ЖУРНАЛ АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ, 2015, том 70, № 5, с. 483-489
== ОБЗОРЫ
УДК 543.062+ 616.63
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАРКЕРОВ МОЧЕКАМЕННОЙ БОЛЕЗНИ © 2015 г. И. С. Ярошенко*, **,1, Л. А. Карцова*
*Санкт-Петербургский государственный университет 198504 Санкт-Петербург, Петродворец, Университетский просп., 26 **Университет ИТМО 197101 Санкт-Петербург, Кронверкский просп., 49, лит. А 1Е-таИ: irina.s.yaroshenko@gmail.com Поступила в редакцию 20.03.2014 г., после доработки 01.06.2014 г.
Обсуждены возможности физико-химических методов (хроматографических, электрофоретиче-ских, потенциометрических, вольтамперометрических), а также тест-методов при определении основных маркеров мочекаменной болезни. Рассмотрено влияние различных факторов на процессы камнеобразования.
Ключевые слова: мочекаменная болезнь, биохимический анализ мочи, диагностические маркеры, промоторы и ингибиторы камнеобразования.
DOI: 10.7868/S0044450215030238
Мочекаменная болезнь (МКБ) — это нарушение обмена веществ, характеризующееся формированием конкрементов, т.е. плотных образований (от лат. сопсгетепШт — скопление, срастание) в почках и органах мочевыделительной системы [1]. История изучения маркеров МКБ весьма длительна [2], и интерес к этой проблеме неуклонно растет (рис. 1). Основная доля публикаций, по-
священных различным аспектам МКБ, приходится на узкоспециализированные медицинские журналы, такие как The Journal of Urology, Urology, European Urology Supplements. Разнообразие научных изданий по данной проблеме подчеркивает ее актуальность (рис. 2).
Почти 40% урологических заболеваний относятся к МКБ, и в последние годы отмечена тен-
4000 г
3500 -
3000 -
« s
Й 2500 -
и К
% 2000 -с
§ 1500 -к
1000 -
500 -
Jp Jf stp С? ф ^ ЧУ* ^ ^ ^ ^ ^ ^ -ХУ
Год
^ сч°1 .Л Л Л
Рис. 1. Число публикаций, посвященных исследованию мочи, за два последних десятилетия согласно данным Екеу1ег.
483 3*
The journal of pediatric urology ■
The journal of pediatrics
\
Journal of crystal , growth
The journal of emergency medicine
The american jourr medicine
American joi kidney disi
Clinica chimica
Urologic clinic of Noj America
The journal of pediatric surgery
The journal of urology
1
European urology
European urology supplements
Рис. 2. Научные издания, рассматривающие проблемы, связанные с МКБ.
денция к ее росту [1, 2]. Обсужден [3] механизм процесса камнеобразования. Весьма долго МКБ может протекать бессимптомно. Выявить возникновение МКБ на ранней стадии возможно с помощью биохимического анализа мочи [3—5]. Моча — сложный по составу раствор благодаря повышенному солевому фону и присутствию органических веществ. Наиболее распространены кальциевые камни (около 65% всех камней) [3]. Оксалат и фосфат кальция представляют собой серо-черные, реже белые камни малого диаметра (<1 см). Если в моче имеется значительное количество цитрат-ионов, способных вступить в конкурирующие взаимодействия, оксалатный камень не образуется; уравнение (1). Образованию фосфатно-кальциевых камней способствует низкий уровень рН. Присутствие заметного количества ионов магния снижает вероятность камнеобразования такого типа; уравнение (2). Для формирования кальциевых камней благоприятны такие факторы как значение рН < 7, высокое содержание ионов кальция, оксалата, фосфата, низкое содержание ионов цитрата и магния.
Ca
2 +
+ C2O4-
CaC2O41
3Ca2+ + 2C3H5O ( COO )3-
:Ca3 [ C3H5O ( COO)
3j2>
Ca2 + + H+ + PO3 Mg2+ + H+ + po3 -
CaHPO4l MgHPO4.
(1)
(2)
Образованию уратных камней способствует повышенное содержание мочевой кислоты и ее солей — уратов, что может быть спровоцировано чрезмерным употреблением мяса и рыбы, богатых пуриновыми основаниями. При этом у пациентов наблюдается малый объем суточной мочи с низким значением рН. Гораздо реже встречаются карбонатные, цистиновые, ксантиновые и другие камни [6—8]. Обычно при МБК обнаруживается не один вид камня, а смесь. Так, ураты встречаются в смеси с кальциевыми камнями или со струви-тами, представляющими собой длинные слоистые ветвеобразные камни [5]. На скорость роста кристаллов влияют присутствующие в моче про-
моторы и ингибиторы камнеобразования (табл. 1).
В одной из первых публикаций [9], посвященных выявлению маркеров МКБ, описана необходимость измерения содержания кальция в плазме крови, а также контроля ионов кальция и фосфата в суточной моче. Позднее для оценки возможности возникновения МКБ предложено использовать различные соотношения концентраций ионов кальция/цитрата и кальция/магния. Идея математической обработки полученных данных по содержанию камнеобразующих солей и кислот в моче для обоснования диагноза подкреплена компьютерными программами SUPERSAT EQUIL, JESS, SEQUIL [10]. В рабочее поле программы вводят концентрации определяемых компонентов мочи и по указанным соотношениям получают информацию о возможном процессе камнеобразовании.
