Kwas fosforowy a kamienie moczowe

W składzie niektórych napojów gazowanych, np. typu cola, znajduje się kwas fosforowy. Tymczasem spożywanie napojów zawierających ten związek może być czynnikiem ryzyka rozwoju infekcyjnych kamieni moczowych – uważają badacze z polskiego zespołu.

Publikacja na ten temat, napisana pod kierunkiem prof. Jolanty Prywer z Instytutu Fizyki Politechniki Łódzkiej, ukazała się w czasopiśmie „Scientific Reports”.

– Z badań tych wynika również, że kwas fosforowy może też powodować szybsze narastanie kolejnych warstw kamienia moczowego u osób, które mają już w drogach moczowych kamień niezwiązany z infekcją bakteryjną – podsumowuje szefowa zespołu.

Kamica moczowa – choroba, która dotyka od 1 do 20 proc. populacji – charakteryzuje się powstawaniem w układzie moczowym krystalicznych złogów. Istnieje kilka rodzajów kamieni moczowych (nazywanych też kamieniami nerkowymi), które różnią się budową i patogenezą. Najczęściej spotykane są kamienie moczowe zbudowane ze szczawianu wapnia. Głównymi przyczynami ich powstawania są zaburzenia metaboliczne, które zwykle dość dobrze poddają się leczeniu.

Zespół prof. Prywer zajmuje się jednak mniej rozpowszechnioną, ale trudniejszą w leczeniu grupą kamieni moczowych. – To infekcyjne kamienie moczowe, których powstawanie wiąże się z infekcją dróg moczowych wywołaną przez mikroorganizmy wytwarzające ureazę – tłumaczy prof. Jolanta Prywer.

Badaczka opowiada, że w ostatnich latach zaobserwowano intensywny wzrost zachorowań na infekcyjną kamicę moczową, szczególnie w krajach wysoko rozwiniętych. Jej zespół chce się dowiedzieć dlaczego.

W najnowszej publikacji w „Scientific Reports” spośród wielu czynników środowiskowych, które mogą wpływać na rozwój kamieni moczowych polscy badacze (z PŁ, UŁ i UHP w Częstochowie) wzięli na warsztat kwas fosforowy, który obecny jest choćby w składzie niektórych bezalkoholowych napojów gazowanych (zwłaszcza tych typu cola). Kwas fosforowy służy tam jako konserwant i substancja nadająca kwaśny smak.

Badacze zadali sobie pytanie, czy spożywanie napojów zawierających kwas fosforowy może być czynnikiem ryzyka rozwoju infekcyjnej kamicy moczowej.

Prof. Prywer tłumaczy, że infekcyjne kamienie moczowe to znacznie to trudniejszy problem, niż kamienie metaboliczne. Powszechnie stosowane kruszenie infekcyjnych kamieni w układzie moczowym – np. ultradźwiękami – nie jest równoznaczne z całkowitym wyleczeniem, ponieważ nie likwiduje przyczyn powstawania kamieni moczowych. W przypadku tego rodzaju kamieni nie wystarczy też wyeliminować samej infekcji.

Mikroorganizmy mogą bowiem przetrwać w już uformowanym kamieniu, wbudowując się w jego strukturę. – Kiedy kamienie są kruszone, na przykład za pomocą wysokoenergetycznych fal ultradźwiękowych, mikroorganizmy są uwalniane do dróg moczowych, co powoduje nawrót choroby po leczeniu nawet w 60 proc. przypadków – opisuje prof. Prywer.

– W przypadku nieleczonego zakażenia dróg moczowych, infekcyjne kamienie rosną bardzo szybko, wypełniając miednicę i kielichy nerkowe. Tworzenie zakaźnych kamieni moczowych o znaczeniu klinicznym zajmuje od 4 do 6 tygodni. Pozostawienie tego rodzaju kamieni bez leczenia w 50 proc. przypadków może prowadzić do utraty nerki i w 25 proc. nawet do śmierci w ciągu 5 lat – podaje statystyki prof. Prywer.

