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Erschienen in: Die Urologie 11/2019

20.08.2019 | Urolithiasis | Leitthema

Aktuelle Konzepte zur Pathogenese von Harnsteinen

verfasst von: Dr. med. R. Mager, A. Neisius

Erschienen in: Die Urologie | Ausgabe 11/2019

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Zusammenfassung

Die Entstehung von Nierensteinen ist ein multifaktorieller Prozess. Während für Harnsäure‑, Zystin- und Xanthinsteine ätiopathogenetisch die Übersättigung und Kristallisation ausschlaggebend sind, wird die Formation calciumbasierter Steine, die die Mehrheit aller Steinarten darstellen, durch dieses physikochemische Konzept nicht ausreichend erklärt. Aktuelle Konzepte gehen von einer nidusassoziierten Steinbildung der calciumbasierten Nephrolithiasis an Randall-Plaques oder an Ductus-Bellini-Plugs aus. Während Randall-Plaques infolge eines nicht vollständig geklärten Zusammenspiels aus interstitieller Calciumübersättigung in der Papille, vaskulären und interstitiellen Inflammationsprozessen und mineralischen Ablagerungen von „calcifying nanoparticles“ an der Basalmembran des dünnen aufsteigenden Asts der Henle-Schleife entstehen, sind Ductus-Bellini-Plugs auf mineralische Ablagerungen am Rand des Sammelrohrlumens zurückzuführen. Für das weitere Steinwachstum im Kelchurin ist die Interaktion von Matrixproteinen mit calciumübersättigtem Urin unter ungünstigem Verhältnis von Promotoren gegenüber Inhibitoren der Lithogenese verantwortlich, wobei diese Vorgänge ebenfalls noch nicht abschließend ergründet sind. Obwohl die bisherige Forschung mit der Aufklärung über die Physiologie von Nephron und Papille, der Analyse medullärer vaskulärer, inflammatorischer und kalzifizierender Prozesse und der Untersuchung des Proteoms, des Mikrobioms, der Promotoren und Inhibitoren der Steinbildung im Urin sowie erste genomweite Assoziationsstudien viele Faktoren der Steinbildung aufgedeckt haben, sind weitere Forschungsbemühungen erforderlich, um die Lücken im Verständnis der komplexen Zusammenhänge schließen zu können und über den aktuellen Wissensstand hinausgehende prophylaktische, therapeutische oder metaphylaktische Werkzeuge zu erhalten.
Literatur
1.
Zurück zum Zitat Prattley S, Voss J, Cheung S, Geraghty R, Jones P, Somani BK (2018) Ureteroscopy and stone treatment in the elderly (〉/=70 years): prospective outcomes over 5‑ years with a review of literature. Int Braz J Urol 44:750–757PubMedPubMedCentralCrossRef Prattley S, Voss J, Cheung S, Geraghty R, Jones P, Somani BK (2018) Ureteroscopy and stone treatment in the elderly (〉/=70 years): prospective outcomes over 5‑ years with a review of literature. Int Braz J Urol 44:750–757PubMedPubMedCentralCrossRef
2.
Zurück zum Zitat Türk C, Neisius A, Petrik A, et al Urolithiasis. EAU Guidelines Edn presented at the EAU Annual Congress Barcelona 2019 EAU Guidelines Office, Arnhem, The Netherlands, 2018 Türk C, Neisius A, Petrik A, et al Urolithiasis. EAU Guidelines Edn presented at the EAU Annual Congress Barcelona 2019 EAU Guidelines Office, Arnhem, The Netherlands, 2018
4.
Zurück zum Zitat Evan AP, Worcester EM, Coe FL, Williams J Jr., Lingeman JE (2015) Mechanisms of human kidney stone formation. Urolithiasis 43(Suppl 1):19–32PubMedCrossRef Evan AP, Worcester EM, Coe FL, Williams J Jr., Lingeman JE (2015) Mechanisms of human kidney stone formation. Urolithiasis 43(Suppl 1):19–32PubMedCrossRef
5.
