Un geolog, un microscopist și un medic pătrund într-un laborator unde împreună cu colegii lor din întreaga națiune, fac o descoperire care răstoarnă secole de gândire cu privire la natura și compoziția pietrelor de rinichi. Perspectiva principala a echipei, raportata in revista Scientific Reports, este ca pietrele la rinichi sunt construite in straturi bogate in calciu, care se aseamana cu alte mineralizari din natura, cum ar fi cele care formeaza recifele de corali sau apar in izvoarele calde, apeductele romane sau campurile petroliere subterane.
Cel mai important pentru sănătatea umană, cercetătorii au descoperit că pietrele la rinichi se dizolvă parțial și se regenerează din nou și din nou pe măsură ce se formează.
A human kidney stone from the Mayo Clinic.
Image provided by Mayandi Sivaguru, Jessica Saw from Bruce Fouke Lab, Carl R. Woese Institute for Genomic Biology, U. of I.
Acest lucru contrazice ideea larg acceptată că pietrele la rinichi sunt roci omogene care nu se dizolvă și sunt diferite de celelalte roci din natură, a declarat profesorul de geologie și microbiologie de la Universitatea din Illinois, Bruce Fouke, care a condus noua cercetare cu Jessica Saw, Clinica Mayo Clinica de Medicină și doctorat student la U. I; și Mayandi Sivaguru, director asociat al Carl Zeiss Laboratories de la Institutul Carl R. Woese pentru Biologie Genomică la U. I.
„Contrar ceea ce invata medicii in formarea lor medicala, am descoperit ca pietrele la rinichi sufera un proces dinamic de crestere si dizolvare, crestere si dizolvare”, a spus Fouke. „Asta inseamna ca intr-o zi s-ar putea sa intervenim pentru a dizolva complet pietrele chiar in rinichiul pacientului, ceea ce majoritatea medicilor de astazi ar spune ca este imposibil.
„În loc să fie niște bucăți cristaline fără valoare, pietrele la rinichi reprezintă o înregistrare de câteva minute a sănătății și a funcționării rinichiului unei persoane”, a spus el.
Constatarile au fost rezultatul de a studia pietrele mult mai indeaproape si cu o gama mai larga de tehnici de lumina si microscopie electronica decat au facut altii inainte, a spus Sivaguru, autorul principal al studiului care a condus activitatea de microscopie. Metodele includ polia luminoasă, contrastul de fază, polarizarea, confocarea, fluorescența și microscopia electronică, cu combinațiile recent inventate ale acestor instrumente și spectroscopia cu raze X.
Multe dintre aceste tehnici sunt utilizate în mod obișnuit în geologie și geobiologie, dar nu au fost utilizate pentru studierea mineralizărilor în organismele vii, cum ar fi pietrele la rinichi și pietrele de biliu care se formează în corpul uman, a spus Fouke. În special, utilizarea luminii ultraviolete, care face ca unele minerale și proteine să fluoresce la diferite lungimi de undă, a oferit o vastă comoară nouă de informații.
O tehnologie recent dezvoltată, microscopia cu rezoluție superioară Airyscan, a permis echipei să vizualizeze probele la o rezoluție de 140 nanometri, o expandare mult mai mare decât este posibil în mod normal cu ajutorul microscopiei luminoase.
Efortul a avut ca rezultat imagini spectaculoase, colorate ale istoriei creșterii interioare a pietrelor la rinichi, care dezvăluie că acestea sunt construite în straturi subțiri alternante de materie organică și cristale, întrerupte în locuri cu cristale interioare in expansiune.
În primele etape ale dezvoltării pietrelor rinichilor, cercetătorii au descoperit cum cristalele unei forme hidratate de oxalat de calciu aderă unul la celălalt, formând o groapă mare, neregulată. Straturile de materie organică și cristale se acumulează pe partea de sus a acestui miez interior, creând o cochilie exterioară. Pietrele continuă să se dizolve și să crească. Fiind capabil să vadă clar straturile pentru prima dată, a făcut posibilă recrearea acestei istorii geologice, a spus Fouke.
„În geologie, când vedeți straturi, înseamnă că ceva mai în vârstă este sub ceva mai tânăr”, a spus el. „Un strat poate fi depus pe parcursul unor perioade foarte scurte sau foarte lungi”.
Dar multe dintre straturi au fost întrerupte, dezvăluind că o parte din pietre – de obicei cristalele dihidratului interior – se dizolvă. Noi cristale de formă deshidratată de oxalat de calciu începuseră să crească din nou în aceste goluri.
Prin urmare, doar o singura stanca reprezinta o intreaga serie de evenimente in timp, care sunt critice pentru a descifra istoria bolii de piatra de rinichi, afirma Fouke.
Cercetătorii și medicii care studiază și tratează bolile renale vor avea acum nevoie să își regândească ipotezele de bază, a spus Saw.
„Înainte de acest studiu, sa crezut că o piatră de rinichi este doar un cristal simplu care devine mai mare în timp”, a spus ea. „Ceea ce vedem aici este ceva dinamic, piatra crește și se dizolvă, se dezvoltă și se dizolvă, este foarte bogată, cu multe componente, este foarte vie”.
Fouke, Saw și Sivaguru sunt afiliații Institutului Carl R. Woese pentru Biologie Genomică la U. I. Saw urmărește un doctorat. în fiziologia moleculară și integrativă la Illinois.
Clinica Mayo și Alianța Strategică a Universității Illinois pentru Tehnologia Bazată pe Sănătate, Clinica Mayo O’Brien Centrul de Cercetare pentru Urologie și Institutul Național de Aeronautică și Spațială Administrația Astrobiologie au susținut această cercetare.