Бактериальные биоплёнки, расположенные между минеральными слоями, — неотъемлемая часть кальциевых камней почек

Камни из оксалата кальция составляют более 70% всех камней почек. Согласно современным представлениям, первичное ядро камня образуется при агрегации неорганических кристаллитов, формированию которых способствует высокая концентрация растворённых компонентов. Мы показали, что этот наиболее распространённый тип камней представляет собой поликристаллический органо-неорганический биокомпозит с включёнными в его структуру бактериальными биоплёнками. Данные электронной и флуоресцентной микроскопии выявили неожиданное внутреннее строение камней, удалённых у пациентов: бактериальные биоплёнки расположены между слоями поликристаллического минерала даже в камнях, клинически классифицированных как «неинфекционные», в том числе у пациентов без сопутствующих инфекций мочевых путей. Сходная структура бактериальных биоплёнок обнаружена на поверхности фрагментов камней, полученных при литотрипсии, что позволяет предположить участие бактерий в самом процессе камнеобразования. У кристаллитов, расположенных рядом со слоями биоплёнки, размер зёрен значительно меньше, что указывает на более высокую локальную плотность центров зародышеобразования. Окрашивание показало, что участки биоплёнок в этих камнях обогащены бактериальной ДНК. Широкое выявление бактерий в камнях почек, включая даже менее распространённые струвитные камни, может иметь принципиальное значение. На основании полученных данных мы предлагаем модель, согласно которой мочевая среда почек может влиять на кальциевый гомеостаз бактерий и усиливать выработку ими матриц для зародышеобразования, например внеклеточной ДНК. Конденсация противоионов, характерная для полиэлектролитов с зарядом выше порогового значения по критерию Мэннинга (например, ДНК), резко повышает вероятность гетерогенного зародышеобразования, тем самым усиливая образование камней из оксалата кальция.