Každý rok navštíví více než půl milionu Američanů pohotovost kvůli problémům s ledvinovými kameny. Ve většině případů kameny nakonec samy odejdou z těla, ale tento proces může být nesnesitelně bolestivý.

Výzkumníci z MIT a Massachusettské všeobecné nemocnice nyní vymysleli možnou léčbu, která by mohla urychlit odchod ledvinových kamenů a snížit jejich bolestivost. Identifikovali kombinaci dvou léků, které uvolňují stěny močovodu – trubice, která spojuje ledviny s močovým měchýřem – a mohou být podávány přímo do močovodu pomocí nástroje podobného katétru.

Uvolnění močovodu by podle vědců mohlo pomoci kamenům snadněji projít trubicí.

„Myslíme si, že by to mohlo významně ovlivnit onemocnění ledvinovými kameny, které postihuje miliony lidí,“ říká Michael Cima, profesor inženýrství Davida H. Kocha na katedře materiálových věd a inženýrství MIT, člen Kochova institutu pro integrovaný výzkum rakoviny MIT a hlavní autor studie.

Tento druh léčby by také mohl usnadnit a učinit méně bolestivým zavádění stentů do močovodu, které se někdy provádí po odchodu ledvinového kamene, aby se zabránilo ucpání nebo zhroucení trubice.

Christopher Lee, čerstvý absolvent doktorského studia na Harvard-MIT Division of Health Sciences and Technology, je hlavním autorem studie, která dnes vyšla v časopise Nature Biomedical Engineering.

Lokální dodávka léků

Ledvinové kameny jsou tvořeny tvrdými krystaly, které se hromadí v ledvinách, když je v moči příliš mnoho pevného odpadu a málo tekutiny na jeho vyplavení. Odhaduje se, že přibližně každý desátý člověk bude mít někdy v životě ledvinový kámen.

Před několika lety začali Cima a Brian Eisner, který spoluvede program ledvinových kamenů v MGH a je také autorem článku, přemýšlet o způsobech, jak zlepšit léčbu ledvinových kamenů. Zatímco některé větší kameny vyžadují operaci, obvyklým léčebným plánem je prostě počkat, až kameny odejdou, což trvá v průměru 10 dní. Pacienti dostávají léky proti bolesti a také perorální lék, který má pomoci uvolnit močovod, ale studie nabízejí rozporuplné důkazy o tom, zda tento lék skutečně pomáhá. (Neexistuje žádná perorální léčba ledvinových kamenů a dilatace močovodu schválená FDA.)

Cima a Eisner se domnívali, že podávání svalového relaxantu přímo do močovodu by mohlo nabídnout lepší alternativu. Většina bolesti při průchodu ledvinových kamenů vzniká v důsledku křečí a zánětu v močovodu při průchodu kamenů úzkou trubicí, takže uvolnění svalů obklopujících trubici by mohlo pomoci tento průchod usnadnit.

Přibližně v té době se Lee, tehdy nový student programu zdravotnických věd a technologií na MIT, setkal s Cimou, aby s ním probral možné projekty diplomové práce, a začal se zajímat o pokračování léčby ledvinových kamenů.

Podíváte-li se na to, jak se ledvinové kameny léčí dnes, zjistíte, že se to zhruba od roku 1980 nijak nezměnilo, a existuje poměrně značné množství důkazů, že podávané léky příliš nefungují. Objem toho, kolika lidem by to potenciálně mohlo pomoci, je opravdu vzrušující.“

Christopher Lee, hlavní autor studie

Výzkumníci se nejprve zaměřili na identifikaci léků, které by mohly dobře fungovat, pokud jsou podávány přímo do močovodu. Vybrali 18 léků používaných k léčbě onemocnění, jako je vysoký krevní tlak nebo glaukom, a vystavili je buňkám lidského močovodu pěstovaným v laboratorní misce, kde mohli měřit, jak moc léky uvolňují buňky hladkého svalstva. Předpokládali, že pokud by tyto léky podávali přímo do močovodu, mohli by dosáhnout mnohem většího relaxačního účinku než při perorálním podávání těchto léků a zároveň minimalizovat možné poškození zbytku těla.

„Našli jsme několik léků, které měly očekávaný účinek, a ve všech případech jsme zjistili, že koncentrace potřebné k dosažení účinku byly vyšší, než by bylo bezpečné, kdyby byly podávány systémově,“ říká Cima.

Dále vědci použili intenzivní počítačové zpracování k individuální analýze relaxačních reakcí téměř 1 miliardy buněk po působení léku. Identifikovali dvě léčiva, která fungovala obzvláště dobře, a zjistili, že při společném podání fungují ještě lépe. Jedním z nich je nifedipin, blokátor vápníkových kanálů používaný k léčbě vysokého krevního tlaku, a druhým je typ léku známý jako inhibitor ROCK (rho kinázy), který se používá k léčbě glaukomu.

Výzkumníci testovali různé dávky této kombinace léků v močovodech odebraných prasatům a ukázali, že dokážou výrazně snížit frekvenci a délku kontrakcí močovodu. Testy na živých prasatech také ukázaly, že léčba téměř eliminovala kontrakce močovodu.

Pro tyto experimenty vědci podávali léky pomocí cystoskopu, který je velmi podobný katétru, ale má malý optický kanál, který lze připojit ke kameře nebo objektivu. Zjistili, že při tomto způsobu podávání nebyly léky v krevním řečišti zvířat detekovatelné, což naznačuje, že léky zůstaly ve výstelce močovodu a nedostaly se jinam do těla, což by snížilo riziko možných vedlejších účinků.

Ureterální relaxace

Výzkumníci tvrdí, že je třeba provést další studie, aby se zjistilo, jak dlouho účinek uvolnění svalů trvá a jak velké uvolnění by bylo potřeba k urychlení průchodu kamenů. Nyní zakládají začínající společnost Fluidity Medicine, která bude pokračovat ve vývoji této technologie pro případné testování na lidských pacientech.

Kromě léčby ledvinových kamenů by tento přístup mohl být užitečný také pro uvolnění močovodu, které by lékařům pomohlo při zavádění ureterálního stentu. Mohl by také pomoci při zavádění jakéhokoli jiného druhu nástroje, například endoskopu, do močovodu.

„Platforma páruje dodávání léků do močovodu. Nejdříve se chceme zaměřit na uvolnění svalů a jako odnože máme ledvinové kameny, ureterální stenty a endoskopické operace,“ říká Lee. „Máme spoustu dalších urologických indikací, které by prošly různými vývojovými cestami, ale všechny mohou být zasaženy a všechny mají smysluplnou populaci pacientů.“