Новые тренды современной медицины диктуют новые подходы во всех аспектах медицинской деятельности: превентивное мышление, персонализация врачебных действий относительно конкретного пациента, машинное обучение для создания логики принятия врачебных решений. Оптимизация алгоритмов лабораторной диагностики – одно из основных направлений достижения эффективности диагностического поиска, когда затраты на диагностику (время на производство анализов, а также прямые и косвенные расходы) снижаются, а диагностическая ценность получаемой информации повышается.

В данной статье предлагается обсудить клиническую значимость одного из параметров общего анализа мочи – выявление кристаллов. Исторически, с появлением метода микроскопии мочи в XVII веке, кристаллы были первым и основным объектом, привлекавшим внимание исследователей [1]. Но до сих пор вопрос представляет интерес с точки зрения более эффективного подхода к использованию методологии. С одной стороны, есть запросы клиницистов на тотальную поверку каждого образца мочи на предмет обнаружения кристаллов, а также на их обязательную морфологическую дифференцировку (микроскопия кристаллов в осадке мочи) и количественное определение в рамках общего анализа мочи (ОАМ). С другой стороны, есть понимание, что такая технология работы в лабораториях (тотальная ручная микроскопия осадков мочи) является довольно затратной, при том, что с точки зрения превентивной медицины, анализ мочи остается одним из самых массовых и доступных [2]. Так как у нас пока нет автоматизированной альтернативной технологии, позволяющей и дифференцировать, и подсчитывать кристаллы в моче одновременно, необходимо привлечение ручной микроскопии. Насколько это оправданно с точки зрения диагностической значимости каждый раз, когда в моче обнаружены кристаллы? Чтобы объективно разобраться с этой проблемой, необходимо ответить на принципиально важные для правильной интерпретации кристаллурии вопросы:

• является ли выявление кристаллов в моче строгим (обязательным) диагностическим или прогностическим критерием?

• какие кристаллы имеют строгое клиническое значение?

• в каких случаях кристаллы в моче подлежат точному количественному анализу?

Определимся сразу, что аморфные кристаллы не рассматриваются как значимые и в большинстве случаев являются побочными элементами, ухудшающими пре-аналитические свойства мочи, как у взрослых, так и у детей [3]. Подавляющее число находок нерастворимых (плохо растворимых) кристаллов в моче – это обнаружение оксалатов кальция (порядка 70%) [4]. Другие типы кристаллов встречаются значительно реже: фосфат кальция (до 10%), трипельфосфаты (5-10%), кристаллы мочевой кислоты (<5%). Кристаллы билирубина и холестерина встречаются еще реже. Попробуем разобраться, что же на практике означает появление разных групп мочевых кристаллов.

Наиболее распространенная группа – кристаллы оксалата кальция, мочевой кислоты и фосфата кальция. Встречаются чаще других, однако давно известно, что появление этих кристаллов очень часто не имеет клинического значения, а всего лишь отражает преходящее насыщение мочи данными соединениями в результате особенностей и характера питания, употребления пищевых добавок и терапевтических препаратов [5]. Вот лишь обобщенный перечень факторов пре-аналитического этапа, которые приводят к появлению в моче данных кристаллов, не имеющих ничего общего с истинной диагностической значимостью:

• избыточное употребление продуктов с высоким содержанием щавелевой кислоты

• избыточное потребление соли

• обезвоживание/недостаточное потребление жидкости

• прием витаминных препаратов

• прием лекарственных препаратов (антибиотики, противовирусные препараты, цитостатики, барбитураты и др.)

• проведение рентгеноконтрастных исследований (красители, Renografin и др.)

Поэтому, первое что нужно учитывать, принимая решение о клинической значимости обнаружения указанных кристаллов в моче и, соответственно, необходимости дополнительной работы с образцом – это исключение влияния всех вышеперечисленных факторов.

Безусловно, появление кристаллов может сопутствовать целому ряду заболеваний и патологических состояний. Среди них различные нарушения обмена веществ, хронические заболевания органов ЖКТ и других внутренних органов. Кристаллы также появляются на фоне инфекционных процессов мочевыводящих путей. Однако нужно понимать, что в данном случае кристаллурия может рассматриваться только как дополнительная сопутствующая информация. Наличие кристаллов и/или их количество не является строгим диагностическим критерием, а их отсутствие никак не может отменить диагноз. При отсутствии доказанной положительной либо отрицательной прогностической значимости кристаллурии для основного заболевания необходимо трезво оценивать необходимость затрат на дополнительную работу с образцами мочи.

