Archiv "Urolith iasis: Epidemiologie und Pathogenese" (04.01.1985)

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Aktuelle Medizin

Urolith iasis:

Epidemiologie und Pathogenese

Richard Hautmann

Aus der Urelogischen Klinik

(Ärztlicher Direktor: Professor Dr. med. Richard Hautmann) der Universität Ulm

Epidemiologie

Die Prävalenz des Harnsteinlei- dens, das heißt die Häufigkeit, im Laufe des vergangenen Lebens einen oder mehrere Harnsteine ge- habt zu haben, beträgt in der westlichen Weit vier bis zehn Prozent.

Bei dieser Größenordnung hat das Harnsteinleiden den Charakter einer Volkskrankheit, vergleichbar dem Diabetes mellitus oder dem Rheuma. Die jährliche Neuerkran- kungsrate, also die lnzidenz des ersten Steines beträgt in der Bundes- republik Deutschland 0,12 Pro-

zent, das heißt 120 auf 100 000 der

Bevölkerung bekommen jährlich erstmals einen Harnstein. Die Chance, unbehandelt im Laufe eines Lebens mehr als einen Stein zu bekommen, beträgt in Deutsch- land rund 50 Prozent.

Einige volkswirtschaftliche Aus- wirkungen der Urolithiasis werden durch nachfolgende Zahlen unter- strichen:

.,.. Die durchschnittliche Arbeits- unfähigkeitsdauer bei Nieren- und Harnleitersteinen beträgt 24,9 Ta- ge pro Patient, die durchschnittliche Krankenhausdauer 15,9 Tage pro Patient. Zur Zeit gibt es etwa

Die volkswirtschaftlichen Aus- wirkungen der Urolithiasis sind bei der gegenwärtig zu beobachtenden Häufigkeit dieser Erkrankung als erheblich zu bezeichnen. Männer werden zwei- bis viermal häu- figer betroffen als Frauen. Die Rezidivsteinbildung liegt zwi.- schen 30 und 60 Prozent. ln der Pathogenese wird dem Übersättigungskonzept zur Zeit die meiste Bedeutung bei- gemessen. Beim Kalziumoxa- latstein muß dieses Konzept allerdings um Risikofaktoren usw. ergänzt werden. ln der Diagnostik haben sich wei- tere Möglichkeiten ergeben.

13 000 Dialysepatienten in Deutschland. Die Zahl der jähr- lichen Neuzugänge zur chroni- schen Niereninsuffizienz, die sich mittelbar oder unmittelbar . auf Harnsteine zurückführen lassen, beträgt fünf Prozent, das heißt 100 Patienten pro Jahr.

Die Harnsteinkrankheit ist bei Män- nern 2- bis 4mal häufiger als bei Frauen. Der Häufigkeitsgipfel bei Männern liegt etwa im 35. Lebens-

jahr, bei Frauen haben wir eine zweigipflige Häufigkeitsverteilung mit einem Maximum bei 30 und einem weiteren bei 55 Jahren. Die lnzidenz der Harnsteinleiden bei Kin- dern und Senioren ist außerordent- lich gering.

Welcher Personenkreis ist beson- ders harnsteingefährdet?

Wohlstand

bedeutet Urolithiasis!

Die Korrelation des jährlichen Ein- kommens mit der Häufigkeit der Urolithiasis zeigt eine klare Füh- rung der westlichen Wohlstands- länder USA, Kanada, Schweden und Australien. Erwartungsgemäß am Ende dieser Liste, nahezu oh- ne jedes Risiko, sind Indien, Tai- wan und Pakistan.

Der entscheidende Faktor, der einzig und allein Wohlstand und Urolithiasis korreliert, ist die täg- liche Zufuhr an tierischem Eiweiß.

Welche weiteren epidemiologischen Risiken zur Harnsteinbil- dung sind von Bedeutung? Be- trachtet man die Rezidivrate fünf bzw. zehn Jahre nach dem Auftre- ten des ersten Steines und korreliert sie zum Alter der Patienten zu

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C labile Übersättigung

metastaigile,

Übersättigung- E Übersättigungskurve 1

1 I I

Untersättigung F

Sättigungskurve

Löslichkeitsdiagramm allgemein

Konzentration g/I

pH

Urin NH 3

„Infekt-Steine"

mmo1/1

---_

Steinbildner

normal

11

^1111.^11111°

200 -

150 -

100 -

50 -

0

5,0 6,0 7,0 8,0 8,5 Urin pH

Magnesium-, Ammonium-, Phosphat- Ausfällung Magnesium-,

Ammonium-, Phosphat- Lösung

Darstellung 1: Löslichkeitsdiagramm für einen beliebigen Harnstein. Die Sättigungs- kurve und die Übersättigungskurve grenzen ein Gebiet der metastabilen Übersätti- gung ab. Konzentriert man eine untersättigte Lösung, so setzt eine „spontane" oder eine „homogene" Kristallbildung nicht beim Schnittpunkt der Verdampfungslinie mit der Sättigungskurve (also im Punkt B), sondern erst bei einer erheblich höheren Konzentration, also einer größeren Übersättigung (im Punkt C) auf der Übersätti- gungskurve ein.

