Получены новые данные об образовании камней в почках

Обычно до того момента, когда камни в почках неожиданно провоцируют развитие у человека мучительной почечной колики, по причине которой больного часто незамедлительно госпитализируют в стационар, он не знает о своем заболевании. Ежегодно только в США более 1 млн. человек обращаются за медицинской помощью из-за наличия камней в почках, или так называемого нефролитиаза. Согласно данным Национального Информационного Центра Почечных и Урологических Заболеваний (National Kidney and Urologic Diseases Information Clearinghouse, США), ежегодно стоимость лечения этих больных превышают 2,1 млрд. долларов США.

Накопление твердых минералов, блокирующих почечные канальцы и мочеточники, происходит в течение длительного периода времени, превышающего недели и даже месяцы. Получение дополнительных сведений о том, как происходит формирование камней в почках человека, может помочь создать ранние методы диагностики нефролитиаза и предотвратить рецидивы заболевания после литотрипсии (неинвазивного метода удаления камней с помощью применения ультразвуковых волн) или хирургического лечения.

Эксперименты, проведенные на плодовой мушке Drosophila melanogaster, расширили существующие представления о формировании камней в почках в течение короткой жизни мушки и позволили установить важнейшую роль цинка в развитии этого заболевания у насекомых и человека. Доктор Томас Чи (Thomas Chi), клинический инструктор из Калифорнийского Университета в Сан-Франциско (University of California, San Francisco, США), представил результаты этих экспериментов на конференции 54th Annual Drosophila Research Conference Американского Общества Генетики (Genetics Society of America), проходившей с 3 по 7 апреля 2013 г. в Вашингтоне.

«За последние двадцать лет подходы к лечению пациентов с нефролитиазом не изменились. В то время как хирургических методы лечения этих больных, включая литотрипсию, активно совершенствовались, возможности специалистов предотвращать образование камней в почках или препятствовать их повторному формированию после лечения остаются ограниченными», - говорит доктор Чи.

Исследуя дрозофил, генетически предрасположенных к образованию камней, ученые могут установить причины развития нефролитиаза. Они могут проводить на насекомых скрининг лекарственных препаратов и изучать различные терапевтические подходы, включая исследование разных генов, препятствующих процессу формирования камней. У мух возникают камнеподобные массы фосфора и кальция, напоминающие своим внешним видом маленькие камни в почках человека. Формирование камней происходит в мальпигиевых сосудах мухи, которые являются аналогом извитых канальцев, являющихся составной единицей человеческой почки.

Формирование камней в почках является примером «эктопической кальцификации», при которой гидроксиапатит кальция, компонент здоровых костей и зубов, образуется в других частях организма. Понимание процессов, лежащих в основе формирования камней в почках, может помочь изучить механизм эктопической кальцификации, происходящей в других частях организма, например, в коронарных артериях.

Во многих моделях нефролитиаза на животных для индукции заболевания применяется антифриз этиленгликоль. Очевидно, что развитие заболевания в человеческом организме происходит в результате действия других факторов. Однако в выделительной системе дрозофил с мутацией гена, кодирующего фермент ксантин дегидрогеназу, формируются камни, схожие с камнями в почках человека, насыщенные гидроксиапатитом кальция.

Доктор Чи и его коллеги использовали модель заболевания на дрозофилах, чтобы определить гены, ингибирование экспрессии которых предотвращает или замедляет процесс образования камней в почках. Ученые тщательно изучили более 80 генов, так или иначе участвующих в процессе формирования камней в почках, а затем сократили число генов-кандидатов до менее десятка. Выяснилось, что гены, ассоциированные с транспортом цинка, играют ключевую роль в образовании камней в почках, что подчеркивает значимость этого микроэлемента в процессе.

Ученые разработали визуальный метод наблюдения за образованием камней. Они пометили гидроксиапатит кальция флюоресцирующим бисфосфонатом – лекарственным препаратом, применяемым для лечения пациентов с остеопорозом. Разработанный метод позволяет увидеть мельчайшие зеленые мерцающие шарики в выделительной системе дрозофил, представляющие собой «зачатки» будущих камней в почках.

Доктор Чи считает, что такие «кальсифицированные наночастицы» у мушки могут быть эквивалентом первого признака развития нефролитиаза у человека – бляшек Рэндалла.

Транспорт цинка играет значимую роль в процессе формирования наночастиц. «Цинк принимает участие в большом количестве физиологических процессов. Мы не утверждаем, что создание дефицита цинка в организме станет эффективным подходом к лечению пациентов с камнями в почках. Но если мы каким-либо методом научимся контролировать концентрацию цинка в микроокружении на ключевой стадии формирования камней, то этот способ может стать основой нового эффективного терапевтического подхода к лечению пациентов с нефролитиазом», - считает доктор Чи.

Ученые надеются, что результаты их исследования помогут создать новые методы лечения пациентов с нефролитиазом. Если специалисты смогут предотвратить образование камней в почках, они избавят тысячи людей от необходимости подвергаться хирургическому лечению.

По материалам Genetics Society of America