Experimentelle Untersuchungen zum Einfluss von Nahrungsbestandteilen auf lithogene und inhibitorische Harnparameter beim Calciumoxalatsteinleiden am Beispiel von Fischöl und Hippursäure

Abstract

Ziel einer erfolgreichen Rezidivprophylaxe des Calciumoxalat-Harnsteinleidens ist es - neben der Harndilution - die renale Exkretion lithogener Substanzen zu verringern und die der Kristallisationshemmer, sogenannter Inhibitoren, zu erhöhen.<br /> Hippursäure (HA), eine physiologische Harnkomponente, wird durch die potentielle Fähigkeit, einen löslichen Komplex mit Calcium zu bilden, als Kristallisationshemmer diskutiert. Daher wurde zum einen die kontrollierte Beeinflussbarkeit der HA-Ausscheidung durch 5-tägige Verabreichung von je 330 ml Preiselbeersaft (PR) und Pflaumengetränk (PF) unter standardisierten Bedingungen an 12 gesunde Probanden getestet. Zum anderen wurden in-vitro Kristallisationsversuche (Bonn-Risk-Index) in nativen 24h-Harn-Proben zur Untersuchung des inhibitorischen Effektes der HA bei sechs gesunden Probanden und 17 Calciumoxalat (CaOx)-Steinpatienten durchgeführt.<br /> Die HA-Ausscheidung konnte durch Verabreichung von PR und PF signifikant erhöht werden. Im Kristallisationsversuch bestätigte sich ein inhibitorischer Effekt der HA jedoch nicht. Somit scheint HA in der Metaphylaxe des CaOx-Steinleidens keinen relevanten Stellenwert einzunehmen. Der PR- und PF-Konsum zeigte bei Gesunden lithogene Tendenzen. PR-Konsum führte zu einer signifikanten Erhöhung der Oxal-säureausscheidung von 0,344±0,025 auf 0,392±0,024mmol/d; p=0,050. PF-Konsum zeigte diese Tendenz in 2 Harnfraktionen. Bei CaOx-Steinpatienten erhöhte der PF-Konsum jedoch zusätzlich die Ausscheidung inhibitorischer Harnparameter signifikant. Die Citratausscheidung stieg von 3,123±0,331 auf 3,861 ±0,330mmol/d; p=0,001. Zur abschließenden Bewertung, speziell von PF, sind daher weitere Untersuchungen unter Berücksichtigung von Patienten-Subgruppen notwendig.<br /> Um den kontrovers diskutierten Einfluß einer alimentären Supplementation mit ω-3-Fettsäuren auf die Calcium- und Oxalsäureausscheidung zu untersuchen und eine Abschätzung zu deren klinischen Stellenwert zu geben, wurde 30 Tage unter standardisierten Ernährungsbedingungen ein Fischölkonzentrat an 15 gesunde Probanden verabreicht und alle zur Ermittlung der relativen Übersättigung mit Calciumoxalat erforderlichen Harnparameter erfasst.<br /> Ein calciumsenkender Effekt, der den ω-3-Fettsäuren über die Beeinflussung des renalen Prostaglandinstoffwechsels zugesprochen wird, konnte bei gesunden Probanden nicht nachgewiesen werden. Dagegen wurde eine signifikante Reduktion der Oxalsäureausscheidung von 0,277±0,024 auf 0,238±0,024 mmol/d; p=0,006 beobachtet, die mit einer signifikanten Reduktion der relativen Übersättigung für CaOx von 2,01±0,33 auf 1,55±0,22; p=0,023) einherging bei ansonsten nicht beeinflussten Harnparametern.<br /> Als Mechanismus der reduzierten Oxalsäureausscheidung wird ein reduzierter transmembraner Oxalatflux diskutiert, der auf das veränderte Fettsäurenspektrum der Membranphospholipide und die damit einhergehende Änderung der Protein-Kinase Aktivität und der Bande-3-Phosphorylierung zurückzuführen ist.

<strong>Experimental studies to investigate the effect of nutritional ingredients on lithogenic and inhibitory urine parameters on calcium oxalate calculus disease in consideration of fish oil and hippuric acid</strong><br /> To avoid calcium oxalate calculus disease from recurring, it is very important " besides urine dilution" to decrease renal excretion of lithogenic substances and to increase the excretion of inhibitors.<br /> Hippuric acid, a physiological component of the urine, is discussed as a possible inhibitor by forming a soluble complex with calcium. Therefore, cranberry and plum juice were given 5 days to 12 healthy subjects under standardized conditions to investigate the effect of these juices on hippuric acid excretion. The next step was to investigate the inhibitory properties of hippuric acid in a crystallization model (Bonn-Risk-Index) in native 24-h-urine samples of six healthy subjects and 17 calcium oxalate (CaOx) patients.<br /> A significant increase of hippuric acid excretion was achieved by consumption of 330 ml of both cranberry (CJ) and plum juice (PJ). The in-vitro crystallization model, however, did not reveal any inhibitory effect of hippuric acid. Therefore, hippuric acid does not seem to play an important role in the metaphylaxis of CaOx calculus disease. Both CJ and PJ showed lithogenic tendencies in healthy subjects. CJ consumption resulted in a significant increase in oxalic acid excretion from 0.344±0.025 to 0.392±0.024mmol/d; p=0.050. PJ consumption showed this tendency in 2 urine fractions. In CaOx patients, however, excretion of inhibitors was further increased significantly after consumption of PJ. Citric acid excretion increased from 3.123±0.331 to 3.861±0.330mmol/d; p=0.001. To assess the clinical relevance of PJ in CaOx urolithiasis, further studies focussing on subgroups of CaOx calculus patients are necessary.<br /> To investigate the controversially discussed effect of alimentary supplementation with ω-3-fatty acids on the excretion of calcium and oxalic acid, and to assess their clinical relevance in CaOx calculus disease, a fish oil concentrate was given to 15 healthy volunteers for a 30-day period under standardized nutritional conditions. All urinary parameters necessary to calculate the relative supersaturation with respect to CaOx were documented and analyzed.<br /> There was no calcium decreasing effect - attributed to ω-3-fatty acids by influencing the renal prostaglandin pathway - in healthy subjects. But a significant reduction of oxalic acid excretion was observed from 0.277±0.024 to 0.238±0.024 mmol/d; p=0.006, coupled with a significantly reduced relative supersaturation with respect to CaOx from 2.01±0.33 to 1.55±0.22; p=0.023. All other urinary parameters analyzed were not affected.<br /> According to the current discussion, the reduced excretion of oxalic acid stems from a decreased transmembrane oxalate flux due to an altered spectrum of fatty acids in the membrane phospholipids and as a consequence thereof, the change in the activity of protein kinase and band-3-phosphorylation.<br /> Thus the clinical relevance of ω-3-fatty acids in the metaphylaxis of CaOx calculus disease should not be underestimated, especially since there are no effective drugs for the therapy of hyperoxaluria.