Die Übersättigungskurve verbindet, wie ersichtlich, die Punkte der spontanen Kri- stallbildung. Zwischen der Übersättigungskurve und der Sättigungskurve befindet sich der Harn in einem Zustand unterschiedlicher Übersättigung; hier kann ein zum Beispiel im Punkt D eingebrachter Kristall bis zum völligen Abbau der Übersättigung (Punkt B) zwar einerseits wachsen, andererseits kann aber keine neue Kristallbil- dung einsetzen.

Die Sättigungskurve ist also eine Gleichgewichtskurve zwischen kristalliner und flüs- siger Phase

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Beginn der Steinbildung, so wird offensichtlich, daß die — an sich selten — jungen Harnsteinpatien- ten eine signifikant schlechtere Situation haben und zu 60 Prozent mit einer Rezidivsteinbildung rechnen müssen, was in der älte- ren Gruppe nur bei ca. 30 Prozent der Fall ist. Sehr ähnliche Zahlen ergaben sich bei einem Vergleich der Rezidivrate nach 5 und 10 Jah- ren bei Patienten, deren Familie keine gehäufte Harnsteinbildung aufweist, im Vergleich zu soge- nannten Steinfamilien. Die fami- liäre Belastung ist ein doppelt so hohes Risiko im Hinblick auf die Rezidivrate wie die fehlende fami- liäre Belastung. Unabhängig von den absoluten Temperaturen, in denen ein Steinpatient lebt, scheint es auch eine jahreszeit- liche Häufung der Harnsteinbil- dung zu geben. Das Maximum der Harnsteinbildung liegt in den Sommermonaten, das Minimum im Winter und im Herbst. Die wahrscheinliche Ursache für die Verteilung ist die Exposition ge- genüber dem ultravioletten Licht.

Welche Steinpatienten bedürfen, unabhängig von den epidemiologischen Risikofaktoren, unserer besonderen Fürsorge? Eine Dau- erbehandlung ist indiziert:

1. in der ersten Zeit nach Aus- gußstein-Operationen;

2. bei häufig rezidivierenden Steinen;

3. beim Infektstein mit florider Pyelonephritis;

4. beim Zystinstein;

5. bei Gicht mit Harnsäurestein- bildung und

6. bei kindlichen Steinpatienten.

Darstellung 2: Löslichkeitsdiagramm für einen Infektstein. Der Vergleich eines Normalkollektivs mit einem Kollektiv von Steinbildnern zeigt hier eindeutig, daß ein Gesunder weder vom pH-Wert noch von der Ammoniakkonzentration im Harn her die Möglichkeit hat, einen In- fektstein zu bilden. Andererseits liegen die Steinbildner, was pH und Ammoni- umkonzentration angeht, stets im pathologischen Bereich, was die Hartnäckig- keit dieser Steinerkrankung unter- streicht

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Harnsäure- Lösung

6,5 7,0 Urin pH 45 5,0 5,5 6,0

Harnsäure mmo1/1

10-

Harnsäure-Steine

normal

0

Harnsäure- Ausfällung Steinbildner 8 -

6 -

4 -

60

40 Häufigkeit %

80

Zystin-Steine

Zystin- Lösung Zystin- Ausfällung

normal

1

; heterozygot 20

0

homozygot

10o 10 1 10 2 103 104 105 Urin Zystin p. mol/l

Darstellung 3: Löslichkeitsdiagramm für einen Harnsäurestein. Die Konzentration an Harnsäure und der Urin-pH der Normalpersonen machen verständlich, warum diese keinen Harnsäurestein bilden. Im Gegensatz dazu liegen durch Säurestarre und Hy- perurikurie die Harnsäuresteinbildner klar und eindeutig im Bereich der Steinbil- dung

Darstellung 4: Löslichkeitsdiagramm für einen Zystinstein. Bei dieser Steinart ist zur Erklärung der Steinbildung allein die Übersättigung der steinbildenden Substanz, also des Zystins im Harn ausreichend. Normalpersonen sind weit von der Möglichkeit der Steinbildung entfernt. Nur die homozygoten Zystinuriker erreichen mit ihrer ho- hen Zystinkonzentration im Harn den Bereich der Zystinausfällung

Pathogenese

Als wesentliche Voraussetzung der Harnsteinbildung muß heute die Übersättigung des Harns an steinbildender Substanz angese- hen werden. Das Verständnis dieses zentralen Problems der Uroli- thiasis verlangt einen kurzen Ein- blick in die Grundbedingungen der Thermodynamik.

