ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ УРОЛИТОВ СОБАК И КОШЕК Г.АБАКАНА РЕСПУБЛИКИ ХАКАСИЯ

Складнева Е.Ю.¹, Чумаков В.Ю.², Штагер И.В.³

¹ORCID: 0000-0002-9638-6096, доктор ветеринарных наук, доцент, ²ORCID: 0000-0002-1820-7179, доктор ветеринарных наук, профессор, ³ORCID: 0000-0002-4066-3162, аспирант,

^1,2,3 ФГБОУ ВО "Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова", Абакан, Республика Хакасия

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ и Министерства образования и науки Республики Хакасия в рамках научного проекта № 17-44-190265

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ УРОЛИТОВ СОБАК И КОШЕК Г.АБАКАНА РЕСПУБЛИКИ ХАКАСИЯ

Аннотация

С помощью методов рентгеновской дифрактометрии и инфракрасной спектрометрии выявлен фазовый состав цистоуролитов собак и кошек г. Абакана Республики Хакасия, а также структурное состояние минералов и их количественное соотношение. Уролиты собак и кошек большей частью представлены струвитом и карбонат-гидроксилапатитом разной степени кристалличности. Уролиты собак по химическому составу обладали большей вариабельностью по сравнению с кошками, что вероятно обусловлено более вариабельной средой обитания и кормовой базой.

Ключевые слова: уролиты, собака, кошка, рентгеновская дифрактометрия, инфракрасная спектроскопия, химический состав.

Skladneva E.Yu.¹, Chumakov V.Yu.², Shtager I.V.³

¹ORCID: 0000-0002-9638-6096, PhD in Veterinary Medicine and Science, Associate professor, ²ORCID: 0000-0002-1820-7179, PhD in Veterinary Medicine and Science, Professor, ³ORCID: 0000-0002-4066-3162, Postgraduate student,

^1,2,3 Khakass State University n.a. N.F. Katanov, Abakan, Khakas Republic

CHEMICAL UROLITS COMPOSITION OF DOGS AND CATS IN ABAKAN CITY OF KHAKAS REPUBLIC

Abstract

The phase composition of cystourolites of dogs and cats in the city of Abakan in the Republic of Khakassia, as well as the structural state of minerals and their quantitative ratio, were revealed with the use of X-ray diffractometry and infrared spectrometry methods. Urolites of dogs and cats are mostly represented by struvite and carbonate-hydroxylapatite of varying degrees of crystallinity. Dog urolites in terms of chemical composition showed greater variability compared to those of cats, which is probably due to a more variable habitat and fodder.

Keywords: urolites, dog, cat, X-ray diffractometry, infrared spectroscopy, chemical composition.

Точное определение типа неорганических соединений, формирующих уролиты, имеет важное диагностическое значение для выяснения вопросов патогенеза камнеобразования, позволяет обосновать патогенетическое консервативное лечение уролитиаза и провести эффективную профилактику рецидивного камнеобразования [1, С. 95], [2, С. 22], [3, С. 192], [4, С. 112].

Выявление минерального состава и структурных особенностей патогенной минерализации в организме дает дополнительные сведения об этиологии и патогенезе заболевания в том или ином регионе [5, С. 99].

По сведениям Д.М. Хьюстон [6, С. 4], сведения об истиной инцидентности, превалентности и уровне относительной заболеваемости мочекаменной болезнью собак и кошек имеет особую актуальность в связи с их выраженной территориальной и временной изменчивостью. Различие частоты формирования уролитов различного химического состава у животных в разных регионах могут быть обусловлены рядом факторов, в частности климатом и привычной системой содержания [7, С. 317]. Известны случаи повышения частоты возникновения мочекаменной болезни и состава уролитов у кошек в периоды ухудшения погоды, когда животных приходилось подолгу находиться в домах, не выходя на улицу. Так же известно, что снижение физической активности и кормление животных кормами с низкой влажностью играют важную роль в частоте возникновения и составе уролитов [8, С. 108].

Цель исследования - выявление фазового состава цистоуролитов собак и кошек г. Абакана Республики Хакасия, а также структурного состояния минералов и их количественных соотношений в них.

Материалом исследования служили 89 уролитов, извлеченых из мочевого пузыря и уретры в ходе оперативного вмешательства, а так же отошедших самопроизвольно у самцов и самок собак (n=18) и кошек (n=24) различных пород и возрастов, принадлежащих жителям г. Абакана Республики Хакасия, Сбор материала для исследования осуществлялся с сентября 2014 по сентябрь 2017 года.