Zurück zum Zitat Williams JC Jr., Borofsky MS, Bledsoe SB et al (2018) Papillary Ductal Plugging is a Mechanism for Early Stone Retention in Brushite Stone Disease. J Urol 199:186–192 (Jan)PubMedCrossRef Williams JC Jr., Borofsky MS, Bledsoe SB et al (2018) Papillary Ductal Plugging is a Mechanism for Early Stone Retention in Brushite Stone Disease. J Urol 199:186–192 (Jan)PubMedCrossRef
6.
Zurück zum Zitat Matlaga BR, Williams JC Jr., Kim SC et al (2006) Endoscopic evidence of calculus attachment to Randall’s plaque. J Urol 175:1720–1724 (discussion 4)PubMedCrossRef Matlaga BR, Williams JC Jr., Kim SC et al (2006) Endoscopic evidence of calculus attachment to Randall’s plaque. J Urol 175:1720–1724 (discussion 4)PubMedCrossRef
7.
Zurück zum Zitat Cooke SA (1970) The site of calcification in the human renal papilla. Br J Surg 57:890–896 (Dec)PubMedCrossRef Cooke SA (1970) The site of calcification in the human renal papilla. Br J Surg 57:890–896 (Dec)PubMedCrossRef
8.
Zurück zum Zitat Evan AP, Coe FL, Lingeman J, Bledsoe S, Worcester EM (2018) Randall’s plaque in stone formers originates in ascending thin limbs. Am J Physiol Renal Physiol 1(315):F1236–F42CrossRef Evan AP, Coe FL, Lingeman J, Bledsoe S, Worcester EM (2018) Randall’s plaque in stone formers originates in ascending thin limbs. Am J Physiol Renal Physiol 1(315):F1236–F42CrossRef
9.
Zurück zum Zitat Evan A, Lingeman J, Coe FL, Worcester E (2006) Randall’s plaque: pathogenesis and role in calcium oxalate nephrolithiasis. Kidney Int 69:1313–1318 (Apr)PubMedCrossRef Evan A, Lingeman J, Coe FL, Worcester E (2006) Randall’s plaque: pathogenesis and role in calcium oxalate nephrolithiasis. Kidney Int 69:1313–1318 (Apr)PubMedCrossRef
10.
Zurück zum Zitat Verrier C, Bazin D, Huguet L et al (2016) Topography, composition and structure of incipient Randall plaque at the nanoscale level. J Urol 196:1566–1574 (Nov)PubMedCrossRef Verrier C, Bazin D, Huguet L et al (2016) Topography, composition and structure of incipient Randall plaque at the nanoscale level. J Urol 196:1566–1574 (Nov)PubMedCrossRef
11.
Zurück zum Zitat Khan SR, Rodriguez DE, Gower LB, Monga M (2012) Association of Randall plaque with collagen fibers and membrane vesicles. J Urol 187:1094–1100 (Mar)PubMedPubMedCentralCrossRef Khan SR, Rodriguez DE, Gower LB, Monga M (2012) Association of Randall plaque with collagen fibers and membrane vesicles. J Urol 187:1094–1100 (Mar)PubMedPubMedCentralCrossRef
12.
Zurück zum Zitat Sherer BA, Chen L, Kang M et al (2018) A continuum of mineralization from human renal pyramid to stones on stems. Acta Biomater 15(71):72–85CrossRef Sherer BA, Chen L, Kang M et al (2018) A continuum of mineralization from human renal pyramid to stones on stems. Acta Biomater 15(71):72–85CrossRef
13.
Zurück zum Zitat Wiener SV, Chen L, Shimotake AR, Kang M, Stoller ML, Ho SP (2018) Novel insights into renal mineralization and stone formation through advanced imaging modalities. Connect Tissue Res 59:102–110 (Dec)PubMedCrossRefPubMedCentral Wiener SV, Chen L, Shimotake AR, Kang M, Stoller ML, Ho SP (2018) Novel insights into renal mineralization and stone formation through advanced imaging modalities. Connect Tissue Res 59:102–110 (Dec)PubMedCrossRefPubMedCentral
14.
Zurück zum Zitat Ciftcioglu N, Vejdani K, Lee O et al (2008) Association between Randall’s plaque and calcifying nanoparticles. Int J Nanomedicine 3:105–115PubMedPubMedCentralCrossRef Ciftcioglu N, Vejdani K, Lee O et al (2008) Association between Randall’s plaque and calcifying nanoparticles. Int J Nanomedicine 3:105–115PubMedPubMedCentralCrossRef
15.