Betrachtet man ein Löslichkeits- diagramm für einen beliebigen Harnstein, so wird in dem durch die Konzentration an steinbildender Substanz (Ordinate) und dem ph-Wert (Abszisse) gegebenen Feld das Gebiet der Untersätti- gung von dem der metastabilen Übersättigung durch die Sätti- gungskurve abgetrennt (Darstel- lung 1).

Der Harn befindet sich zwischen der Übersättigungskurve und der Sättigungskurve in einem Zustand unterschiedlicher Übersättigung für den die Gesetzmäßigkeiten der Kristallbildung gelten. Durch Aneinanderlagerung vieler Einzel- kristalle entsteht ein Kristall- aggregat und endlich ein Harn- stein.

Wenn dem Übersättigungskon- zept eine so überragende Bedeu- tung für die Harnsteinentstehung zukommt, muß es möglich sein, den Nachweis der Harnübersätti- gung an steinbildenden Substan- zen bei jeder einzelnen Steinart führen zu können.

In Perfektion gilt das Übersätti- gungskonzept für den Infekt-, Zy- stin- und Harnsäurestein (Darstel- lungen 2, 3 und 4), allerdings le- diglich mit Einschränkung für Kal- ziumoxalatsteine.

Bei Kalziumoxalatsteinen kommt das Übersättigungskonzept in er- hebliche Bedrängnis. Normalindi- viduen, HPT-Patienten, idiopathi- sche Kalziumoxalatstein-Bildner und RTA-Patienten unterscheiden sich kaum voneinander und ihre Bereiche überschneiden sich in hohem Maße (Darstellung 5).

Für den Kalziumoxalatstein muß das Sättigungskonzept durch ein Risikofaktoren-Modell, das wir bei der eingehenden Betrachtung der epidemiologischen Risikofakto-

ren bereits beleuchtet haben, er- weitert werden. Die kalziumhalti- gen Steine haben ebenfalls die Übersättigung ihrer steinbildenden Substanz im Urin zur Voraus-

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0,04-

Ca0x- Lösung 0,02-

Urin Ox nrimo1/1

1,0- Hyperoxalurie

idiopathisch H PT

0,4 - 0,2- 0,1 -

Kalzium-Oxalatsteine

0,01

01 0,4

1 1 1

2,0 4,0 10,0 20,0 Urin Ca mmo1/1

Darstellung 5: Löslichkeitsdiagramm für einen Kalziumoxalatstein (Einzelheiten sie he Text)

T Oxalat

pH-Wert

1' Harnsäure Ca Iciu m

Harn- volumen

saure Muko-h_

polysaccha- ride

--11>

—1>

-1111>

abnormale Kristallurie

setzung. Allerdings genügt in sol-

chen Fällen nicht die Anwesen- heit eines alleinigen Risikofaktors im Harn, wie zum Beispiel Hyper- kalzurie, Hyperoxalurie, pH-Ver- änderungen, Verminderung des Harnvolumens, Hyperurikurie oder Verminderung der Inhibito- ren, sondern in aller Regel benöti-

gen wir für ein verbessertes Ver- ständnis der Bildung kalziumhalti- ger Steine, die epidemiologischen Risikofaktoren wie Alter, Geschlecht, soziale Klassenzuge- hörigkeit, Ernährung, Flüssig- keitshaushalt, Klima und Stoff- wechselerkrankungen (Darstel- lung 6).

Diagnostik der Grundkrankheit Die Diagnose der Stoffwechsel- störung, die für die Übersättigung des Harns verantwortlich ist, macht teilweise aufwendige Un- tersuchungen notwendig, für die aus Kostengründen ein Stufen- programm indiziert ist. Wir unterscheiden eine Routinediagnostik, die bei jedem Steinpatienten durchzuführen ist, vom Harn- steinscreening. Von Bedeutung ist das Urinsediment, das pH-Ta- gesprofil und die Steinanalyse.

Die übrigen Untersuchungen geben orientierende Hinweise, ob eine offensichtliche Stoffwechsel- störung zu erwarten ist. Spezifi- sche Aussagen können von der Routinediagnostik (Tabelle 1) nur bei eindeutigen Befunden - und diese sind leider selten - erwartet werden. Wesentliche Maßnahmen der Routinediagnostik, die vom Patienten selbst optimal erbracht werden können und müssen, sind: Volumen des 24-Stunden- Sammelurins, Harn-pH, spezifi- sches Gewicht (Urometer).

