Патогенез образования камней

Причиной образования камней в почках обычно служит нарушение тонкого баланса, механизм которого заключается в следующем. С одной стороны, почки должны сохранить воду в организме, но они должны также обеспечить выведение веществ, обладающих низкой растворимостью. Между этими противоположными требованиями должно сохраняться равновесие при адаптации организма к опре­деленному сочетанию рациона, климата и физической активности. Эта проблема в некоторой степени смягчается тем, что в моче содержатся вещества, угнетаю­щие кристаллизацию солей кальция, и другие вещества, связывающие кальций, вызывая образование растворимых комплексов. Но эти защитные механизмы несовершенны. Когда моча вследствие чрезмерного их выведения перенасыщает­ся нерастворимыми веществами и/или из-за того, что в организме сохраняется слишком много воды, могут начаться образование и рост кристаллов и их агре­гация, ведущая к образованию камня.

Перенасыщение. Рассмотрим раствор, который находится в равновесии с кристаллами оксалата кальция. Продукт химических взаимодействий кальция и ионов оксалата в таком растворе носит название продукта равновес­ной растворимости, поскольку он является продуктом активности, уникальной для состояния равновесия. Если удалить кристаллы и добавить в рас­твор кальций или оксалат, то количество обладающего активностью продукта возрастает, но раствор будет оставаться прозрачным; новые кристаллы образо­вываться не будут. Такой раствор считается метастабильно перена­сыщенным. Если в него добавить еще некоторое количество кристаллов оксалата кальция, то размер их будет увеличиваться. В конечном итоге количе­ство активного продукта достигнет критического уровня, при котором начинается самопроизвольное развитие твердой фазы. Этот уровень носит название верх­него предела метастабильности, или образования про­дукта. Для образования камней в мочевых путях необходимо, чтобы моча име­ла такой состав, активность которого в среднем выше активности продукта рав­новесной растворимости. Для стойкого существования камней требуется средняя активность продукта, по меньшей мере равная активности продукта равновесной растворимости. В общем существует единое мнение относительно того, что чрез­мерное перенасыщение представляет собой фактор, общий для образования большинства камней.

Кальций, оксалат и фосфат образуют многие стабильные растворимые комп­лексы между собой и с другими содержащимися в моче веществами, такими как цитрат. В результате этого значения активности их свободных ионов намного ниже значений их химической концентрации, и эта активность может быть изме­рена только непрямыми методами. Снижение такой группы в комплексе как цит­рат, может увеличить активность ионов, не изменяя на измеримую величину общее содержание кальция в моче. Перенасыщение мочи можно увеличить по­средством гипогидратации или гиперэкскреции кальция, оксалата или фосфата. Перенасыщение мочи цистином или солями мочевой кислоты также происходит при гиперсекреции этих веществ или при большом объеме мочи. Величина рН мочи также может играть важную роль; фосфат и соли мочевой кислоты — это соли слабых кислот, которые легко диссоциируют при физиологических пределах рН мочи. Щелочная моча содержит больше уратов и диссоциированного фосфата, благоприятствуя выпадению в осадок мочекислого натрия, фосфата октокальция и апатита. При рН мочи <:5,5 преобладают кристаллы солей мочевой кислоты (рК 5,47), в то время как кристаллы фосфата встречаются редко. С другой сто­роны, растворимость оксалата кальция не меняется при изменениях рН мочи. Измерения степени перенасыщения в образце суточной мочи дают средние значе­ния, что, вероятно, способствует недооценке риска выпадения осадка. Преходя­щая гипогидратация или всплески сверхсекреции, возникающие после приема пищи, могут значительно повысить средний уровень рН.

Образование ядер кристаллизации. Гомогенное образование ядер кристаллизации. В моче, перенасыщенной оксалатом кальция, эти два иона соединяются и образуют скопления ионов. Чем выше степень пере­насыщения, тем крупнее и многочисленнее эти скопления. Самые маленькие скопления ионов в конце концов рассеиваются из-за того, что внутренние силы взаимодействия, удерживающие их вместе, слишком слабы для того, чтобы пре­одолеть беспорядочную тенденцию ионов разойтись друг с другом. Скопления более 100 ионов могут оставаться стабильными, поскольку силы, притягивающие их друг к другу, уравновешивают силы, направленные на отрыв ионов с поверх­ности их скоплений. После того как установится стабильное состояние скоплений ионов, может начаться рост ядер кристаллизации при перенасыщении раствора, значительно ниже того, которое было необходимо для создания этих ядер. Про­дукт образования характеризует ту точку, при которой число стабильных ядер кристаллизации становится настолько большим, что его достаточно для образо­вания постоянной твердой фазы.

Гетерогенное образование ядер кристаллизации. Если в перенасыщенную мочу внести ядра кристаллов, сходных по строению с оксалатом кальция, то ионы кальция и оксалата в растворе будут связываться с поверхностью этих кристаллов точно так же, как они сделали бы это при нали­чии ядра кристалла самого оксалата кальция. Организованный рост одного кристалла на поверхности другого называется эпитаксиальным рос­том, а внесение в перенасыщенный раствор инородных ядер кристаллизации — гетерогенным образованием ядер кристаллизации. Крис­таллы мочекислого натрия и других солей мочевой кислоты и гидроксиапатита могут служить в качестве гетерогенных ядер, дающих возможность образования камней из оксалата кальция даже в тех случаях, когда степень перенасыщения мочи оксалатом кальция не превышает предела метастабильности.

Ингибиторы роста и агрегации кристаллов. Для того чтобы образовался камень, вызывающий появление соответствующих симптомов, стабильные ядра кристаллизации должны расти и агрегировать. В моче содержатся сильные ин­гибиторы этих процессов для кристаллов оксалата кальция и фосфата кальция, но не для кристаллов солей мочевой кислоты, цистина или струвита. Сильным ингибитором, который, по-видимому, более эффективен в отношении кристаллов фосфата кальция, чем в отношении кристаллов оксалата кальция, является не­органический пирофосфат. Другими содержащимися в моче ингибиторами могут служить гликопротеиды, в значительной степени угнетающие рост кристаллов оксалата кальция. Замедление роста кристаллов должно повысить предполагае­мый верхний предел метастабильности благодаря тому, что возникает помеха критическому росту и превращению скоплений ионов в стабильные ядра кристал­лизации. Результатом присутствия этих ингибиторов является очень медленный рост кристаллов в моче по сравнению с их ростом в простых солевых растворах и повышение верхнего предела метастабильности. Угнетать рост кристаллов или образование ядер кристаллизации может также находящийся в моче цитрат.