Formation dynamics of phase and elemental composition of the oxalate-calcium nephrolithes

Abstract

BACKGROUND: Fundamental investigation of the issue how various factors influence on origin and behavior of the nephrolithiasis is very actual because of necessity of the information about of early diagnostic methods as well as a prognostication. So, the information about of formation dynamics of phase and elemental composition of oxalate-calcic nephrolithes pending of lifetime of one patient is useful.

AIM: The aim of the investigation is to obtain the information about of elemental composition as well as phase composition of the one patient nephrolithes formed pending of lifetime.

MATERIALS AND METHODS: In the paper the data of the careful investigation of the elemental and phase composition of the two nephrolithes ablated from one patient at different times are presented. First nephrolith had been ablated from the right kidney in the March of 2002 (patient was 41 years old), subsequently second that had been did from the left kidney in the December of 2019 (patient was 58 years old; the nephrolith was found in 2012). The study was carried out using mass spectrometry and atomic adsorption spectrometry with inductively coupled plasma, infrared spectroscopy, X-ray phase analysis, CHN/S analysis.

RESULTS: Both calculi were calcium oxalate, predominantly Vevellite structures. The chemical composition of the both nephrolithes is alike. They contain microimpurities of all essential as well as conditionally essential elements. Quantities of the toxic elements in the nephrolithes are identical too. Microquantities of the nitrogen and sulphur indicate a presence of amino acids and proteins in the nephrolithes structure.

CONCLUSIONS: The results indicate that the nephrolithes with invariable phase and elemental composition would be forming in the different kidneys of one patient pending of lifetime.

Keywords

oxalate-calcic nephrolithes / nephrolithiasis / elemental composition of the nephrolithes / essential elements / conditionally essential elements / mass spectrometry / atomic adsorption spectrometry / infrared spectroscopy / X-ray phase analysis / CHN/S analysis

References

[1] Prosyannikov MYu, Golovanov SA, Konstantinova OV, et al. Study of the urolithiasis problem in the scientific research institute of urology: history, present and prospects (actual speech of the head of the urolithiasis department 21.12.2018). Experimental & clinical urology. 2019;(1):70–76. (In Russ.) DOI: 10.29188/2222-8543-2019-11-1-70-76

[2] Просянников М.Ю., Голованов С.А., Константинова О.В., и др. Изучение проблемы мочекаменной болезни в НИИ урологии: история, настоящее и перспективы (Актовая речь заведующего отделом мочекаменной болезни 21.12.2018) // Экспериментальная и клиническая урология. 2019. № 1. С. 70–76. DOI: 10.29188/2222-8543-2019-11-1-70-76.

[3] Prosiannikov MY, Anokhin NV, Golovanov SA, et al. Urine stones of different chemical composition occurrence depending on the level of uricuria. Urology reports (St. Petersburg). 2020;10(2):107–113. (In Russ.) DOI: 10.17816/uroved102107-113

[4] Просянников М.Ю., Анохин Н.В., Голованов С.А., и др. Встречаемость мочевых камней различного химического состава в зависимости от уровня урикурии // Урологические ведомости. 2020. Т. 10, № 2. С. 107–113. DOI: 10.17816/uroved102107-113

[5] Golovanov SA, Sivkov AV, Drozhzheva VV, Anokhin NV. Metabolic risk factors and urinary stone formation. The first study: role of calciuria and uricuria. Experimental & clinical urology. 2017;(1): 52–57. (In Russ.)

[6] Голованов С.А., Сивков А.В., Дрожжева В.В., Анохин Н.В. Метаболические факторы риска и формирование мочевых камней. Исследование I: влияние кальцийурии и урикурии // Экспериментальная и клиническая урология. 2017. № 1. С. 52–57.

[7] Golovanov SA, Sivkov AV, Drozhzheva VV, Anokhin NV. Metabolic risk factors and formation of urinary stones. Study II: effects of phosphaturia and magnesium. Experimental & clinical urology. 2017;(2):40–46. (In Russ.)

[8] Голованов С.А., Сивков А.В., Дрожжева В.В., Анохин Н.В. Метаболические факторы риска и формирование мочевых камней. Исследование II: влияние фосфатурии и магнийурии // Экспериментальная и клиническая урология. 2017. № 2. С. 40–46.

[9] Golovanov SA, Sivkov AV, Polikarpova AM, et al. Metabolic risk factors and formation of urinary stones. Study III: effect of urine pH. Experimental & clinical urology. 2018;(1):84–91. (In Russ.) DOI: 10.29188/2222-8543-2018-9-1-84-90.

[10] Голованов С.А., Сивков А.В., Поликарпова А.М., и др. Метаболические факторы риска и формирование мочевых камней. Исследование III: влияние pH мочи // Экспериментальная и клиническая урология. 2018. № 1. С. 84–91. DOI: 10.29188/2222-8543-2018-9-1-84-90

[11] Golovanov SA, Sivkov AV, Prosyannikov MYu, Drozhzheva VV. Metabolic risk factors and urinary stone formation. Study IV: prediction of the chemical composition of the stone in vivo according to metabolic parameters. Experimental & clinical urology. 2018;(4): 54–63. (In Russ.)

