6 курс / Нефрология / Чиглинцев_Структура_и_состав_мочевых_камней_2010

Фосфатсодержащие камни. Накопление микроэлементов в фосфатных камнях имеет иную природу и аналогично их депонированию в минеральной составляющей костных тканей. Оно контролируется изоморфным вхождением ионов металлов в позиции

Ca2+ структуры апатита. Преобладает замещение Ca2+ → Sr2+. Типоморфными для апатитовых конкрементов являются, прежде все-

го, те элементы, которые образуют крупные двухвалентные катионы Zn2+, Ba2+, Pb2+, Cd2+, способные замещать Ca2+. В меньшей сте-

пени к изоморфизму с кальцием предрасположены высокозарядные катионы Sn4+, Y3+, Zr4+. На этом основании численные величины, характеризующие вклад этих элементов в третий фактор (табл. 6.3) могут быть проинтерпретированы как аналог ряда констант вытеснения Ca2+ из его комплексов в условиях наличия МКБ. Устойчивость соответствующих комплексов, конкурирующих с комплексами Ca2+, должна возрастать в ряду Y < Zr < Cd ≈ Sn < Ba << Pb < Zn < Sr. Учитывая вышесказанное, при изучении региональной микроэлементной специфики следует сопоставлять между собой только мочевые камни идентичного фазового состава.

Рис. 6.6. График. Особенности микроэлементного состава нефролитов трех минеральных типов по результатам дискриминантного анализа: 1 – мочевая кислота; 2 – оксалаты кальция, 3 – фосфаты (апатит + струвит); В рамках указаны коэффициенты корреляции концентрации элементов с соответствующей канонической осью.

130

6.5. Участие микроэлементных составляющих естественного геохимического фона и техногенных процессов региона в специфичности микроэлементного состава мочевых камней

Влияние регионального геохимического фона (включающего как естественную компоненту, так и техногенную нагрузку) на микроэлеметный состав уролитов может быть проиллюстрирован путем сопоставления подвыборок камней однотипного минерального состава. Результаты линейного корреляционного анализа всей совокупности данных, полученных при изучении микроэлементного состава конкрементов жителей Челябинской области, суммированы в таблице 6.8. Особый интерес представляет сравнение данных для популяций, проживающих в геохимически контрастных районах со сходными типами техногенной нагрузки, – в нашем случае это Металлургический район г. Челябинска и г. Магнитогорск. Установлено, что и фосфатные, и мочекислые камни в г. Магнитогорске содержат достоверно более низкие концентрации Ti, V, Cr, Mn, Fe и Cu. При этом фосфатные камни у пациентов из Магнитогорска обогащены Zn, Sr и Pb (табл. 6.7, 6.8).

Ореол воздействия предприятий угледобычи и теплоэнергетики, использующей местные угли, может быть очерчен по присутствию в камнях галлия (Ga) – типоморфного элемента челябинских лигнитов. Его концентрация в большинстве изученных проб ниже предела обнаружения (< 0,7 мг/кг). При этом все образцы с содержанием Ga = 2-25 мг/кг происходят из компактного района, где добывают и используют эти угли – гг. Копейск, Коркино, Челябинск.

Вклад техногенной составляющей в микроэлементный со-

став уролитов анализировали путем сопоставления выборок из пространственно сближенных районов (рис. 6.7). Это – г. Челябинск, его Металлургического район, а также шахтерские города Копейск и Коркино. Установлено, что содержание металлов, задействованных в производстве продукции черной металлургии и ферросплавов (Ti, V, Cr, Mn, Fe, Ni), максимально в мочевых камнях у пациентов, проживавших в Металлургическом районе г. Челябинска.

В качестве примера мочевого камня с ураганными содержаниями элементов-примесей, приводим следующее наблюдение (Рис. 6.8). Больной К. 70 лет, диагноз: МКБ. Оксалатный камень (CaC2O4 · H2O) нижней трети левого мочеточника. Выполнена кон-

132

тактная уретеролитотрипсия. После разрушения камня фрагменты отошли самостоятельно и в осадке мочи обнаружились инородные частицы: 1) фрагменты с полуметаллическим блеском; 2) деформированная металлическая фольга; 3) глобулы серебристо-серого металла; 4) частицы неправильной формы. В первой группе частиц главными химическими компонентами были (в мас.%) Fe = 24,1-37,7; Si = 34,9-38,7; P = 7,4-11,5; Mn = 0,8-1,7; Cr = 0,5-0,6, что позволило идентифицировать эти частицы как Si-Fe шлаки. Прочие частицы представляли собой фрагменты металлического Mg, Al и абразивный Cr2O3. Валовая проба камня была исследована методом РФА-СИ (Сокол и др., 2004). Обнаружено присутствие: Fe, Cr, Ti, V, Mn, Cu, Br, Sr, Pb, а также аномально высокие концентрации Mo и Bi. Анализ профессионального маршрута позволил установить, что больной в течение 20 лет работал токарем-универсалом и имел отношение к металлообработке сталей и сплавов специального назначения. Разнообразие ферросплавов, наличие магниевой и алюминиевой примесей, глобулярного хрома и абразивного оксида хрома прямо указывали на связь профессиональной деятельности больного со специфическими находками в мочевом камне.

