Методи за радиоактивно датиране са осигурили нови данни за продължителността на формиране на бъбречните камъни, едно от най-често срещаните заболявания на уринарния тракт, засягащо приблизително 1 от 10 мъже и 1 от 35 жени по света.

"Въпреки че има доста информация за предполагаемите причини за бъбречните камъни, нямаше почти нищо за техния цикъл на растеж", обяснява старшия научен сътрудник Владимир Левченко, който е извършил датирането.

Левченко, който е експерт в използването на ускорителна мас-спектрометрия (accelerator mass spectrometry - AMS) с използване на въглерод за датиране, е разгледал възможността да се приложат тези методи, за да се установи възрастта на бъбречните камъни.

Въглеродното радиоактивно датиране е било използвано като биологичен маркер за изследане на краткотрайни биологични процеси през 70-те години на 20ти век и за измервания на човешки тъкани след 2005-та г.

Датирането, което е извършено в Centre for Accelerator Science, Австралия се оказало много полезно при определянето на историята на растежа на човешки бъбречни камъни и проучването е публикувано в списание Radiocarbon. Смята се, че това е първото определяне на възрастта и цикъла на растеж на бъбречните камъни с използването на този експериментален подход.

Историята на един един човешки бъбречен камък

Камъните се класифицират според типа кристали, които съдържат. Най-често срещания тип камъни са изградени от калциев оксалат, който се образува от калции и оксалова киселина. Оксаловата киселина има два въглеродни атома и 4 кислородни. Тъй като тя съдържа въглерод, количеството на редкия изотоп въглерод-14 може да се измери с помощта на AMS

Левченко е успял да се сдобие с калциево-оксалатни бъбречни камъни. Той си поставил за цел да отговори на някои въпроси относно прогресията на растежа им, разликите в този растеж, която може да се дължи на типа бъбречен камък и дали е възможно да се намерят връзки с други фактори като режим на хранене или заболявания.
Левченко приготвил три проби от един от камъните за измерване: една от повърхността, една от вътрешната част при срез и една от сърцевината. Камъкът бил около 6мм на дължина и имал леко неправилан форма.

Първата стъпка била да се изследва калциевия оксалат, като той постепенно се разтварял, за да се извлече въглерода. След това оксалата се изгаря до CO₂ и този газ се превръща в графит за определяне наличието на въглеродния изотоп с помощта на AMS. Измерванията на инструмента през 2013-та показали, че камъкът е растял постоянно в продължение на 17,6 години от 1994 г.

Датирането на модерни проби по радиоактивен въглерод се основава на ефекта от масовите тестове на ядрени оръжия през 50-те години на миналия век, период известен като "Bomb-pulse", при който рязко е добавено голямо количество радиоактивен въглерод-14 в атмосферата.

Първият резултат показва, че камъкът имал по-малко въглерод-14 от нивата в съвременната атмосфера. Левченко знаел, че трябва да се намери обяснение на това и след като разгледал различни идеи, той предположил, че може да дължи на консумацията на зеленчуци от оранжерии.

Зеленчуците поемат въглеродни атоми от околната среда, които може да идват от оранжериен въздух, от който изкуствено се извлича радиоактивния CO₂, както и от изкуствените торове, които също могат да съдържат ниски количества радиоактивен въглерод.

"Откритието, че някои тъкани в телата ни може да съдържат до 2,3% по-малко въглерод-14 от съвременните нива в атмосферата беше донякъде неочаквано," заявява Левченко.

Микрография на вътрешната структура на 6-годишен бъбречен камък от калциев оксалат. Неструктуриран агрегат от кристал и органичен материал (50х увеличение)

Следвайки първоначалната си логика, Левченко започнал да работи в колаборация с изследователски екип от Холандия, ръководен от д-р Дирк Кок (Dirk Kok), началник на департамента по Урология, Erasmus Medical Centre в Ротердам. Той поискал от Левченко две проби за анализ, за да провери дали камъните са на една и съща възраст и да определи дали и двата съдържат фосфати. Те извършили и компютърна томография (CT) с висока разделителна способност на камъните, за да визуализират вътрешността им, която показва, че тя не е еднородна и съдържа кухини.

Измерванията на AMS ускорителя показали, че една от пробите е на възраст 23 години, а другата е на 7. Последната съдържала фосфор, който не бил регистриран в другата. При комбинация на резултатите от изотопното датиране и CT сканирането, учените успели да изчислят скоростта на растеж на камъните, която варирала между двете проби. Въпреки че камъните били сходни по размер, резултатите показали, че единия е растял по-бързо от другия.

Микрография на вътрешната структура на 23-годишен бъбречен камък от калциев оксалат. Виждат се и растежните слоеве (50х увеличение).

Газираните напитки (например кола) съдържат фосфорна киселина, която е била свързана с формирането на бъбречни камъни. Резултатите получени за двата индивида, на които принадлежат камъните, потвърждават, че един от тях, този с бързорастящия камък, наистина е бил активен консумиматор на газирани напитки.

Любопитно е, че след като била определена възрастта на един от камъните, той бил свързан с травма, която един от пациентите получил докато бил по-млад. "Тази връзка не би могла да се направи без датирането на камъните," коментира Левченко.

Д-р Кок представил проучването си на голяма урологична конференция в Испания в края на септември, където е предизвикала сериозен интерес.

По материали от:

1. J van der Plicht, JPM Beijers, Radiocarbon in food: a non-problem of health effects, Environmental Chemistry Letters, 2011 June 9 (9) 167-168
2. PM Ferrara, EN Taylor, G Gambaro, GC Curhan, Soda and other beverages and the risk of kidney stones, Clin J Am Soc Nephrology 2013 Aug 8 (8) 1389-95

Източник: Australian Nuclear Science and Technology Organisation