Внесок ІЧ-спектроскопії в аналіз сечових каменів у Медірексі, a. з.
Анотація:
Інфрачервона (ІЧ) спектроскопія дає можливість відносно точного та надійного аналізу хімічного складу сечових каменів, що є необхідною передумовою належного консервативного лікування та попередження рецидивів. У 2016 році ми проаналізували цей метод у Medirex, a. с., 812 каменів. У нашій групі ми зафіксували значне переважання чоловіків над жінками (2,3: 1). Сечокам’яна хвороба в основному вражає вікову категорію від 30 до 69 років, а пік - у віці 60-69 років. У нашій когорті найпоширенішими виявились ураган у 28% випадків, двокомпонентний вівеліт - ведделіт у 23%, трикомпонентний вівеліт - ведделіт - апатит у 14% та однокомпонентний урицит у 13%. Про інші типи сечових каменів повідомляється значно рідше. Впровадження методології ІЧ-спектроскопії значно покращило аналіз сечових каменів.
Ключові слова: сечокам’яна хвороба, сечовий камінь, ІЧ-спектроскопія
* Усі таблиці, графіки та малюнки, які є частиною статті, можна знайти у вкладеному PDF-файлі в кінці дослідження.
Вступ
Сечокам’яна хвороба є поширеним захворюванням у промислово розвинених країнах у всіх вікових групах, і відносно високий відсоток пацієнтів схильний до рецидивів. Утворення накипу в сечі є результатом багатоетапного процесу, в якому порушується баланс між факторами, що дозволяють солям сечі кристалізуватися, і факторами, що її гальмують.
Сечокам’яна хвороба виникає внаслідок порушення обміну речовин, інфекції сечовивідних шляхів або в результаті морфологічних та функціональних змін в сечовидільній системі. Консервативне лікування, а також профілактика рецидивів полягає у лікуванні метаболічних розладів, які могли спричинити або сприяти утворенню сечових каменів. Тому великий акцент у лікуванні та профілактиці рецидивів сечокам’яної хвороби приділяється точному визначенню хімічного складу сечових каменів (1).
Мокрий шлях аналізу, який базується на хімічних доказах окремих функціональних груп та іонів, що містяться в сечовому камені, дає багато хибнопозитивних та помилково негативних результатів. Він є дуже ненадійним і тому не прийнятий Європейською асоціацією урології (EAU) як метод визначення хімічного складу сечових каменів (2).
Інфрачервона (FT-IR) спектроскопія - метод, рекомендований цією асоціацією як фізичний метод ідентифікації окремих компонентів сечових каменів. Його справедливо вважають золотим стандартом серед доступних у лабораторії методів за його точність, надійність та швидкість виконання (2,3). Це неруйнівний аналітичний метод, при якому зразок не пошкоджується аналізом, але надає інформацію про його склад.
Суть ІЧ-спектроскопії полягає у взаємодії інфрачервоного випромінювання з досліджуваною масою. У випадку поглинання фотонів ми говоримо про поглинаючу інфрачервону спектроскопію. Енергії інфрачервоних фотонів (1-60 кДж/моль) недостатньо для збудження електронів на молекулярних орбітах, але достатньо для зміни вібраційного та обертального стану молекули. Отримані значення коливальних енергій пов’язані з міцністю хімічних зв’язків, молекулярною геометрією, вагою ядер і служать для ідентифікації молекулярної структури речовини.
ІЧ-спектроскопія надає інформацію про напівкількісне або кількісне представлення основних і другорядних компонентів сечового каменю (4).
Відомо близько 40 речовин, які можуть входити до складу сечокам’яної хвороби. Наведено склад та назви сечових каменів в таблиці 1(5).
Методологія
FT-IR аналіз вимагає приготування таблетки діаметром 13 мм, яка утворюється змішуванням тонкодисперсного порошку каменю (0,1 - 0,5 мг) із сухим бромідом калію - KBr (приблизно 200 мг). Суміш переробляють у спеціальній формі під тиском близько 500 МПА у прозору таблетку KBr. Після введення в кюветотримач спектрометра Nicolet iS10 (Thermo Scientific Inc.) вимірюється ІЧ-спектр в діапазоні від 4000 до 400 см-1 (32 сканування), а повітря вимірюється як фон спектра (64 скани - порожній).
Інтерферограми невідомих зразків обробляли за допомогою OMNIC9 SW (Thermo Scientific Inc.), а отримані дані порівнювали з еталонним спектром доступної бібліотеки (Kidney Stone Library-Basic, Kidney Stone coded - Nicolet CZ, s. R. O.).
Результат автоматичного порівняння для ідентифікації спектру був представлений як набір варіантів з найбільшим збігом, імовірністю певного результату, з 99% і вищими ймовірностями, що вказують на ідеальне збіг між невідомим та еталонним спектрами. У кожному випадку ми візуально порівняли вибрані спектри використаної бібліотеки із зразком та видали остаточний результат у вигляді відсотка окремих компонентів сечового конкременту.
Результати
У 2016 році ми проаналізували 812 каменів за допомогою ІЧ-спектроскопії, з яких 24 (3%) були від тварин. З 788 зразків людського походження одним був конкремент зі стільця немовляти, інші - сечовиділення. У 7 пацієнтів не вдалося дати результат з різних причин (мало матеріалу, втручання).
