Załączony projekt kamienny: czy kamienie nerkowe szczawianu wapnia pochodzą z płytki Randalla?

Kamica moczowa jest bardzo częstym schorzeniem w Stanach Zjednoczonych, z szacunkową częstością występowania wynoszącą 11,7% w wieku 70 lat. Ponadto wiąże się to ze znaczną zachorowalnością pacjentów i sporadyczną śmiertelnością (Stamatelou, Francis i in. 2003). Koszty bezpośrednie związane z leczeniem kamieni nerkowych są ogromne, gdyż w Stanach Zjednoczonych rocznie wykonuje się ponad 600 000 zabiegów medycznych związanych z kamieniami (litotrypsja falą uderzeniową (SWL), ureteroskopia (URS), przezskórna nefrolitotomia (PERC), usuwanie kamieni, stenty moczowodów i koszowanie kamieniami (źródło: Boston Scientific Corporation). Chociaż w ciągu ostatnich dwóch dekad nastąpił znaczny postęp w mniej inwazyjnych technikach leczenia objawowych epizodów kamicy, a także postęp w łagodzeniu ryzyka tworzenia się nowych kamieni, nasza wiedza na temat wywołujących zmian w kamicy moczowej u ludzi pozostaje szczątkowa i podlega wielu dyskusjom.

Do niedawna sekwencja zdarzeń prowadząca do powstawania kamieni moczowych była słabo poznana, przede wszystkim z powodu braku odpowiednich danych in vivo. Wcześniejsze teorie kalkulogenezy sugerowały, że kamienie mogą powstawać w wyniku uszkodzenia nabłonka kanalików z powodu toksyczności szczawianu, braku inhibitorów tworzenia kryształów w moczu lub epitaksji kryształów na wcześniej istniejącym nidusie (Khan, Finlayson i in. 1979). Teoretyczne prace nad wzrostem swobodnych i stałych cząstek wykazały, że czas przejścia z przewodu zbiorczego do pęcherza moczowego wynoszący zaledwie 10 minut nie zapewnia wystarczającego czasu na wzrost kryształu do klinicznie znaczącej wielkości (Jonassen, Cooney i in. 1999). Klasyfikacja morfologiczna kierunkowego wzrostu kamienia potwierdziła konieczność stałego punktu początkowego, przy braku przeszkód (Hinman 1979). Obserwacje te sugerowały, że większość kamieni musi rozpoczynać się od stałego punktu lub nidus w układzie zbiorczym lub brodawce nerkowej.

Jeden taki nidus, po raz pierwszy opisany ponad sześćdziesiąt lat temu przez Alexandra Randalla, został zaproponowany jako źródło powstawania kamieni szczawianu wapnia (Randall 1936; Randall 1937; Randall 1940). W badaniach mikroskopowych brodawek nerkowych pobranych podczas sekcji zwłok wykazał obecność zmian o średnicy 2-3 mm u 19,6% pacjentów, które były złożone z fosforanu wapnia i pozbawione cech stanu zapalnego. Trzymając się tego, w 65 z 1514 par nerek zidentyfikował rodzące się kamienie złożone ze szczawianu wapnia i fosforanu wapnia. Kiedy te kamienie osiągnęły wystarczający rozmiar, postawił hipotezę, że uwolnią się, zabierając ze sobą leżącą pod nimi płytkę nazębną. W kolejnej pracy zbadano 256 wypróżnionych lub usuniętych kamieni, a 106 dało widoczne dowody przyczepienia się do ściany (Randall 1940). Późniejsze badania mikroradiograficzne potwierdziły obecność płytki nazębnej w lokalizacji brodawkowatej, która mogła być zlokalizowana razem z kamieniem (Carr 1954). Niestety, wszystkie wcześniejsze badania patogenezy kamieni cierpiały z powodu braku definicji wyraźnych klinicznych fenotypów tworzących kamienie.

Istnieją intrygujące doniesienia potwierdzające hipotezę Randalla i naszą, że kamienie pochodzą z utrwalonej blaszki złożonej z HA. Wcześniejsze badania mikroskopowe struktury kamienia wykazały obecność wklęsłości na małych kamieniach zgodnych z punktem przyczepu ściennego i wskazywały, że w miejscu przyczepu może występować apatyt (Rosenow 1940; Prien 1949). We wczesnych dyfrakcjach rentgenowskich i badaniach krystalograficznych 10 000 kamieni moczowych, Herring zauważył, że HA był często znajdowany jako jądro jednowodnego szczawianu wapnia, zwykle jako mała krążkowata blaszka, która przypominała płytkę Randalla (Herring 1962). Później Chambers przeprowadził analizę elektronową 115 małych kamieni nerkowych. Spośród 92 kamieni, głównie szczawianu wapnia, był w stanie zidentyfikować małe centralne obszary HA, zwykle o średnicy 10-200 mikronów, w 70 (Chambers, Hodgkinson i in. 1972). Wykorzystując skaningową mikroskopię elektronową i energię rozpraszania promieniowania rentgenowskiego, Cifuentes Delatte odkrył, że 63 z 87 kamieni szczawianu wapnia, które przeszły przez nos, miało ślady płytki nazębnej (Cifuentes Delatte, Minon-Cifuentes i wsp. 1985). Obserwacja niezwapnionych kanalików stwierdzonych w połączeniu z tymi blaszkami sugerowała, że ​​ten materiał pochodzi z końcówek brodawek śródmiąższowych (Cifuentes Delatte, Minon-Cifuentes i wsp. 1987).

Zauważyliśmy, że podczas endoskopowego badania brodawek nerkowych pacjentów poddawanych PERC często napotyka się kamienie przyczepione do brodawek nerkowych. Zebraliśmy trzy przyczepione kamienie od trzech różnych pacjentów poddawanych PERC. Kamienie analizowano za pomocą urządzenia Micro CT i wykonano rekonstrukcję 3D z identyfikacją składników mineralnych. Wszystkie kamienie zawierały wiele składników mineralnych, w tym szczawian wapnia, apatyt i prawdopodobne obszary słabo zmineralizowanej matrycy. Chociaż znaczenie tych różnych składników, w różnych ilościach, nie jest jeszcze dobrze poznane, oczywiste jest, że nawet na wczesnych etapach formowania się kamienia w kamieniach przyczepionych do brodawek występuje wiele minerałów w złożonym układzie. Tylko dzięki rygorystycznemu, prospektywnie zaprojektowanemu protokołowi zostanie zrozumiane znaczenie przyczepionych kamieni nerkowych. Wykazując, że kamienie nerkowe w populacji pospolitych formatorów kamieni szczawianu wapnia pochodzą z płytki HA, moglibyśmy w istotny sposób powiązać pochodzenie płytki z późniejszym rozwojem kamienia.