Бъбречните камъни записват ден след ден историята на организма

Камъните в бъбреците са истински камъни, в геоложкия смисъл на думата, а се образуват слой по слой, подобно на всяка друга природна или изкуствена минерализация, разкри ново изследване

То опровергава установения възглед, че да се разтварят бъбречните камъни е невъзможно.

Комбинация от нови методи дава възможност да се разбере, че тези минерални образувания постоянно частично се унищожават и нарастват, съобщава ZMEScience.

Резултатите от изследването на интердисциплинарна група учени - биолози, геолози, лекари и инженери - са представени в списанието Scientific Reports.

Днес повече от 10% от световното население страда от камъни в бъбреците. Приблизително 70% от тях се състоят от калциев оксалат CaC₂O₄. Досега в медицината се приемаше, че тези камъни са хомогенни обекти, които никога не се разтварят и не се различават от другите естествени камъни. Това ограничава възможните методи за лечение.

Най-същественото, което екипът съобщава, е че камъните в бъбреците частично се разтварят и регенерират през целия ни живот - откритие, което може да отключи нови, неинвазивни лечения за тези болезнени камъчета.

Камъните в бъбреците не нарушават костите ви

Камъните в бъбреците са изградени от богати на калций слоеве, които са много подобни на други минерализации в природата, като тези, образуващи кораловите рифове, сталактитите или сталагмитите, структури в геотермалните извори. Това противоречи на разпространеното мнение, че бъбречните камъни са уникални сред всички други скални образувания в природата, защото са хомогенни и никога не се разтварят.

"Противно на това, на което са обучавани лекарите, ние открихме, че камъните в бъбреците претърпяват динамичен процес на нарастване и разтваряне, нарастване и разтваряне", обяснява Брус Фуке (Bruce Fouke), професор по геология и микробиология от Университета на Илинойс .

"Това означава, че един ден може да успеем да се намесим да разтворим камъните направо в бъбреците на пациента, което повечето лекари днес биха казали, че е невъзможно".

Наблюденията на екипа станаха възможни благодарение на новата образна технология. Това позволи на авторите да разгледат камъните по-подробно от всякога и да използват за целта по-широк спектър микроскопия, базирана на светлина и електрони. Методите, прилагани от екипа, включват: микроскоп на ярко поле, фазовоконтрастна, поляризационна, конфокална, флуоресцентна и електронна микроскопия, няколко комбинации от тези методи с рентгенова спектроскопия.

Макар че често се срещат в области като геофизиката, геологията и други науки за земята, тези методи всъщност не са използвани за изучаване на минерализацията в живи организми, като бъбречни или жлъчни камъни, отбелязват Фуке.

Използването на ултравиолетова светлина по време на обработката на изображенията също е особено полезно, добавя той, тъй като техниката прави някои минерали или протеини флуоресциращи при определени дължини на вълните - позволявайки бързо и точно определяне на тези елементи. Сравнително нова технология, микроскопията Airyscan с висока разделителна способност също позволи на екипа да заснеме невероятни 140-нанометрични снимки на структурата на бъбречните камъни:

^{COD = калциев оксалат дихидрат; COM = калциев оксалат монохидрат; UA = пикочна киселина; HSE = последователност от събития.
Кредит: Mayandi Sivaguru et al., 2018, Nature.}

"Вместо безполезни кристални образувания, бъбречните камъни представляват запис минута по минута на здравето и функционирането на бъбреците на човека", обяснява Фуке.

Изображенията показват, че камъните в бъбреците започват като мънички кристалчета калциев оксалат дихидрат (СаС₂О₄.2Н₂О), минерал, познат като Уеделит (Weddelite). Тези кристали може да загубят малко вода, в зависимост от състоянието на тялото, превръщайки се в калциев оксалат монохидрат (минералът Уевелит (Whewellite) - СаС₂О₄.Н₂О ).

В ранните фази на образуване на бъбречните камъни тези кристали се свързват в бучки с неправилна форма. Органичната материя и други видове минерали по-късно се отлагат върху това ядро ​​в последователни слоеве, създавайки външна обвивка. Процесът е добре познат на геолозите.

Наличието на тези слоеве също позволи на екипа да пресъздаде историята на развитието на камъните в бъбреците, точно както се прави с геоложките структури. Празнините в тези слоеве сочат, че определени части от камъните - обикновено вътрешните кристали дихидрат - са се разпадали в миналото, съобщават от екипа. Тези празнини впоследствие се запълват, обикновено с кристали на калциев оксалат монохидрат.

^{Кредит: Mayandi Sivaguru et al., 2018, Nature.}

"Когато видите слоеве в геологията, това означава, че нещо по-старо е под нещо по-ново", обяснява Фуке. "Един слой може да се депозира в течение на много кратки до много дълги периоди от време."

"Следователно, един камък представлява своеобразен запис на цяла поредица от събития, което е от решаващо значение за дешифриране на историята на заболяването на бъбречните камъни", коментира Фуке.

Изследванията показват, че камъните в бъбреците всъщност не са единични образувания от постоянен стабилен кристал, а представляват разбъркана смес от минерали и органични вещества. Те също така са много динамични, непрекъснато се променят, изграждайки историята на организма.

"Бъбречните камъни ще могат да бъдат "прочетени" в бъдеще при клинични условия като безпрецедентен ултрачувствителен запис in vivo на бъбречните функции и динамични биогеохимични реакции у човека", пишат авторите.

Още по темата

02/05/2017

Медицина

Хирурзи трансплантират заразени с хепатит С бъбреци, след това лекуват вируса

09/08/2016

Животът

Изследователи предлагат нова терапия за предотвратяване на камъни в бъбреците

14/10/2015

Медицина

Радиоактивно датиране разкрива подробности за растежа на бъбречните камъни