В качестве примера можно привести клинический случай образования кристаллов на фоне применения сульфопрепаратов (триметоприм/сульфаметоксазол) у пациентки с практически бессимптомной инфекцией мочевыводящих путей (ИМП). У женщины 68 лет на фоне сахарного диабета была заподозрена ИМП только на основании симптома субфебрильной гипертермии. Инфекция E. Coli была выявлена при ОАМ методом проточной цитометрии как значимая бактериурия (1,8 х 107 бактерий/мл) на фоне отсутствия лейкоцитарной реакции (Рис. 1а)

и подтверждена культуральным методом. Кристаллов при первичном ОАМ выявлено не было. По окончании курса терапии контрольный ОАМ подтвердил элиминацию бактерий, но выявил наличие кристаллов при значении pH мочи 5.5 (Рис. 1b). Известно, что кристаллы в моче при приеме сульфопрепаратов легко образуются (если пить недостаточное количество воды при приеме лекарств, при высокой кислотности мочи). Стоит ли в данном случае прибегать к дополнительной микроскопии осадка или подсчету этих кристаллов? Даст ли это дополнительную информацию лечащему врачу? Вряд ли. Стоит прекратить терапию (если это не было сделано ранее), объяснить пациентке необходимость потребления достаточного количества жидкости и пригласить ее на повторной анализ мочи.

Фактически единственным случаем, когда выявление кристаллурии имеет строгое диагностическое значение, является выявление редких генетических нарушений, связанных с метаболизмом кальция и аминокислот. При этих заболеваниях истинная первичная гипероксалурия (оксалоз), цистинурия (реже кристаллы лейцина, тирозина), являются основой для выявления заболевания и важным критерием для правильной постановки диагноза. В этих случаях врачу необходима точная информация о дифференцировке кристаллов, особенно кристаллов аминокислот. А вот в случае истинной первичной оксалурии важен количественный анализ и нужно понимать, что метод микроскопии не является точным количественным методом. Ориентировочный подсчет элементов осадка мочи в полях зрения микроскопа – это неудовлетворительная информация для диагностических выводов. Для подтверждения факта гипероксалурии существует точный количественный критерий, для взрослых в пределах 47 мг/ 24 часа [6] (точные референсные интервалы зависят от пола, возраста и метода анализа). Поэтому правильный выбор метода – это биохимическое исследование суточной мочи на оксалаты.

Повышенный уровень оксалатов в моче исторически рассматривался как один из главных факторов уролитиаза [7]. Современный взгляд на патогенез мочекаменной болезни более сложный: отсутствует какая-то единая причина камнеобразования, а имеет место совокупность многих способствующих ему факторов [4, 8]. Повышенное образование оксалатов в моче – довольно поздний симптом нефролитиаза.

В последнее время большое значение среди причин камнеобразования придают белку Тамма-Хорсфалла (БТХ) – гликопротеину с небольшим молекулярным весом 85 kD (полипептид из 616 аминокислотных остатков). БТХ локализуется в дистальных канальцах нефрона, его суточная экскреция не превышает 150 мг и его присутствие в виде мономеров в моче физиологично. Повышение осмолярности мочи и снижение pH являются факторами, приводящими к полимеризации БТХ в линейные филаменты, молекулярный вес которых достигает 107D. Дальнейшая полимеризация приводит к образованию пучков филаментов, которые уже служат основой для формирования гиалиновых цилиндров [4]. Образование мегамолекулярных комплексов БТХ в условиях повышенной осмолярности рассматривается в качестве маркера уролитиаза на самых ранних, доклинических стадиях заболевания [8]. С точки зрения предиктивной медицины и превентивных мер необходимо при анализе мочи концентрироваться не только и не столько на выявлении и количественном определении оксалатов, а обращать внимание на более ранние маркеры камнеобразования – повышение осмолярности, снижение pH мочи и присутствие гиалиновых цилиндров на этом фоне (вне физиологического объяснения). Поэтому рекомендуется выбор технологий ОАМ с возможностью автоматического определения осмолярности в каждом анализе. Cтоит определить новый мочевой синдромокомплекс: наличие гиалиновых цилиндров + повышение осмолярности и/или снижение pH. И рассматривать его как предиктор кристаллообразования и мочекаменной болезни.

Другая группа кристаллов – билирубина и холестерина – редкие находки относительно оксалатов, уратов и фосфатов. Их обнаружение в моче всегда сопутствует патологии. Тем не менее, кристаллы билирубина – это прямое следствие билирубинемии и ничего более. Они сопутствуют повышению уровня билирубина/уробилиногена в моче, что является следствием гипербилирубинемии. Все патологические состояния, связанные с повышением билирубина в крови, диагностируются вовсе не по наличию кристаллов билирубина в моче и их количество в принципе не имеет никакого значения. Имеет значение уровень повышения билирубина (прямого и коньюгированного) в сыворотке крови. Выявление кристаллов билирубина в моче может рассматриваться лишь как дополнительная информация для клинициста без принципиальной диагностической значимости. Поэтому, обнаружение таких кристаллов в моче – это повод обратиться к анализу крови, а не тратить ресурсы на дополнительную микроскопию осадка для “подтверждения” морфологии кристаллов и попытки как-то оценивать их количество в полях зрения. Это не даст никакой дополнительной диагностической информации относительно факта повышения уровня билирубина/уробилиногена в моче, что определяется методом сухой химии.

