а, по отсутствию наложения соответствующих 95%- ных доверительных интервалов для средних значений фактора 1.

Взаимодействие факторов «город × пол» свидетельствовало о том, что в разных городах половая специфика содержания конкурирующих металлов проявлялась вариабельно (рис. 6.5 б). Данное взаимодействие оказалось статистически значимым, в первую очередь, за счет существенных половых различий микроэлементного состава в выборке конкрементов у жителей г. Челябинска: в составе камней мужчин значительно преобладают Zr, Ti, Sb, Ag, Cs, Ba. Аналогичная ситуация наблюдалась в г. Коркино, а в г. Копейске, Металлургическом районе г. Челябинска и г. Южноуральске в составе камней мужчин, напротив, больше Th, U, Ce, Pb, Mo. Приме-

117

чательно, что в г. Магнитогорске и г. Озерске специфики микроэлементного состава уролитов в половом отношении не было загистрировано.

Существование достоверных различий по величине фактора 1 между городами подтверждает гипотезу о его средовой природе. Однако на сегодняшний день нельзя определенно ответить на вопрос является ли данный фактор индикатором экологического неблагополучия в отношении U и Th, поскольку, содержание этих элементов в мочевых камнях чрезвычайно низко. Нельзя исключить, что выделенный фактор отражает химические закономерности, контролирующие подвижность указанных элементов в растворах сложного анионного состава.

Во второй фактор выделилась преобладающая в камнях жителей Южного Урала группа металлов: Ti, V, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu. Все эти элементы в равной мере типоморфны как для геологического субстрата Южного Урала, так и для его техносферы. Именно они на протяжении десятилетий являются объектом направленной добычи и переработки.

По данному фактору не проявились различия между городами (F[6; 81] = 0,653; P = 0,687) и отсутствовала связь с возрастом пациентов (коэффициент корреляции Спирмена RS = 0,106; Р = 0,251). В то же время, на объединенном по всем городам материале обнаружились две тенденции: к половым различиям по критерию МаннаУитни (P = 0,056, у женщин больше) и к связи с долей мочевой кислоты в составе уролитов (табл. 6.5). Эти обстоятельства, наряду с небольшой долей объясняемой этим фактором дисперсии, указывали на то, что фактор 2 не может служить интегральным показателем влияния геотехносферы Южного Урала на микроэлементный состав уролитов. Он отражал лишь небольшой компонент этого влияния, имеющий согласованный характер во всех городах, в то время как для оценки региональной специфики наиболее показательны относительные различия в средних концентрациях.

Третий фактор сформировала группа элементов: Sr, Zn, Pb, Ba, Sn, Cd, Zr, Y, имеющих сходные химические свойства друг с другом, а также с кальцием и магнием. Концентрации этих элемен-

118

тов не зависели от возраста пациента (RS = 0,207; Р = 0,769). Как видно из таблицы 6.5, они обнаруживали отрицательную корреляцию с долей мочевой кислоты в составе уролитов и не коррелировали с долей оксалатов. В случае апатита и струвита, напротив, имелась высоко статистически значимая связь. Следовательно, данный фактор интерпретируется как элементы – химические аналоги кальция, способные к их изоморфному замещению в составе апатита и струвита.

Таблица 6.5

Коэффициенты ранговой корреляции Спирмена (RS ) между факторными шкалами и долей индивидуальных минеральных компонентов

Таким образом, в результате факторного анализа были выявлены три процесса, обеспечивающие согласованное поступление элементов-примесей в состав мочевых камней: два из них связаны с геохимическим фоном, а один – с метаболизмом кальция и, вероятно, магния.

119