[12] Голованов С.А., Сивков А.В., Просянников М.Ю., Дрожжева В.В. Метаболические факторы риска и формирование мочевых камней. Исследование IV: Прогнозирование химического состава камня in vivo по метаболическим показателям // Экспериментальная и клиническая урология. 2018. № 4. C. 54–63.

[13] Bortnikova S, Yurkevich N, Devyatova A, et al. Transfer of chemical elements in vapor-gas streams at the dehydration of secondary sulfates. Proceedings of the 16th International symposium on water-rock interaction, WRI 2019 and 13th International symposium on applied isotope geochemistry, 1st IAGC International conference. Tomsk, 2019 July 21–26 P. 05004. DOI: 10.1051/e3sconf/20199805004.

[14] Bortnikova S., Yurkevich N., Devyatova A., et al. Transfer of chemical elements in vapor-gas streams at the dehydration of secondary sulfates. Proceedings of the 16th International symposium on water-rock interaction, WRI 2019 and 13th International symposium on applied isotope geochemistry, 1st IAGC International conference. Tomsk, 2019 July 21–26. P. 05004. DOI: 10.1051/e3sconf/20199805004.

[15] Artamonova SYu, Ushnitskii VE, Troitsky DYu, et al. Chemical composition of surface water of the “crystal” site and uranium content in it in 2019. XVI Mezhdunarodnaya nauchnaya konferentsiya “Interehkspo Geo-Sibir. Nedropol’zovanie. Gornoe delo. Napravleniya i tekhnologii poiska, razvedki i razrabotki mestorozhdenii poleznykh iskopaemykh. Ehkonomika. Geoehkologiya”. Novosibirsk, 2020 April 20–24, 298–310 p. (In Russ.) DOI: 10.18303/B978-5-4262-0102-6-2020-030

[16] Артамонова С.Ю., Ушницкий В.Е., Троицкий Д.Ю., и др. Химический состав поверхностных вод объекта «Кристалл» и содержание в них урана в 2019 г. Материалы конференции: XVI Международная научная конференция «Интерэкспо Гео-Сибирь. Недропользование. Горное дело. Направления и технологии поиска, разведки и разработки месторождений полезных ископаемых. Экономика. Геоэкология». Новосибирск, 20–24 апреля 2020 г. С. 298–310. DOI: 10.18303/B978-5-4262-0102-6-2020-030.

[17] Shaverina AV, Tsygankova AR, Saprykin AI. A procedure of ICP-AES analysis of silicon using microwave digestion and preconcentration. Journal of Analytical Chemistry. 2015;70(1):26–29. (In Russ.) DOI: 10.7868/S004445021501017X.

[18] Шаверина А.В., Цыганкова А.Р., Сапрыкин А.И. Методика ИСП-АЭС анализа кремния с микроволновым разложением и концентрированием // Журнал аналитической химии. 2015. Т. 70, № 1. С. 26–29. DOI: 10.7868/S004445021501017X.

[19] Tsygankova A, Lundovskaya O, Aleksandrova A, et al. Kidney stones analysis by ICP-OES. J of Physics: Conference series. 2020;1611(1):012055. DOI: 10.1088/1742-6596/1611/1/012055

[20] Tsygankova A., Lundovskaya O., Aleksandrova A., et al. Kidney stones analysis by ICP-OES // J of Physics: Conference series. 2020. Vol. 1611. No. 1. ID012055. DOI: 10.1088/1742-6596/1611/1/012055

[21] Zaksas NP, Sultangazieva TT, Korda TM. Using a two-jet arc plasmatron for determining the trace element composition of powdered biological samples. Journal of Analytical Chemistry. 2006;61(6):632–637. (In Russ). DOI: 10.1134/S1061934806060128

[22] Заксас Н.П., Султангазиева Т.Т., Корда Т.М. Использование двухструнного дугового плазматрона для определения микроэлементного состава порошковых биологических проб // Журнал аналитической химии. 2006. Т. 61, № 6. С. 632–637. DOI: 10.1134/S1061934806060128

[23] Koshcheeva OS, Zubareva AP, Saprykin AI. CHN analysis of functional materials and their precursors. Journal of Structural Chemistry. 2010;51(S7):178–181. (In Russ.) DOI: 10.1007/s10947-010-0209-6

[24] Кощеева О.С., Зубарева А.П., Сапрыкин А.И. CHN-анализ функциональных материалов и их прекурсоров // Журнал структурной химии. 2010. Т. 51, № S7. С. 178–181. DOI: 10.1007/s10947-010-0209-6

[25] Tsygankova AR, Korolkov IV, Gubanov AI, et al. Phase and Microelement Composition of the Kidney Stones of Ob’ River Watershed Residents. J Pharm Sci Res. 2019;11(5):1721–1726.