– W artykule w „Scientific Reports” dyskutujemy o wpływie kwasu fosforowego na zarodkowanie i wzrost kryształów struwitu, które są głównym komponentem infekcyjnych kamieni moczowych – podsumowuje badaczka. Kryształy struwitu wzrastać mogą w układzie moczowym pod wpływem bakterii produkujących ureazę. Ureaza – bakteryjny enzym – rozkłada mocznik, obecny w moczu zdrowego człowieka, zapoczątkowując kaskadę reakcji chemicznych prowadzących do krystalizacji struwitu i innych komponentów infekcyjnych kamieni moczowych.

Zastosowany układ eksperymentalny odtwarza warunki naturalnie panujące w organizmie ludzkim w czasie zakażenia bakteriami z rodzaju Proteus. W modelu tym eksperyment prowadzony jest w temperaturze 37 st. C w środowisku sztucznego moczu, w którym zawartość mineralnych składników odpowiada stężeniu dobowemu w moczu zdrowego człowieka.

W ramach eksperymentu zbadano cztery stężenia kwasu fosforowego. Kwas fosforowy o wysokim stężeniu obniża pH moczu do poziomu zabójczego dla bakterii. W tych warunkach bakterie nie byłyby więc w stanie doprowadzić do krystalizacji struwitu, a przez to – tworzenia się kamieni moczowych. To by była pozytywna wiadomość dla osób lubiących bąbelki. Jednak badacze sami mają wątpliwości, czy ich układ – badany w warunkach laboratoryjnych – da się odtworzyć w żywym organizmie – przy nieustannym przepływie moczu. Według nich trudno by było utrzymać aż tak niskie pH moczu.

Bardziej prawdopodobne są – zdaniem prof. Prywer – kolejne scenariusze, według których kwas fosforowy w moczu ma stężenie mniejsze i nie powoduje obniżenia pH moczu do poziomu bakteriobójczego. – A jeśli mamy pH moczu, które nie jest bakteriobójcze, to im wyższe stężenie kwasu fosforowego, tym wcześniej rozpoczyna się proces krystalizacji struwitu, co oczywiście nie jest efektem korzystnym – opisuje rozmówczyni PAP.

Wyniki badań pokazują również, że ilość krystalizującego struwitu nieznacznie wzrasta wraz ze wzrostem stężenia kwasu fosforowego. Dodatkowo w obecności kwasu fosforowego, zwłaszcza dla wyższych – choć jeszcze niebakteriobójczych – stężeń tego kwasu, powstają kryształy struwitu w postaci dużych dendrytów. A to nie jest efektem korzystnym, ponieważ mogą one uszkadzać nabłonek dróg moczowych, bo mają nieregularne kształty i ostre krawędzie.

Wszystkie te efekty kwasu fosforowego są możliwe w przypadku zakażenia dróg moczowych bakteriami ureazo-dodatnimi.

Kiedy jednak takich bakterii brak w układzie moczowym, to kwas fosforowy nie powoduje już krystalizacji struwitu. Jest jednak inny problem, na który zwracają uwagę badacze. A mianowicie, co się dzieje, gdy pacjent ma już kamień moczowy zbudowany na przykład z kryształów szczawianu wapnia, niezwiązany z zakażeniem dróg moczowych bakteriami ureazo-dodatnimi.

– W tym przypadku, w kontekście badań przedstawionych w naszym artykule, na powstawanie i wzrost kamienia moczowego miałyby wpływ trzy czynniki: infekcja dróg moczowych, podwyższony poziom kwasu fosforowego w moczu oraz obecność kamienia moczowego – opisuje prof. Prywer.

I dodaje, że w takiej sytuacji jest bardzo prawdopodobne, że za sprawą obecności kwasu fosforowego istniejący kamień moczowy może szybciej narastać. Wynika to z faktu, że powierzchnia kamienia moczowego jest zwykle porowata, co sprzyja przyleganiu bakterii, które mogą stać się centrami zarodkowania kolejnych warstw kamienia moczowego.

– Ogólnie można więc powiedzieć, że spożywanie napojów bogatych w kwas fosforowy może być czynnikiem ryzyka rozwoju infekcyjnych kamieni moczowych, a w przypadku pacjenta z istniejącym w drogach moczowych kamieniem nieinfekcyjnym, kwas fosforowy może powodować szybsze narastanie kolejnych warstw tego kamienia – podsumowuje prof. Prywer.