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So schön kann ein Nierenstein sein

Forscher enträtseln Anfangsschritte der Nierenstein-Kristallisation

Nierenstein
Dieser Dünnschliff eines Nierensteins zeigt unter dem Mikroskop die Mikrokügelchen, die den Wachstumsprozess in Gang setzen. © Mayandi Sivaguru/ University of Illinois

Schmerzhafte Kristalle: Nierensteine bilden sich, wenn Bestandteile des Urins auskristallisieren. Doch was bei diesem Prozess im Einzelnen geschieht, verrät unter anderem diese Mikroskopaufnahme. Denn sie zeigt einige der kristallinen Mikrokügelchen, mit denen alles beginnt. Sie durchlaufen mehrere Zyklen von Lösung und Kristallisation, bis sie schließlich zu größeren Komplexen verschmelzen, wie US-Forscher herausgefunden haben.

Obwohl Nierensteine als medizinisches Phänomen gut untersucht sind, war die chemisch-mineralogische Seite ihrer Entstehung lange wenig erforscht. Klar ist, dass die kristallinen Klumpen aus Inhaltsstoffen des Urins gebildet werden und daher vorwiegend aus Calciumoxalat oder Salzen der Harnsäure bestehen. Vor einigen Jahren haben Forschende um Bruce Fouke von der University of Illinois Urbana-Champaign zudem herausgefunden, dass die Komponenten des Nierensteins nicht auf einmal auskristallisieren, sondern sich immer wieder halb auflösen und wieder erstarren.

Von Mikrokügelchen zu kristallinen Schichten

Jetzt legen Fouke und sein Team nach: Erstmals haben sie den gesamtem Bildungsprozess von Nierensteinen auf kleinster Ebene mitverfolgt und entschlüsselt. Dabei zeigte sich: Alles beginnt mit Mikrosphärulen – winzigen Mineralkügelchen, die zunächst immer wieder schrumpfen und wachsen, bis sie schließlich nach und nach miteinander verschmelzen. Erst dann entstehen die typischen Schichtfolgen, die im Querschnitt eines Nierensteins oft wie Jahresringe eines Baumes wirken.

„Wenn man sich den Querschnitt eines Nierensteins anschaut, würde man niemals darauf kommen, dass alle diese feinen Schichten ursprünglich auf einen Haufen kleiner Kugeln zurückgehen, die sich nebeneinander aufreihten und verschmolzen“, sagt Fouke. Ob diese Verschmelzung geschieht und in welchem Maße, hängt von einer Reihe von Umgebungseinflüssen ab, die dann jeweils den nächsten Schritt im Kristallisationsprozess anstoßen.

Ansatzpunkte für die Therapie

„Wenn wir diese Phasenübergänge identifizieren können und verstehen, was den Prozess von einem Schritt in den nächsten bringt, dann könnten wir die Kette der chemischen Reaktionen vielleicht unterbrechen und so das Wachstum stoppen, bevor der Stein problematisch wird“, sagt Foukes Kollege Mayandi Sivaguru.

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Statt erst zu warten, bis ein Nierenstein Schmerzen bereitet, könnte man dann versuchen, das Wachstum gezielt durch Medikamente oder auch eine angepasste Ernährung zu hemmen. Einige mögliche Strategien, um den Fortschritt der Kristallisation zu stoppen, hat das Forschungsteam schon im Visier.

Quelle: University of Illinois at Urbana-Champaign

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