В 1980-е гг. предложена методика оценки риска возникновения МКБ, так называемые "индексы Тизелиуса". Она включает 7 параметров: объем, рН, содержание ионов кальция, магния, оксалата, цитрата, фосфата [11]. Чем больше индекс Тизели-уса, тем больше вероятность камнеобразования. Практически в это же время предложена альтернативная методика, по которой в моче вместо фосфата определяют урат [12]. Показано, что существует строгая корреляция между результатами обеих методик.
При диагностике МКБ предложено [13] определять лишь два параметра: содержание ионов кальция и оксалата, а в пособии [1] отмечено, что для полноты заключения необходимо знать и уровень креатинина — одного из конечных продуктов белкового обмена в организме, позволяющего судить о состоянии почек и мышечной системы человека.
Риск возникновения МКБ возрастает при снижении содержания стабилизаторов формирующейся коллоидной системы — пересыщенного раствора мочи [14]. Основным таким стабилизатором является белок Тамма—Хорсфалла (БТХ), представляющий собой гликопротеин с молекулярной массой 1.42 х 106 D, состоящий из 616 аминокислотных остатков. Он присутствует в моче здоровых людей в виде мономеров диаметром ~200 нм. У лиц, страдающих МКБ, белок полиме-ризуется в частицы размером порядка микрона. При недостатке этого белка в моче ионы-камне-образователи агрегируются в микро- (<10 мкм), а затем и в более крупные кристаллы (>50 мкм). При избытке БТХ его полимеры становятся ядром-затравкой для камнеобразования. Диапазон концентраций БТХ в моче здорового человека довольно узок (20—70 мг в сут) [14].
Таким образом, на начальную стадию МКБ могут указывать определенные концентрации ингибиторов и промоторов камнеобразования в мо-
Таблица 1. Компоненты мочи, влияющие на комплек-сообразование
Функция Компонент Медицинское заключение
Промотор Кальций Гиперкальцийурия
Аммоний Гипераммонийурия
Оксалат Гипероксалурия
Фосфат Гиперфосфатурия
Урат Гиперурикурия
Ингибитор Магний Гипомагнийурия
Цитрат Гипоцитратурия
че, их соотношения, а также содержание и форма БТХ в моче. Кроме того, для общей оценки состояния мочеполовой системы необходимо знать концентрацию креатинина, а также уровень кислотности и плотность мочи.
Подготовка пробы к анализу достаточно проста, так как растворенные аналиты легко экстрагировать или определять непосредственно в моче при ее разбавлении [5, 8]. Одним из важнейших этапов анализа является отбор образца и его хранение. Для выявления маркеров МКБ используют мочу, собранную пациентом в течение 24 ч в обычном питьевом режиме. Диурез (объем суточной мочи) составляет обычно 1—2 л [15]. Чтобы избежать разрушения компонентов мочи при хранении, используют различные приемы, адаптированные к выбранному способу анализа (ионный состав, микробиологические/бактериологические, гормональные исследования): охлаждение, замораживание, а также добавки кислот, оснований, формальдегида, толуола и тимола в качестве консерваторов [16, 17]. Для исследования ионного состава пробу достаточно охладить. Доказано даже, что ионный состав мочи, оставленный на хранение в течение 5 лет при —70°С, меняется всего на 5% [17].
К тест-методам, используемым при анализе мочи, относят методы, основанные на ферментативных реакциях. Реагентные полоски, изготовленные из специальных волокнистых материалов, могут быть предназначены как для определения отдельных показателей (монофункциональные), так и для комплексного исследования с чередованием реа-гентных зон (полифункциональные) [15]. Среди достоинств таких методов — простота и экспрессность анализа, однако результаты часто бывают завышенными из-за возможных перекрестных реакций. Описан [18] тест-метод определения оксалата в моче с использованием оксалатной оксидазы и аскорбатной оксидазы, иммобилизованными на внутренней поверхности алкилированных по-
лимерных трубочек. Метод зарекомендовал себя как для исследовательских задач, так и для рутинного анализа мочи.
Есть публикации по определению содержания компонентов мочи с использованием ионселектив-ных электродов. Однако известно, что из-за конкуренции многих ионов, присутствующих в моче, данные для конкретного аналита могут быть завышены или занижены. В связи с этим состав мембранных систем для сенсоров постоянно совершенствуется. Так, для определения кальция в моче предложен [19] миниатюрный датчик, обладающий линейным откликом в системе электролит—мембрана—диэлектрик—полупроводник, что подтверждается как в растворах хлорида кальция, так и в различных образцах мочи.
Помимо больших концентраций неорганических ионов, в моче присутствуют органические компоненты, способные оседать и накапливаться на поверхности мембраны, что приводит к искажению результатов и недолговечности сенсоров. Предложено [20] очищать мочу от органических компонентов с помощью твердофазной экстракции перед исследованием ее с помощью ионсе-лективного электрода. При использовании этого приема показания сенсоров стабильны, датчики служат долго.
Интересные результаты получают с применением не только отдельных сенсоров, но и массивов электродов — мультисенсорных систем. Таким образом успешно определено содержание креатинина в моче. Данные от массива потенцио-метриче
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.