Для выявления фазового состава и структурного состояния минералов и их количественных соотношений использовались методы рентгенографического анализа и инфракрасной спектроскопии. Для идентификации мочевых камней использовался атлас ИК спектров веществ и смесей Гессе и Сандерса [9, С. 192], захватывающий большую статистическую часть составов мочевых камней, а также монография Накамото [10, С. 536]. Также для определения фазового состава кристаллических веществ и структурного состояния исследуемых камней применялась порошковая рентгеновская дифрактометрия с использованием базы данных JCPDS. Дифрактограммы записывались на приборе ДРОН-4, (излучение CuK_α, графитовый монохроматор). ИК спектры регистрировались в области 400–4000 см^-1 на спектрометре VERTEX 70 FT IR фирмы Брукер. Образцы готовились методом прессования таблеток с KBr. Рентгеновская дифрактометрия и инфракрасная спектроскопия выполнялись в лаборатории геологии кайнозоя, палеоклиматологии и минералогических индикаторов климата института геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН (Новосибирск).

Химический состав уролитов, вес которых был недостаточным для выполнения рентгенофазового анализа и ИК-спектрометрии (менее 2 мг), определяли с помощью качественных химических реакций и микрокристаллоскопии.

В ходе исследования было установлено, что все извлеченные из мочевого пузыря уролиты, существенно отличаются по размеру, форме и характеру поверхности.

Причем, наибольших размеров достигали уролиты, извлеченные из мочевого пузыря самок собак и кошек, что вероятно связано с тем, что мелкие конкременты способны самопроизвольно отходить у них благодаря более широкой у короткой уретре, часто не вызывая явной клинической симптоматики.

Уретра самцов у домашних плотоядных имеет большую продолжительность и значительно меньший диаметр, особенно в половочленной части, благодаря наличию os penis. Поэтому, самопроизвольное отделение даже мелких уролитов у них, сопровождается частичной или полной обструкцией уретры с яркой симптоматикой и не остается незамеченной владельцами.

Все кошки, у которых из мочевого пузыря были извлечены уролиты, подвергнутые исследованию, содержались в условиях городских квартир, без свободного доступа к улице. Рацион их состоял преимущественно из промышленных кормов разного класса с добавлением домашней пищи (мясо, рыба). Минеральный состав цистоуролитов у кошек в большинстве случаев был представлен фосфатами в виде хорошо окристаллизованного струвита (MgNH₄PO₄ 6H₂O) с примесью раскристаллизованного карбонат-гидроксилапатита (Ca₁₀ [(PO₄)(CO₃OH)]₆ (OH)₂) (рис. 1). Реже, в состав уролитов, извлеченных из мочевого пузыря у кошек, входили дигидрат оксалата кальция - ведделлит (СаС₂О₄ 2Н₂О) и моногидрат оксалата кальция - вевеллит (СаС₂О₄ Н₂О) (рис. 2).

Рис. 1 – ИК-спектр уролита, извлеченного из мочевого пузыря беспородной кошки возраст 7 лет. Представлен струвитом (MgNH₄PO₄ 6H₂O) с карбонат-гидроксилапатитом (Ca₁₀ [(PO₄)(CO₃OH)]₆ (OH)₂)

Рис. 2 – ИК-спектр уролита, извлеченного из мочевого пузыря кота породы британская короткошерстная возраст 3 года. Представлен смесью оксалатов кальция: дигидрата оксалата кальция - ведделлита (СаС₂О₄ 2Н₂О) и моногидрата оксалата кальция - вевеллита (СаС₂О₄ Н₂О)

Все собаки, уролиты которых подвергались исследованию, содержались в различных условиях (свободно-выгульное, квартирное, привязное). Их кормовые рационы, так же, были разнообразны (питание со стола, кормление промышленными кормами, смешанное кормление). Кроме того, в значительной степени отличался состав воды, используемый для поения собак, участвующих в эксперименте. Минеральный состав уролитов у собак варьировался в большей степени, чем у кошек. Так, в большинстве случаев, в состав уролитов, извлеченных из мочевого пузыря собак, входил струвит высокой или средней степени кристалличности (MgNH₄PO₄ 6H₂O) с небольшой примесью карбонат-гидроксилапатита (Ca₁₀ [(PO₄)(CO₃OH)]₆ (OH)₂) (рис. 3).

Рис. 3 – Рентгенограмма уролита, извлеченного из мочевого пузыря самки собаки породы померанский шпиц, возраст 5 лет, представленного хорошо окристаллизованным струвитом (MgNH₄PO₄ 6H₂O) с присутствием следов карбонат-гидроксилапатита (Ca₁₀[(PO₄)(CO₃OH)]₆ (OH)₂)

Так же выявлялись уролиты, химический состав которых был представлен струвитом средней степени кристалличности (MgNH₄PO₄ 6H₂O) с примесью карбонат-гидроксилапатита (Ca₁₀ [(PO₄)(CO₃OH)]₆ (OH)₂) и вевеллита (СаС₂О₄ Н₂О) или струвитом с малой примесью карбонат-гидроксилапатита, калий гидроген урата (С₅Н₃N₄O₃К) и аммониевой мочевой кислоты (C₅H₇N₅O₃).