Ми проаналізували в середньому 67,6 зразків на місяць, найбільше в листопаді (92 зразки), найменше в серпні (65 зразків). Ми помітили значну різницю між статями в нашій групі. Чоловіки (552 сечокам'яні камені - 70%) мали значну перевагу перед жінками (236 сечокам'яних каменів - 30%). Ця гендерна різниця виявляється у кожному місяці 2016 року (графік 1), Як і у всіх вікових групах старше 30 років, він менш виражений у молодших вікових групах (графік 2).
Ми зафіксували збільшення захворюваності сечовими каменями у віковому діапазоні 30 - 69 років. Найбільш представленою віковою групою є категорія пацієнтів від 60 до 69 років. Наймолодшим пацієнтом був 2-річний хлопчик із сечовим каменем, найстаршим пацієнтом у нашій групі була 91-річна жінка. Показано віковий розподіл у нашій когорті разом із відмінностями між статями на графіку 2.
Показано виникнення окремих видів сечових каменів у нашій групі разом із частотою їх виникнення таблиця 2.
Найбільш поширеною знахідкою були однокомпонентні сечові камені - 354 пацієнти (45%). Ми реєстрували двокомпонентні камені у 263 пацієнтів (34%), трикомпонентні камені в 162 випадках (21%) і більше трьох компонентів у 1 пацієнта (0,1% - таблиця 2).
У однокомпонентних каменів ми найчастіше діагностували уевеліт - 28%. Другим за поширеністю сечовим каменем був камінь сечової кислоти (13%). Ми зареєстрували чистий ведделіт лише у 1% пацієнтів. Інші склади однокомпонентного бетону були рідкісними. Показані ці рідкісні типи разом із кількістю та відсотком в таблиці 2.
Найпоширенішим двокомпонентним сечовим каменем був вівеліт - ведделіт, у 23% випадків. Крім того, ми порівняно часто спостерігали поєднання вівеліту - урициту у 3%, вівеліту - апатиту у 2,5% та геліту - струвіту у 2% пацієнтів. У 3% пацієнтів ми діагностували двокомпонентний камінь з іншим, більш рідкісним хімічним складом - таблиця 2.
У випадку з трикомпонентними бетонами найпоширенішим хімічним складом був вівеліт - ведделіт - апатит, у 14% випадків. Поєднання вівеліт - ведделіт - георгін було набагато рідше (2%). Ми спостерігали різний склад трикомпонентного сечового каменю у 5% пацієнтів - показані окремі потрійні комбінації разом із відсотком в таблиці 2.
Ми діагностували більше трьох компонентів лише в одному випадку - це була 36-річна жінка, і сечовий камінь мав склад, коли вевеліт - ведделіт - апатит - струвіт. В одному із вже згаданих випадків камінь не надходив із сечовивідних шляхів, але це був копроліт у двомісячного немовляти. Його хімічний склад був визначений як тригідрату дицитрату тетрагідрату. ІЧ-спектроскопія також дозволяє ідентифікувати артефакти. При аналізі сечових каменів ми виявили в окремих випадках спектри, характерні для цегли та сировини для кераміки. Ми проаналізували сечові камені тварин у 24 випадках (3% від усіх зразків). Собака походила з 22 сечових каменів, одного від кролика та одного від кота.
За хімічним складом сечових каменів у собак найчастіше зустрічався струвіт (5 випадків - 23%) разом із двокомпонентним оксалатним каменем - вівелітом - ведделітом (також 5 випадків - 23%). Крім того, у трьох випадках (14%) ми зафіксували трикомпонентну конкрецію, коли вівеліт - ведделіт - апатит та двокомпонентний камінь у складі струвіт - георгін. У двох випадках (9%) був чистий цистиновий камінь та двокомпонентний камінь, що складається із струвіту та апатиту. Він показує окремі типи сечових каменів у собак разом із відсотком графік 3.
Один зразок сечового каменю (100% карбонат кальцію - кальцит або ватерит) походить від кролика і один від кота (трикомпонентний вівеліт - ведделіт - апатит).
Обговорення
Заміна застарілого методу вологого аналізу сечових каменів за допомогою ІЧ-спектроскопії принесла значний прогрес у цьому аналізі. ІЧ-спектроскопія вдосконалила аналіз каменів, дозволила ідентифікувати декілька компонентів у багатокомпонентних сечових каменях разом із їх процентним вмістом, виявити ті типи каменів, які неможливо було ідентифікувати за старим методом аналізу (карбонат кальцію), захоплення нетипових та рідкісних сечові камені (білкові камені). Однак ІЧ-спектроскопія має свої межі: точність аналізу може змінюватися залежно від типу конкременту, його складу та присутності домішок. Навіть результат не є надійним, якщо компонент присутній у томі Наш веб-сайт використовує файли cookie. Вони використовуються, наприклад, для аналізу відвідуваності цього веб-сайту або для подальшого вдосконалення сайту за допомогою анонімної статистики та персоналізації реклами.
Переглядаючи веб-сайт, ви погоджуєтесь з принципами захисту персональних даних та використання файлів cookie. Я згоденПолітика конфіденційності