Zurück zum Zitat Kumon H, Matsumoto A, Uehara S et al (2011) Detection and isolation of nanobacteria-like particles from urinary stones: long-withheld data. Int J Urol 18:458–465 (Jun)PubMedCrossRef Kumon H, Matsumoto A, Uehara S et al (2011) Detection and isolation of nanobacteria-like particles from urinary stones: long-withheld data. Int J Urol 18:458–465 (Jun)PubMedCrossRef
16.
Zurück zum Zitat Young JD, Martel J, Young D et al (2009) Characterization of granulations of calcium and apatite in serum as pleomorphic mineralo-protein complexes and as precursors of putative nanobacteria. PLoS ONE 4:e5421PubMedPubMedCentralCrossRef Young JD, Martel J, Young D et al (2009) Characterization of granulations of calcium and apatite in serum as pleomorphic mineralo-protein complexes and as precursors of putative nanobacteria. PLoS ONE 4:e5421PubMedPubMedCentralCrossRef
17.
Zurück zum Zitat Kajander EO (2006) Nanobacteria—propagating calcifying nanoparticles. Lett Appl Microbiol 42:549–552 (Jun)PubMed Kajander EO (2006) Nanobacteria—propagating calcifying nanoparticles. Lett Appl Microbiol 42:549–552 (Jun)PubMed
18.
Zurück zum Zitat Kumon H, Matsuura E, Nagaoka N et al (2014) Ectopic calcification: importance of common nanoparticle scaffolds containing oxidized acidic lipids. Nanomedicine 10:441–450 (Feb)PubMedCrossRef Kumon H, Matsuura E, Nagaoka N et al (2014) Ectopic calcification: importance of common nanoparticle scaffolds containing oxidized acidic lipids. Nanomedicine 10:441–450 (Feb)PubMedCrossRef
19.
Zurück zum Zitat Martel J, Wu CY, Young JD (2010) Critical evaluation of gamma-irradiated serum used as feeder in the culture and demonstration of putative nanobacteria and calcifying nanoparticles. PLoS ONE 5:e10343PubMedPubMedCentralCrossRef Martel J, Wu CY, Young JD (2010) Critical evaluation of gamma-irradiated serum used as feeder in the culture and demonstration of putative nanobacteria and calcifying nanoparticles. PLoS ONE 5:e10343PubMedPubMedCentralCrossRef
20.
Zurück zum Zitat Wu CY, Young L, Young D, Martel J, Young JD (2013) Bions: a family of biomimetic mineralo-organic complexes derived from biological fluids. PLoS ONE 8:e75501PubMedPubMedCentralCrossRef Wu CY, Young L, Young D, Martel J, Young JD (2013) Bions: a family of biomimetic mineralo-organic complexes derived from biological fluids. PLoS ONE 8:e75501PubMedPubMedCentralCrossRef
21.
Zurück zum Zitat Okada A, Yasui T, Hamamoto S et al (2009) Genome-wide analysis of genes related to kidney stone formation and elimination in the calcium oxalate nephrolithiasis model mouse: detection of stone-preventive factors and involvement of macrophage activity. J Bone Miner Res 24:908–924PubMedCrossRef Okada A, Yasui T, Hamamoto S et al (2009) Genome-wide analysis of genes related to kidney stone formation and elimination in the calcium oxalate nephrolithiasis model mouse: detection of stone-preventive factors and involvement of macrophage activity. J Bone Miner Res 24:908–924PubMedCrossRef
22.
Zurück zum Zitat Taguchi K, Hamamoto S, Okada A et al (2019) Helper T‑cell signaling and inflammatory pathway lead to formation of calcium phosphate but not calcium oxalate stones on Randall’s plaques. Int J Urol 26:670–677 (Jun)PubMedCrossRef Taguchi K, Hamamoto S, Okada A et al (2019) Helper T‑cell signaling and inflammatory pathway lead to formation of calcium phosphate but not calcium oxalate stones on Randall’s plaques. Int J Urol 26:670–677 (Jun)PubMedCrossRef
23.
