Co roku ponad pół miliona Amerykanów odwiedza izbę przyjęć z powodu problemów z kamieniami nerkowymi. W większości przypadków kamienie w końcu wydostają się z organizmu na własną rękę, ale proces ten może być potwornie bolesny.

Badacze z MIT i Massachusetts General Hospital opracowali teraz potencjalne leczenie, które może sprawić, że przechodzenie kamieni nerkowych będzie szybsze i mniej bolesne. Zidentyfikowali oni kombinację dwóch leków, które rozluźniają ściany moczowodu – rurki, która łączy nerki z pęcherzem moczowym – i mogą być dostarczane bezpośrednio do moczowodu za pomocą instrumentu przypominającego cewnik.

Relaksacja moczowodu może pomóc kamieniom łatwiej przechodzić przez rurkę, twierdzą badacze.

„Sądzimy, że może to znacząco wpłynąć na chorobę kamieni nerkowych, która dotyka miliony ludzi”, mówi Michael Cima, David H. Koch Professor of Engineering w MIT’s Department of Materials Science and Engineering, członek MIT’s Koch Institute for Integrative Cancer Research, oraz starszy autor badania.

Ten rodzaj leczenia mógłby również sprawić, że łatwiejsze i mniej bolesne będzie wstawianie stentów do moczowodu, co czasami robi się po przejściu kamienia nerkowego, aby zapobiec zablokowaniu lub zapadnięciu się rury.

Christopher Lee, niedawny doktorant w Harvard-MIT Division of Health Sciences and Technology, jest głównym autorem badania, które ukazało się dzisiaj w Nature Biomedical Engineering.

Lokalne dostarczanie leków

Kamienie nerkowe są wykonane z twardych kryształów, które gromadzą się w nerkach, gdy w moczu jest zbyt dużo odpadów stałych, a za mało płynu, aby je wypłukać. Szacuje się, że około jedna na 10 osób będzie miała kamień nerkowy w pewnym momencie swojego życia.

Kilka lat temu, Cima i Brian Eisner, który współkieruje Programem Kamienia Nerkowego w MGH i jest również autorem pracy, zaczęli myśleć o sposobach poprawy leczenia kamieni nerkowych. Podczas gdy niektóre większe kamienie wymagają operacji, zwykły plan leczenia polega po prostu na czekaniu, aż kamienie przejdą, co trwa średnio 10 dni. Pacjentom podaje się środki przeciwbólowe, jak również doustny lek, który ma pomóc w rozluźnieniu moczowodu, ale badania oferują sprzeczne dowody na to, czy ten lek rzeczywiście pomaga. (Nie ma zatwierdzonych przez FDA doustnych metod leczenia kamieni nerkowych i rozszerzenia moczowodu.)

Cima i Eisner pomyśleli, że dostarczenie środka rozluźniającego mięśnie bezpośrednio do moczowodu może stanowić lepszą alternatywę. Większość bólu związanego z przechodzeniem kamieni nerkowych wynika ze skurczów i stanów zapalnych w moczowodzie, ponieważ kamienie przechodzą przez wąską rurkę, więc rozluźnienie mięśni otaczających rurkę mogłoby pomóc w ułatwieniu tego przejścia.

Mniej więcej w tym czasie Lee, wtedy nowy student w programie Nauk o Zdrowiu i Technologii MIT, spotkał się z Cimą, aby przedyskutować możliwe projekty pracy dyplomowej i zainteresował się dążeniem do leczenia kamieni nerkowych.

Jeśli spojrzysz na to, jak kamienie nerkowe są leczone dzisiaj, to tak naprawdę nie zmieniło się to od około 1980 roku i istnieje dość znaczna ilość dowodów na to, że podane leki nie działają bardzo dobrze. Ilość ludzi, którym to może potencjalnie pomóc, jest naprawdę ekscytująca.”

Christopher Lee, główny autor badania

Badacze najpierw postanowili zidentyfikować leki, które mogą działać dobrze, gdy są dostarczane bezpośrednio do moczowodu. Wybrali 18 leków stosowanych w leczeniu takich schorzeń jak wysokie ciśnienie krwi czy jaskra i poddali je działaniu ludzkich komórek moczowodów hodowanych w naczyniu laboratoryjnym, gdzie mogli zmierzyć, jak bardzo leki rozluźniły komórki mięśni gładkich. Wysunęli hipotezę, że jeśli dostarczą takie leki bezpośrednio do moczowodu, będą mogli uzyskać znacznie większy efekt relaksacyjny niż dostarczając takie leki doustnie, jednocześnie minimalizując ewentualne szkody dla reszty ciała.

„Znaleźliśmy kilka leków, które miały efekt, jakiego oczekiwaliśmy, i w każdym przypadku stwierdziliśmy, że stężenia wymagane do skuteczności były większe niż te, które byłyby bezpieczne przy podawaniu ogólnoustrojowym”, mówi Cima.

Następnie badacze użyli intensywnego przetwarzania obliczeniowego, aby indywidualnie przeanalizować odpowiedzi relaksacyjne prawie 1 miliarda komórek po ekspozycji na lek. Zidentyfikowali dwa leki, które działały szczególnie dobrze i okazało się, że działały jeszcze lepiej, gdy podawano je razem. Jednym z nich jest nifedypina, bloker kanału wapniowego stosowany w leczeniu wysokiego ciśnienia krwi, a drugi to rodzaj leku znany jako inhibitor ROCK (rho kinazy), który jest stosowany w leczeniu jaskry.

Badacze przetestowali różne dawki tej kombinacji leków w moczowodach usuniętych ze świń, i pokazał, że mogą one znacznie zmniejszyć częstotliwość i długość skurczów moczowodów. Testy na żywych świniach również wykazały, że leczenie prawie wyeliminowało skurcze moczowodów.

Dla tych eksperymentów, badacze dostarczyli leki za pomocą cystoskopu, który jest bardzo podobny do cewnika, ale ma mały kanał światłowodowy, który może połączyć się z kamerą lub obiektywem. Stwierdzili, że przy takim sposobie dostarczania leków, nie były one wykrywalne w krwiobiegu zwierząt, co sugeruje, że leki pozostały w wyściółce moczowodu i nie przedostały się do innych części ciała, co zmniejszyłoby ryzyko potencjalnych skutków ubocznych.

Rozluźnienie moczowodu

Więcej badań jest potrzebnych, aby określić, jak długo trwa efekt rozluźnienia mięśni i jak bardzo rozluźnienie byłoby potrzebne, aby przyspieszyć przejście kamieni, twierdzą badacze. Obecnie uruchamiają firmę Fluidity Medicine, aby kontynuować rozwój technologii w celu ewentualnego przetestowania jej na ludziach.

Oprócz leczenia kamieni nerkowych, to podejście może być również przydatne do rozluźnienia moczowodu, aby pomóc lekarzom wstawić stent do moczowodu. Mogłoby to również pomóc przy umieszczaniu innego rodzaju instrumentów, takich jak endoskop, w moczowodzie.

„Platforma paruje dostarczanie leków do moczowodu. Jesteśmy chętni, aby najpierw skierować się na rozluźnienie mięśni, a jako odrosty tego, mamy kamienie nerkowe, stenty moczowodowe i chirurgii endoskopowej,” mówi Lee. „Mamy też kilka innych wskazań urologicznych, które będą przechodzić przez różne ścieżki rozwoju, ale wszystkie mogą być trafione i wszystkie mają znaczące populacje pacjentów.”

.