Три жилых района Челябинска располагаются в зоне влияния электролитно-цинкового завода, перерабатывающего полиметаллические руды с преобладанием Fe, Zn (Pb, Cu) и примесями Hg, Sb и Cd.

При этом в конкрементах больных МКБ содержания Sb (≤ 8,7 мг/кг) и Cd (≤ 3 мг/кг) оказались низки, а ртуть не была обнаружена, что можно рассматривать как благоприятный показатель. Распределение цинка дает более сложную картину, связанную, вероятнее всего, с общей цинковой специализацией Южного Урала и эссенциальностью самого металла. Содержания Zn варьировали от 15 до 1700 мг/кг. Его максимальные концентрации (≥ 500 мг/кг) зафиксированы в апатитсодержащих камнях больных из г.г. Верхнего Уфалея, Кыштыма, Озерска, Челябинска, Копейска, Южноуральска и Магнитогорска.

133

Содержание меди не обнаруживало очевидной связи с фазовым составом конкрементов. Низкие и умеренные ее содержания характеры для городов проживания больных – Магнитогорска и Озерска, высокие (50-130 мг/кг) – для Челябинска, Копейска и Коркино. Мочевые камни жителей Кыштыма, где расположен медеплавильный комбинат, содержат средние для данного региона количества Cu.

Такие токсичные элементы как As, Sb, Cd и Hg, зафиксированы в количествах, превышающих предел их обнаружения, только в единичных пробах. Максимальные концентрации составляют: As – 7 мг/кг; Sb – 8 мг/кг; Hg –1,6 мг/кг; Cd – 3 мг/кг. Содержание U и Th не превышало предела их обнаружения (1 мг/кг). Мочевые камни пациентов, проживающих в зоне ВУРС’а (Восточно-Уральский радиоактивный след) – гг. Озерск и Кыштым на региональном фоне не выделялись.

Таким образом, микроэлементный состав мочевых камней можно рассматривать как независимую объективную характеристику геохимических особенностей среды обитания конкретной популяции. Это элементное своеобразие отражает долговременное интегральное влияние природного геохимического фона территории и техногенной нагрузки на организм, является результирующей взаимодействия в системе организм-среда и позволяет выявить суммарный эффект воздействия «малых доз».

Микроэлементная специфика мочевых конкрементов регулируется тремя факторами: региональным геохимическим фоном, фазовым составом камней и техногенным загрязнением среды обитания организма, при этом более значимой является техногенная составляющая. Камни, сложенные оксалатами кальция, наиболее консервативны в отношении накопления всех микроэлементов. Мочевая кислота преимущественно концентрирует элементы группы железа. Для этих типов камней адсорбентом микроэлементов, вероятнее всего, выступает белково-органическая составляющая. Механизм их осаждения – сорбция из раствора. Самыми «загрязненными» по большинству микроэлементов являются фосфатные конкременты, выступающие главными накопителями Sr и Zn. Для стронция, по аналогии с природными апатитами, наиболее вероятно изоморфное вхождение Sr2+ в позиции Са2+.

136

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Мочекаменная болезнь – заболевание, наиболее часто встречающееся в урологической практике. В рамках настоящей работы мы ставили перед собой цель всесторонне изучить материальное свидетельство заболевания - мочевые камни. Основной акцент был сделан на нескольких позициях. Одна из них - использование в большинстве исследований нетрадиционных для данной области минералогии методов изучения: сканирующей электронной микроскопии сверхвысокого разрешения, энерго-дисперсионного и элек- тронно-зондового микроанализа. Вторая позиция – применение современных статистических методик обработки полученных результатов с использованием факторного анализа и выделение трех факторов, влияющих на содержание микроэлементов в мочевых камнях, каждый из которых объяснял около 10% суммарной дисперсии. Третья позиция, и главная, - методологическим средством реализации исследовательской программы явился системный анализ, позволивший, с одной стороны, развить сложную проблему на составляющие ее простые задачи, имеющие отработанные методы решения, а с другой, удержать их вместе в качестве единого целого.