В одном случае, у самца собаки породы далматин, множественные уролиты, извлеченные из мочевого пузыря и уретры, состояли из аммониевой мочевой кислоты (C₅H₇N₅O₃) с примесью натриевой мочевой кислоты (C₅H₃NaO₃xH₂O) (рис. 4). Так же в одном случае, у самца собаки породы чихуахуа уролит, извлеченный уз уретры был представлен вевеллитом (СаС₂О₄ Н₂О) с примесями ведделлита (СаС₂О₄ 2Н₂О) и карбонат-гидроксилапатита (Ca₁₀ [(PO₄)(CO₃OH)]₆ (OH)₂) (рис. 5).

Рис. 4 – ИК-спектр уролитов, извлеченных из мочевого пузыря самца собаки породы далматин в возрасте 5 лет. Представлен различными формами мочевой кислоты: аммонийной формой мочевой кислоты (С₅Н₇N₅O₃), мочевой кислотой (С₅Н₄N₄O₃) и дигидратированной формой мочевой кислоты (С₅Н₄N₄O₃ 2H₂O)

Рис. 5 – ИК-спектр уролита, извлеченного из уретры самца собаки породы чихуахуа в возрасте 16 лет. Представлен смесью моногидрата оксалата кальция – вевеллита (СаС₂О₄ Н₂О) и карбонат-гидроксилапатита (Ca₁₀ [(PO₄)(CO₃OH)]₆ (OH)₂)

Таким образом, уролиты собак и кошек г. Абакана Республики Хакасия большей частью представлены струвитом и карбонат-гидроксилапатитом разной степени кристалличности. Уролиты собак по химическому составу обладали большей вариабельностью по сравнению с кошками, что вероятно обусловлено более вариабельной средой обитания и кормовой базой (табл. 1).

 

Таблица 1 – Частота встречаемости уролитов различного химического состава у собак и кошек г. Абакана Республики Хакасия

Тип уролитов	Относительная частота встречаемости, %
	Собаки (n=31)		Кошки (n=58)
	Самцы (n=19)	Самки (n=12)	Самцы (n=39)	Самки (n=19)
Фосфаты	63,16	58,33	92,31	73,68
Оксалаты	21,05	25,00	7,69	21,05
Ураты	10,53	-	-	-
Сложные	5,26	16,67	-	5,27

 

Химическая структура уролитов зачастую не совпадает с их морфологическими характеристиками, в связи с чем, для назначения эффективной терапевтической и метафилактической схем, каждый конкремент, извлеченный из органов мочевыделения у животных должен быть подвергнут тщательному комплексному обследованию, включающему определение его химической структуры и морфологии.

Установление детализированного химического состава уролитов у животных имеет важное диагностическое и прогностическое значение, а так же, несомненно, поможет в выборе терапевтической техники (оперативное извлечение уролитов или консервативная) и профилактических мероприятий при мочекаменной болезни в регионах. Эти знания незаменимы в разработке эффективных средств и определении целесообразности медикаментозного растворения сформированных уролитов, а так же позволят выявить наиболее удобные участки в конкрементах при литотрипсии.