Zurück zum Zitat Taguchi K, Hamamoto S, Okada A et al (2017) Genome-wide gene expression profiling of Randall’s plaques in calcium oxalate stone formers. J Am Soc Nephrol 28:333–347 (Jan)PubMedCrossRef Taguchi K, Hamamoto S, Okada A et al (2017) Genome-wide gene expression profiling of Randall’s plaques in calcium oxalate stone formers. J Am Soc Nephrol 28:333–347 (Jan)PubMedCrossRef
24.
Zurück zum Zitat Schwartz MA, Lieske JC, Kumar V, Farell-Baril G, Miller VM (2008) Human-derived nanoparticles and vascular response to injury in rabbit carotid arteries: proof of principle. Int J Nanomedicine 3:243–248PubMedPubMedCentral Schwartz MA, Lieske JC, Kumar V, Farell-Baril G, Miller VM (2008) Human-derived nanoparticles and vascular response to injury in rabbit carotid arteries: proof of principle. Int J Nanomedicine 3:243–248PubMedPubMedCentral
25.
Zurück zum Zitat Taylor ER, Stoller ML (2015) Vascular theory of the formation of Randall plaques. Urolithiasis 43(Suppl 1):41–45PubMedCrossRef Taylor ER, Stoller ML (2015) Vascular theory of the formation of Randall plaques. Urolithiasis 43(Suppl 1):41–45PubMedCrossRef
26.
Zurück zum Zitat Stoller ML, Meng MV, Abrahams HM, Kane JP (2004) The primary stone event: a new hypothesis involving a vascular etiology. J Urol 171:1920–1924 (May)PubMedCrossRef Stoller ML, Meng MV, Abrahams HM, Kane JP (2004) The primary stone event: a new hypothesis involving a vascular etiology. J Urol 171:1920–1924 (May)PubMedCrossRef
27.
Zurück zum Zitat Palsson R, Indridason OS, Edvardsson VO, Oddsson A (2019) Genetics of common complex kidney stone disease: insights from genome-wide association studies. Urolithiasis 47:11–21 (Feb)CrossRefPubMed Palsson R, Indridason OS, Edvardsson VO, Oddsson A (2019) Genetics of common complex kidney stone disease: insights from genome-wide association studies. Urolithiasis 47:11–21 (Feb)CrossRefPubMed
28.
Zurück zum Zitat Evan AE, Lingeman JE, Coe FL et al (2008) Histopathology and surgical anatomy of patients with primary hyperparathyroidism and calcium phosphate stones. Kidney Int 74:223–229 (Jul)PubMedCrossRef Evan AE, Lingeman JE, Coe FL et al (2008) Histopathology and surgical anatomy of patients with primary hyperparathyroidism and calcium phosphate stones. Kidney Int 74:223–229 (Jul)PubMedCrossRef
29.
Zurück zum Zitat Evan AP, Coe FL, Lingeman JE et al (2007) Mechanism of formation of human calcium oxalate renal stones on Randall’s plaque. Anat Rec (hoboken) 290:1315–1323 (Oct)CrossRef Evan AP, Coe FL, Lingeman JE et al (2007) Mechanism of formation of human calcium oxalate renal stones on Randall’s plaque. Anat Rec (hoboken) 290:1315–1323 (Oct)CrossRef
30.
Zurück zum Zitat Rodgers AL (2017) Physicochemical mechanisms of stone formation. Urolithiasis 45:27–32 (Feb)PubMedCrossRef Rodgers AL (2017) Physicochemical mechanisms of stone formation. Urolithiasis 45:27–32 (Feb)PubMedCrossRef
33.
Zurück zum Zitat Jones JA, Ciftcioglu N, Schmid JF, Barr YR, Griffith D (2009) Calcifying nanoparticles (nanobacteria): an additional potential factor for urolithiasis in space flight crews. Urology 73(210):e11–3 Jones JA, Ciftcioglu N, Schmid JF, Barr YR, Griffith D (2009) Calcifying nanoparticles (nanobacteria): an additional potential factor for urolithiasis in space flight crews. Urology 73(210):e11–3
34.