Кинетический характер функционирования верхних мочевых путей убеждают в том, что индукционный период, необходимый для самопроизвольного (гомогенной нуклеации) зарождения микрокристаллитов даже в высококонцентрированной моче недостаточен. Изучение онтогенеза конкрементов дает основание утверждать, что зарождение мочевых конкрементов происходит в канальцевом аппарате почки. Последующая их миграция в полостную систему органа и нарушение коллоидной стабильности мочи на фоне канальцевых дисфункций обеспечивают дальнейшее формирование камня. В одних случаях развитие процесса литогенеза, имеющего в основе гетерогенную нуклеацию, обусловливает ренальный воспалительный процесс, при этом в составе ядер обнаруживаются фосфаты и органические составляющие. В других случаях, расщепленные микрокристаллы, мигрировавшие из почки, трансформируются в сферолиты, лишенные выраженного ядра, что возможно и на фоне кристаллурии.

В течение всего периода нахождения в организме мочевой камень неразрывно связан с органическим веществом (почка) и минералогенетической средой (моча), где органическая составляющая

137

динамично участвует в появлении минеральной компоненты. Все изменения физико-химического состояния среды минералообразования оказывают влияние на процесс формирования патогенных агрегатов. Эти изменения отражаются в элементах структуры камня, его минерального состава и наличия разнообразных микро- и макроэлементов. Кроме того, между организмом и формирующимся в нем камнем существует постоянный энергоинформационный обмен, выражающийся в непрерывной «подпитке» растущего мочевого камня элементами необходимыми для его роста, а конкремент «отвечает» на это соответствующими изменениями в своем составе и строении. Число актов зарождения сферолитов свидетельствует ритмическом течение заболевания. Оно провоцируется появлением новых затравочных центров. Продолжение макроритма отвечает стабильному течению заболевания. Образование ограненных поверхностей сферолита означает перерыв в формировании ритмической зональности.

В поведении кристаллов и живых организмов наблюдаются некоторые схожие черты, что позволяет рассматривать их как своеобразные модели друг друга. Параллели между словосочетаниями «живой организм» и «живой кристалл» опираются на глубокое единство свойств объектов и процессов их развития. Различия же обусловлены тем, что независимо от уровня сложности, живые организмы, кроме пространственной (морфологической и анатомической), имеют и временную организацию. В то же время понятие структуры кристалла до сих пор отделено от понятия времени и только выявление эволюционирующих во времени дефектов минерала позволяет конвергентно рассматривать эти понятия. С течением времени минеральное вещество его глубинных зон претерпевает фазовые трансформации (дегидратация оксалата), морфологические изменения (перекристаллизация апатитовых глобул, аморфных фосфатов кальция). Мочевые камни способны «адаптироваться» к меняющимся условиям своего существования, с регенерацией структуры - восстановление поверхностей растворения, формирование новых ростовых ритмов, агрегирование и уплотнение комковатых глобулярных частиц с образованием единого тела. При изменении химических параметров минералогенетической среды мочевой камень не прекращает свой рост, а остается центром кристаллизации, изменяя при этом фазовый состав.

138

В особенностях макрохимического состава мочевых камней можно отметить нахождение фосфора в оксалатах кальция и агрегатах мочевой кислоты преимущественно за счет наличия фосфатов кальция в этих конкрементах. Сера регистрируется как компонент механически захваченных белков в процессе роста камней. Сложный макрохимический состав апатитов мочевых камней обусловлен дефицитом кальция и компенсаторным вхождением Mg, Na, K. Причиной наличия фтора в составе анионных радикалов является инфекция мочевыводящих путей. Это обстоятельство объясняет одну из причин сохранения устойчивой минерализации и формирования центров кристаллизации (затравок), на базе которых осуществляется дальнейший рост зрелого конкремента.

Структура мочевых камней определяет их способность к разрушению. Дезинтеграция оксалатных уролитов происходит по зонам сочленения крупных ростовых ритмов, что обусловливает коническую симметрию фрагментов. Разрушение фосфатных и уратных конкрементов протекает по межкристаллитному типу благодаря микроглобулярному строению.

Микроэлементный состав мочевых камней можно рассматривать как независимую объективную характеристику геохимических особенностей среды обитания конкретной популяции. Это элементное своеобразие отражает долговременное интегральное влияние природного геохимического фона территории и техногенной нагрузки на организм, является результирующей взаимодействия в системе организм-среда и позволяет выявить суммарный эффект воздействия «малых доз».

Микроэлементная специфика мочевых конкрементов регулируется тремя факторами: региональным геохимическим фоном, фазовым составом камней и техногенным загрязнением среды обитания организма, при этом более значимой является техногенная составляющая. Камни, сложенные оксалатами кальция, наиболее консервативны в отношении накопления всех микроэлементов. Мочевая кислота преимущественно концентрирует элементы группы железа. Для этих типов камней адсорбентом микроэлементов, вероятнее всего, выступает белково-органическая составляющая. Механизм их осаждения – сорбция из раствора. Самыми «загрязненными» по большинству микроэлементов являются фосфатные конкременты, выступающие главными накопителями Sr и Zn. Для

139