Для примера рассмотрим клинический случай острого гепатита у девочки 5 лет (Рис. 2а). В ОАМ, сделанном автоматическим методом, обращает на себя внимание повышение уровня билирубина и уробилиногена, а также сопутствующее выявление кристаллов. Стоит ли в данном случае получать осадок мочи и микроскопировать его с целью поиска кристаллов билирубина, которые ожидаются в этом образце? Это отсрочит передачу важной информации клиницисту (вместо минут это будут часы) и не принесет никакой дополнительной диагностической ценности. Важная для постановки диагноза информация получена из анализа крови (показатели работы печени, иммунологические и инфекционные исследования (Рис. 2b)).

Кристаллы холестерина, в свою очередь, выявляются при значительной протеинурии, превышающей физиологический уровень 0,3 г/л. Их обнаружение может сопутствовать самым различным патологиям (при тяжелых инфекциях мочевыводящих путей (цистит, пиелонефрит), нефротический синдром, онкологические заболевания почек). Обычно их появление свидетельствует о тяжести процесса (значительные деструктивные изменения). Информация о выявлении кристаллов холестерина в моче важна для оценки тяжести состояния пациента, а вот их количество вряд ли достоверно коррелирует с последним. Выявление кристаллов холестерина может рассматриваться как дополнительная уточняющая диагностическая информация и при обнаружении кристаллов на фоне значительной протеинурии нужно рекомендовать микроскопию осадка мочи для верификации элементов осадка вообще и кристаллов холестерина в частности.

Таким образом, достаточную информацию о кристаллах в моче можно получить уже на этапе скрининга образцов мочи автоматическими методами с учетом результатов сухой химии мочи (pH, белок, билирубин/уробилиноген). Для эффективного расходования ресурсов, оптимизации затрат на ОАМ в лабораториях и сохранения значимости диагностической информации о кристаллах в моче для клиницистов, рекомендуется алгоритм оценки кристаллурии (Таблица 1).

Предлагаемый алгоритм может быть основой для машинного обучения, которое уже применяется в современной медицине и для анализа мочи в том числе [9].

Отвечая на вопросы, поставленные в начале данной статьи, можно сформулировать следующие выводы:

1) Прежде чем делать заключение о диагностической значимости кристаллурии и необходимости дополнительных исследований, нужно учесть влияние интерферирующих факторов, исключить физиологические причины появления кристаллов в моче.

2) Строгое клиническое значение преимущественно имеют кристаллы, обнаруживаемые в кислой моче (pH < 5,5).

3) Истинная, персистирующая оксалурия подлежит строгому количественному анализу в двух случаях:

• врожденные генетические нарушения, связанные с усвоением кальция

• развитие мочекаменной болезни.

Таблица 1. Алгоритм оценки кристаллурии с дифференцированным подходом к микроскопии осадка мочи.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Оливер Хаус. Исследование мочи в XXI веке: от уроскопии к автоматической проточной цитометрии. Вопросы диагностики в педиатрии. – 2010; 2 (4): 5-8.

2. Л. И. Станкевич, О. С. Мельничук, Е. Л. Семикина, Н. А. Маянский, П. Ч. Г. Гонтард. Референсные интервалы форменных элементов мочи, полученные методом проточной цитофлуориметрии с помощью анализаторов Sysmex UF-1000i/Ux-2000. Современная лабораторная диагностика 2016, № 1 (18) С. 15-18.

3. Boris Utsch, Günter Klaus. Urinalysis in Children and Adolescents. Dtsch Arztebl Int. 2014; 111: 617-26.

4. Х. Аль-Шукри, Е. Т. Голощапов, Ю. В. Эмануэль, М. И. Горбачев. Белок Тамма-Хорсфалла – потенциальный маркер ранних стадий мочекаменной болезни и рецидивного камнеобразования. Урологические ведомости. 2012 – T. II № 1.

5. Hodgkinson A: Oxalic Acid in Biology and Medicine. Academic Press, New York, 1977.

6. Yriberri J., Posen S: A semi-automatic enzymic method for estimating urinary oxalate. Clin. Chem 26:881, 1980.

7. Robertson WG, Rutherford A: Aspects of the analysis of oxalate in urine. Scand J Urol Nephrol. Suppl 53, p. 85, 1979.

8. Аль-Шукри С. Х., Голощапов Е. Т., Эмануэль Ю. В., Горбачев М. И. Новые патогенетические подходы в понимании механизмов литогенеза при билатеральном рецидивирующем нефролитиазе // Бюллетень медицинских интернет-конференций. 2011. Т. 1. № 4. С. 66-75.

9. E.H. Wilkes, G. Rumsby, and G.M. Woodward. Using Machine Learning to Aid the Interpretation of Urine Steroid Profiles. Clin. Chem. 2018. 64 (11): p. 1586-1595.