Zurück zum Zitat Rizzato G, Colombo P (1996) Nephrolithiasis as a presenting feature of chronic sarcoidosis: a prospective study. Sarcoidosis Vasc Diffuse Lung Dis 13:167–172 (Sep)PubMed Rizzato G, Colombo P (1996) Nephrolithiasis as a presenting feature of chronic sarcoidosis: a prospective study. Sarcoidosis Vasc Diffuse Lung Dis 13:167–172 (Sep)PubMed
35.
Zurück zum Zitat Mohebbi N, Wagner CA (2018) Pathophysiology, diagnosis and treatment of inherited distal renal tubular acidosis. J Nephrol 31:511–522 (Aug)PubMedCrossRef Mohebbi N, Wagner CA (2018) Pathophysiology, diagnosis and treatment of inherited distal renal tubular acidosis. J Nephrol 31:511–522 (Aug)PubMedCrossRef
36.
Zurück zum Zitat Lee JA, Stern JM (2019) Understanding the Link Between Gut Microbiome and Urinary Stone Disease. Curr Urol Rep 22(20):19CrossRef Lee JA, Stern JM (2019) Understanding the Link Between Gut Microbiome and Urinary Stone Disease. Curr Urol Rep 22(20):19CrossRef
37.
Zurück zum Zitat Albala DM, Prien EL Jr., Galal HA (1994) Urolithiasis as a hazard of sulfonamide therapy. J Endourol 8:401–403 (Dec)PubMedCrossRef Albala DM, Prien EL Jr., Galal HA (1994) Urolithiasis as a hazard of sulfonamide therapy. J Endourol 8:401–403 (Dec)PubMedCrossRef
38.
Zurück zum Zitat Andreassen KH, Pedersen KV, Osther SS, Jung HU, Lildal SK, Osther PJ (2016) How should patients with cystine stone disease be evaluated and treated in the twenty-first century? Urolithiasis 44:65–76 (Feb)PubMedCrossRef Andreassen KH, Pedersen KV, Osther SS, Jung HU, Lildal SK, Osther PJ (2016) How should patients with cystine stone disease be evaluated and treated in the twenty-first century? Urolithiasis 44:65–76 (Feb)PubMedCrossRef
39.
Zurück zum Zitat Cameron MA, Sakhaee K (2007) Uric acid nephrolithiasis. Urol Clin North Am 34:335–346 (Aug)PubMedCrossRef Cameron MA, Sakhaee K (2007) Uric acid nephrolithiasis. Urol Clin North Am 34:335–346 (Aug)PubMedCrossRef
40.
Zurück zum Zitat Carr MC, Prien EL Jr., Babayan RK (1990) Triamterene nephrolithiasis: renewed attention is warranted. J Urol 144:1339–1340 (Dec)PubMedCrossRef Carr MC, Prien EL Jr., Babayan RK (1990) Triamterene nephrolithiasis: renewed attention is warranted. J Urol 144:1339–1340 (Dec)PubMedCrossRef
41.
Zurück zum Zitat Grases F, Costa-Bauza A, Roig J, Rodriguez A (2018) Xanthine urolithiasis: Inhibitors of xanthine crystallization. PLoS ONE 13:e198881PubMedPubMedCentralCrossRef Grases F, Costa-Bauza A, Roig J, Rodriguez A (2018) Xanthine urolithiasis: Inhibitors of xanthine crystallization. PLoS ONE 13:e198881PubMedPubMedCentralCrossRef
43.
Zurück zum Zitat Knoll T (2014) Urolithiasis. In: Schmelz HU, Sparwasser C, Weidner W (Hrsg) Facharztwissen Urologie, 3. Aufl. Springer, Berlin, Heidelberg Knoll T (2014) Urolithiasis. In: Schmelz HU, Sparwasser C, Weidner W (Hrsg) Facharztwissen Urologie, 3. Aufl. Springer, Berlin, Heidelberg
Metadaten
Titel
Aktuelle Konzepte zur Pathogenese von Harnsteinen
verfasst von
Dr. med. R. Mager
A. Neisius
Publikationsdatum
20.08.2019
Verlag
Springer Medizin
Schlagwort
Urolithiasis
Erschienen in
Die Urologie / Ausgabe 11/2019
Print ISSN: 2731-7064
Elektronische ISSN: 2731-7072
DOI
https://doi.org/10.1007/s00120-019-1017-z

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