Die aufwendige, erweiterte Dia- gnostik (Tabelle 2) muß ab dem

prärenale Risikofaktoren

Risikofak- chemische toren im Harn Risikofaktoren

Geschlecht Alter Beruf

soziale Klasse Klima

Diät und Diurese Stoffwechsel genetisch

Übersättigung (CaOx und CaP)

Hemmaktivität

-4>

Stein

Darstellung 6: Risikofaktormodell für den Kalziumoxalatstein

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Routinediagnostik Urinsediment und pH-Bestimmung im Morgenurin Urin-pH-Tagesprofil Bestimmung

in Serum und Urin von: -Natrium

-Kalium -Kalzium -Magnesium

-Anorganischem Phosphor - Kreatinin

-Harnsäure Steinanalyse Tabelle 1

zweiten Stein durchgeführt werden. Leider sind die Untersuchun- gen alle anspruchsvoll und werden korrekt nur in wenigen Labo- ratorien ausgeführt. Während ionisiertes Kalzium und Parathor- mon im Serum sowie Zystin durch das Aminosäurechromatogramm des Harns noch befriedigend be- stimmt werden können, ist die c- AMP-Messung, Zitratbestimmung und vor allen Dingen die Oxalsäu- rebestimmung im Harn ein analy- tisches Dilemma. Wir wissen heute, daß man nur in deutlich unter 10 Prozent der Fälle mit einer Hy- peroxalurie bei Kalziumoxalat- stein-Bildnern rechnen kann.

Subtilere Einsichten in metabolische Störungen sind durch die so- genannten Funktionstests (Tabel- le 3) möglich. Intravenöser Kalzi- umtoleranztest und Parathormon- infusionstest sind risikoreiche Un- tersuchungen und sollten in Hän- den von Spezialisten bleiben. Von Bedeutung sind, vor allem wegen der differenzierten Therapiemög- lichkeiten, der orale Kalziumbela- stungstest und der Ammonchlo- ridbelastungstest. Der erste soll kurz skizziert werden:

..,.. Kalziumbelastungstest: Jede Hyperkalzurie muß vor der Thera- pie klassifiziert werden. Die Ab- hängigkeit des Urinkalziums von

Urinkalzium (mg!Tag)

700~----r---.----.---.---,r~

600~----+---r----~

400

~~~;:...-F=~s~::::::;;:t-1

3001---t----

200~--±:;;..o~-+

1

oob;;;;;b:::==t:==E=t==u

OL-_L_L-~--L-~~--J_~~J_~LJ

1 00 200 400 600 800 1 000 Nahrungskalzium (mg!Tag)

Darstellung 7: Diagnostik der Hyperkalzurie, Verhalten der Urinkalziumausscheidung in Abhängigkeit vom Nahrungskalzium unter physiologischen und pathologischen Bedingungen

Erweiterte Diagnostik Oxalsäure im Urin Zitronensäure im Urin Zystin im Urin

Ionisiertes Kalzium im Serum

Parathormon im Serum Zyklisches Adenosin mono- phosphat (cAMP) im Urin Tabelle 2

Funktionstest Oraler

Kalziumbelastungstest Oraler Purinbelastungstest Intravenöser

Kalziumtoleranztest Intravenöser

Parathormoninfusionstest Oraler Ammonium-

chloridbelastungstest Tabelle a

der Höhe des Nahrungskalziums ist in Darstellung 7 wiedergege- ben. Eine absorptive Hyperkalz- urie zeigt bei nüchternem Patien- ten ein Normalverhalten und bei gesteigertem Angebot von Nah- rungskalzium einen pathologischen Wert für das Urinkalzium, bedingt durch die intestinale Hy- perabsorption. Liegt der Hyper- kalzurie eine gesteigerte Kno- chenresorption zugrunde, so wird sich dieser metabolische Scha- den unabhängig sowohl bei nüch- ternen als auch bei kalziumbela- denen Patienten zeigen. Schließ- lich ist auch die Kombination bei- der Phänomene wie auch eine so- genannte "renal leak"-Hyperkalz- urie möglich.

Nach einem Vortrag, gehalten auf dem 32. Deutschen Kongreß für ärztliche Fortbildung 1984, Berlin Literatur beim Verfasser.

Anschrift des Verfassers:

Professor Dr. med.

Richard Hautmann Urologische Klinik der Universität Ulm Prittwitzstraße 43 7900 Ulm (Donau)