[26] Tsygankova A.R., Korolkov I.V., Gubanov A.I., et al. Phase and Microelement Composition of the Kidney Stones of Ob’ River Watershed Residents // J Pharm Sci Res. 2019. Vol. 11. No. 5. P. 1721–1726.

[27] Takaev RM, Kondrova NS, Stepanov EG, et al. Influence of doctors & surgeons professional factors on chemical composition of their blood. Bashkir chemical journal. 2010;17(5):116–120. (In Russ.)

[28] Такаев Р.М., Кондрова Н.С., Степанов Е.Г., и др. Влияние профессиональных факторов на химический состав крови врачей-хирургов // Башкирский химический журнал. 2010. Т. 17, № 5. С. 116–120.

[29] Notova SV, Kiyaeva EV, Marshinskaya OV, et al. Mineral balance in athletes with physical disabilities (exemplified by sledge hockey players). Journal of medical and biological research. 2018;6(2): 147–155. (In Russ.) DOI: 10.17238/issn2542-1298.2018.6.2.147

[30] Нотова С.В., Кияева Е.В., Маршинская О.В., и др. Элементный баланс спортсменов с ограниченными физическими возможностями (на примере следж-хоккеистов) // Журнал медико-биологических исследований. 2018. Т. 6, № 2. С. 147–155. DOI: 10.17238/issn2542-1298.2018.6.2.147

[31] Okuneva GN, Karas’kov AM, Chernyavskii AM, et al. Zavisimost’ kontsentratsii khimicheskikh ehlementov ot atomnoi massy v miokarde kardiokhirurgicheskikh patsientov. Trace elements in medicine (Moscow). 2012;13(1):11–19. (In Russ.)

[32] Окунева Г.Н., Караськов А.М., Чернявский А.М., и др. Зависимость концентраций химических элементов от атомной массы в миокарде кардиохирургических пациентов // Микроэлементы в медицине. 2012. Т. 13, № 1. C. 11–19.

[33] Skal’nyi AV, Grabeklis AR, Demidov VA, et al. Svyaz’ ehlementnogo statusa naseleniya tsentral’nogo federal’nogo okruga s zabolevaemost’yu. Chast’ 1. Toksichnye khimicheskie ehlementy: Al, As, Be, Cd, Hg, Pb, Sn. Trace elements in medicine (Moscow). 2011;12(1–2):23–26. (In Russ.)

[34] Скальный А.В., Грабеклис А.Р., Демидов В.А., и др. Связь элементного статуса населения центрального федерального округа с заболеваемостью. Часть 1. Токсичные химические элементы: Al, As, Be, Cd, Hg, Pb, Sn // Микроэлементы в медицине. 2011. Т. 12, № 1–2. C. 23–26.

[35] Skal’nyi AV, Grabeklis AR, Demidov VA, et al. Svyaz’ ehlementnogo statusa naseleniya tsentral’nogo federal’nogo okruga s zabolevaemost’yu. Chast’ 2. Ehssentsial’nye i uslovno ehssentsial’nye khimicheskie ehlementy. Trace elements in medicine (Moscow). 2012;13(2):1–7. (In Russ.)

[36] Скальный А.В., Грабеклис А.Р., Демидов В.А., и др. Связь элементного статуса населения центрального федерального округа с заболеваемостью. Часть 2. Эссенциальные и условно эссенциальные химические элементы // Микроэлементы в медицине. 2012. Т. 13, № 2. C. 1–7.

[37] Samokhina NA, Tret’yakova EV. Pokazateli izmeneniya mikroehlementnogo statusa v patogeneze metallonefropatii. Trace elements in medicine (Moscow). 2012;13(2):1–7. (In Russ.)

[38] Самохина Н.А., Третьякова Е.В. Показатели изменения микроэлементного статуса в патогенезе металлонефропатий // Микроэлементы в медицине. 2011. Т. 12, № 3–4. C. 59–63.

[39] Golovanova OA, Korol’kov VV. Thermodynamics and Kinetics of Calcium Oxalate Crystallization in the Presence of Amino Acids. Crystallography Reports. 2017;62(5):787–796. DOI: 10.1134/S1063774517050078

[40] Golovanova O.A., Korol’kov V.V. Thermodynamics and Kinetics of Calcium Oxalate Crystallization in the Presence of Amino Acids // Crystallography Reports. 2017. Vol. 62. No. 5. P. 787–796. DOI: 10.1134/S1063774517050078

[41] Šter A, Šafranko S, Bilic´ K, et al. The effect of hydrodynamic and thermodynamic factors and the addition of citric acid on the precipitation of calcium oxalate dehydrate. Urolithiasis. 2018;46: 243–256. DOI: 10.1007/s00240-017-0991-0.

[42] Šter A., Šafranko S., Bilic´ K., et al. The effect of hydrodynamic and thermodynamic factors and the addition of citric acid on the precipitation of calcium oxalate dehydrate // Urolithiasis. 2018. Vol. 46. No. 243–256. DOI: 10.1007/s00240-017-0991-0.

RIGHTS & PERMISSIONS

Eco-Vector