Список литературы / References

1. Голощапов Е.Т. Современные представления о патогенезе мочевого камнеобразования // Е.Т. Голощапов, С.Х. Аль-Шукри, В.Л. Эмануэль // Урологические ведомости. – 2015. – Т. 5. – № 31. – С. 95–96.
2. Мур Э. Количественный анализ состава мочевых камней у собак и кошек / Э. Мур // Veterinary Focus. – 2007. – №17. – 1/2. – С. 21–27.
3. Назаров Т.Н. Патогенез, диагностика и лечение мочекаменной болезни в зависимости от физико-химических параметров мочи и минерального состава почечных камней / Т.Н. Назаров, А.И. Новиков, Е.С. Шпиленя // Саратовский научно-медицинский журнал. – 2011. – Т.7. – №2. – С. 192.
4. Скнар В.А. Исследование состава 2200 мочевых конкрементов с использованием усовершенствованного рентгенофазового анализа: наш опыт / В.А. Скнар, И.А. Абоян, И.Л. Шукаев и др. // Урологические ведомости. – 2015. – Т. 5. – 31. – С. 111–112.
5. Пальчик Н.А. Особенности минерального состава и структуры мочевых камней и их распространенность у пациентов из разных районов Новосибирской области / Н.А. Пальчик, В.Н. Столповская, И.В. Леонова и др. // Минералогия техногенеза. – 2001. – Т.2. – С. 99–108.
6. Хьюстон Д. М. Распространение мочекаменной болезни кошек / Д.М. Хьюстон // Veterinary Focus. – 2007. – №17. – 1/2. – С. 4–10.
7. Stevenson A.E. The incidence of urolithiasis in cats and dog and the influence of diet in the formation and prevention of recurrence / A.E. Stevenson // PhD thesis. Institute of Urology and Nephrology. University College. – London. – 2001. – Р. 317.
8. Jones B.R. Elucidating the risk factors and risk feline lower urinary tract disease / B.R. Jones, R.L. Sanson, R.S. Morris // NZ Vet. J. – 1997. – № 45. – Р. 100–108.
9. Hesse A. Atlas of Infrared Spectra for the Analysis of Urinary Concrements / А. Hesse, G. Sanders. – Georg. Thieme. Verlag. – Stuttgart. – New York. – 1988. – P. 192.
10. Накамото К. ИК-спектры и спектры КР неорганических и координационных соединений / К. Накамото. ­ М.: Мир. – 1991. – С. 536.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Goloshhapov E.T. Sovremennye predstavlenija o patogeneze mochevogo kamneobrazovanija [Modern ideas about the pathogenesis of urinary stone formation] // E.T. Goloshhapov, S.H. Al-Shukri, V.L. Jemanujel // Urologicheskie vedomosti [Urological statements]. – 2015. – V. 5. – № 31. – P. 95–96. [in Russian]
2. Mооr А. Kolichestvennyj analiz sostava mochevyh kamnej u sobak i koshek [Quantitative analysis of the composition of urinary stones in dogs and cats] / А. Moor // Veterinary Focus. – 2007. – №17. – 1/2. – P. 21–27. [in Russian]
3. Nazarov T.N. Patogenez, diagnostika i lechenie mochekamennoj bolezni v zavisimosti ot fiziko-himicheskih parametrov mochi i mineral'nogo sostava pochechnyh kamnej [Pathogenesis, diagnosis and treatment of urolithiasis depending on the physico-chemical parameters of the urine and mineral composition of kidney stones] / T.N. Nazarov, A.I. Novikov, E.S. Shpilenja // Saratovskij nauchno-medicinskij zhurnal [Saratov Journal of Medical Scientific Resefrch]. – 2011. – V. 7. – №2. – P. 192. [in Russian]
4. Sknar V.A. Issledovanie sostava 2200 mochevyh konkrementov s ispol'zovaniem usovershenstvovannogo rentgenofazovogo analiza: nash opyt [The study of the structure 2200 of urinary calculi using advanced x-ray analysis: our experience] / V.A. Sknar, I.A. Abojan, I.L. Shukaev end others // Urologicheskie vedomosti [Urological statements]. – 2015. – T. 5. – 31. – P. 111–116. [in Russian]
5. Palchik N.A. Osobennosti mineral'nogo sostava i struktury mochevyh kamnej i ih rasprostranennost' u pacientov iz raznyh rajonov Novosibirskoj oblasti [Peculiarities of mineral composition and structure of urinary stones and their prevalence in patients from different districts of the Novosibirsk region] / N.A. Palchik, V.N. Stolpovskaja, I.V. Leonova end others // Mineralogija tehnogeneza [Mineralogy of technogenesis]. – 2001. – V. 2. – P. 99–108. [in Russian]
6. Houston D.M. Rasprostranenie mochekamennoj bolezni koshek [The distribution of urolithiasis of cats] / D.M. Houston // Veterinary Focus. – 2007. – №17. – 1/2. – P. 4–10. [in Russian]
7. Stevenson A.E. The incidence of urolithiasis in cats and dog and the influence of diet in the formation and prevention of recurrence / A.E. Stevenson // PhD thesis, institute of Urology and Nephrology. University College. – London. – 2001. – P. 317.
8. Jones B.R. Elucidating the risk factors and risk feline lower urinary tract disease / B.R. Jones, R.L. Sanson, R.S. Morris // NZ. Vet. J. – 1997. – № 45. – Р. 100–108.
9. Hesse A. Atlas of Infrared Spectra for the Analysis of Urinary Concrements / А. Hesse, G. Sanders. – Georg. Thieme. Verlag. – Stuttgart, New York. – 1988. – P. 192.
10. Nakamoto K. IK-spektry i spektry KR neorganicheskih i koordinacionnyh soedinenij [Infrared and Raman Spectra of Inorganic and Coordination Compounds] / K. Nakamoto. – M.: Mir. – 1991. – 536 p. [in Russian]