Angehängtes Steinprojekt: Stammen Calciumoxalat-Nierensteine ​​von Randalls Plaque?

Urolithiasis ist eine sehr häufige Erkrankung in den Vereinigten Staaten mit einer geschätzten Prävalenz von 11,7 % im Alter von 70 Jahren. Darüber hinaus wurde sie mit einer erheblichen Patientenmorbidität und gelegentlicher Mortalität in Verbindung gebracht (Stamatelou, Francis et al. 2003). Die mit der Behandlung von Nierensteinen verbundenen direkten Kosten sind enorm, da in den Vereinigten Staaten jährlich über 600.000 steinbedingte medizinische Eingriffe durchgeführt werden (Stoßwellenlithotripsie (SWL), Ureteroskopie (URS), perkutane Nephrolithotomie (PERC), Steinentfernung, Harnleiterstents). und Steinkörbe (Quelle: Boston Scientific Corporation). Obwohl in den letzten zwei Jahrzehnten beträchtliche Fortschritte bei weniger invasiven Techniken zur Behandlung symptomatischer Steinepisoden sowie Fortschritte bei der Minderung der Risiken einer neuen Steinbildung erzielt wurden, bleibt unser Wissen über die auslösende Läsion bei der menschlichen Urolithiasis rudimentär und wird viel diskutiert.

Bis vor kurzem war die Abfolge von Ereignissen, die zur Bildung von Harnsteinen führt, kaum verstanden, vor allem aufgrund des Mangels an geeigneten In-vivo-Daten. Frühere Theorien zur Kalkulogenese schlugen vor, dass Steine ​​aus einer Verletzung des tubulären Epithels aufgrund von Oxalat-Toxizität, einem Mangel an Inhibitoren der Kristallbildung im Urin oder Kristallepitaxie auf einem bereits bestehenden Nidus resultieren könnten (Khan, Finlayson et al. 1979). Theoretische Arbeiten zum freien und fixierten Partikelwachstum zeigten, dass eine Laufzeit von nur 10 Minuten vom Sammelkanal zur Blase nicht ausreicht, um einen Kristall zu einer klinisch bedeutsamen Größe zu wachsen (Jonassen, Cooney et al. 1999). Die morphologische Klassifikation des gerichteten Wachstums von Steinen stützte die Notwendigkeit eines festen Ausgangspunkts ohne Behinderung (Hinman 1979). Diese Beobachtungen legten nahe, dass die meisten Steine ​​von einem festen Punkt oder Nidus im Sammelsystem oder der Nierenpapille ausgehen müssen.

Ein solcher Nidus, der erstmals vor mehr als sechzig Jahren von Alexander Randall beschrieben wurde, wurde als Ursprungsläsion für die Bildung von Calciumoxalatsteinen vorgeschlagen (Randall 1936; Randall 1937; Randall 1940). In mikroskopischen Studien der Nierenpapille, die bei der Autopsie erhalten wurden, zeigte er das Vorhandensein von 2-3 mm großen Läsionen bei 19,6 % der Patienten, die aus Calciumphosphat bestanden und keine Anzeichen einer Entzündung zeigten. In Übereinstimmung damit identifizierte er in 65 von 1.514 Nierenpaaren entstehende Steine, die aus Calciumoxalat und Calciumphosphat bestanden. Wenn diese Steine ​​eine ausreichende Größe erreichten, stellte er die Hypothese auf, dass sie sich lösen und die darunter liegende Plaque mitnehmen würden. In nachfolgenden Arbeiten wurden 256 entleerte oder entfernte Steine ​​untersucht, und 106 gaben sichtbare Hinweise auf Wandbefestigung (Randall 1940). Spätere mikroradiographische Studien bestätigten das Vorhandensein von Plaque an einer papillären Stelle, die zusammen mit Stein lokalisiert sein könnte (Carr 1954). Unglücklicherweise litten alle früheren Studien zur Pathogenese von Steinen unter dem Fehlen einer Definition klarer klinischer steinbildender Phänotypen.

Es gibt faszinierende Berichte, die Randalls und unsere Hypothese stützen, dass Steine ​​aus einer festen Plaque stammen, die aus HA besteht. Frühere mikroskopische Studien der Steinstruktur zeigten das Vorhandensein von Konkavitäten auf kleinen Steinen, die mit einem Befestigungspunkt an der Wand kompatibel waren, und deuteten darauf hin, dass Apatit am Befestigungspunkt vorhanden sein könnte (Rosenow 1940; Prien 1949). In einer frühen Röntgenbeugungs- und kristallographischen Untersuchung von 10.000 Harnsteinen stellte Herring fest, dass HA häufig als Kern von Calciumoxalat-Monohydrat gefunden wurde, normalerweise als kleine scheibenförmige Plaque, die Randalls Plaque ähnelte (Herring 1962). Später führte Chambers eine Elektronensondenanalyse von 115 kleinen Nierensteinen durch. Von 92 überwiegend Calciumoxalat-Steinen konnte er bei 70 kleine zentrale HA-Bereiche mit einem Durchmesser von gewöhnlich 10-200 Mikron identifizieren (Chambers, Hodgkinson et al. 1972). Unter Verwendung von Rasterelektronenmikroskopie und röntgendispersiver Energie fand Cifuentes Delatte heraus, dass 63 von 87 passierten Calciumoxalatsteinen Anzeichen von Plaque aufwiesen (Cifuentes Delatte, Minon-Cifuentes et al. 1985). Die Beobachtung von nicht kalzifizierten röhrenförmigen Lumen, die in Verbindung mit diesen Plaques gefunden wurden, deutete auf einen interstitiellen papillären Spitzenursprung dieses Materials hin (Cifuentes Delatte, Minon-Cifuentes et al. 1987).

Wir haben festgestellt, dass bei der endoskopischen Untersuchung der Nierenpapillen von Patienten, die sich einer PERC unterziehen, häufig Steine ​​angetroffen werden, die an den Nierenpapillen haften. Wir haben drei befestigte Steine ​​von drei verschiedenen Patienten gesammelt, die sich einer PERC unterzogen haben. Die Steine ​​wurden mit einem Mikro-CT-Gerät analysiert und eine 3-D-Rekonstruktion mit Identifizierung mineralischer Bestandteile durchgeführt. Die Steine ​​zeigten alle mehrere Mineralkomponenten, darunter Calciumoxalat, Apatit und wahrscheinlich Bereiche mit schwach mineralisierter Matrix. Obwohl die Bedeutung dieser verschiedenen Komponenten in unterschiedlichen Mengen noch nicht gut verstanden ist, ist es offensichtlich, dass selbst in frühen Stadien der Steinbildung mehrere Mineralien in komplexer Anordnung in Papillen-befestigten Steinen vorhanden sind. Nur durch ein rigoroses, prospektiv konzipiertes Protokoll wird die Bedeutung anhaftender Nierensteine ​​verstanden. Indem wir zeigen, dass Nierensteine ​​in einer Population von gewöhnlichen Calciumoxalat-Steinbildnern von einer HA-Plaque stammen, würden wir den Ursprung der Plaque auf substantielle Weise mit der nachfolgenden Entwicklung von Steinen in Verbindung bringen.