Varje år besöker mer än en halv miljon amerikaner akutmottagningen för problem med njursten. I de flesta fall passerar stenarna så småningom ut ur kroppen på egen hand, men processen kan vara olidligt smärtsam.

Forskare vid MIT och Massachusetts General Hospital har nu utarbetat en potentiell behandling som kan göra det snabbare och mindre smärtsamt att passera njurstenar. De har identifierat en kombination av två läkemedel som slappnar av väggarna i urinledaren – röret som förbinder njurarna med blåsan – och som kan levereras direkt till urinledaren med ett kateterliknande instrument.

Avslappning av urinledaren skulle kunna göra det lättare för stenar att röra sig genom röret, menar forskarna.

”Vi tror att detta skulle kunna få stor betydelse för njurstenssjukdomar, som drabbar miljontals människor”, säger Michael Cima, David H. Koch-professor i ingenjörsvetenskap vid MIT:s avdelning för materialvetenskap och ingenjörsvetenskap, medlem av MIT:s Koch-institut för integrerande cancerforskning och förste författare till studien.

Den här typen av behandling skulle också kunna göra det lättare och mindre smärtsamt att sätta in stentar i urinledaren, vilket ibland görs efter att en njursten har passerat, för att förhindra att röret blockeras eller kollapsar.

Christopher Lee, som nyligen disputerat vid Harvard-MIT Division of Health Sciences and Technology, är huvudförfattare till studien, som i dag publiceras i Nature Biomedical Engineering.

Lokal läkemedelstillförsel

Njursten består av hårda kristaller som ansamlas i njurarna när det finns för mycket fast avfall i urinen och för lite vätska för att skölja ut det. Man uppskattar att ungefär en av tio personer kommer att få en njursten någon gång i livet.

För några år sedan började Cima och Brian Eisner, som är medledare för njurstensprogrammet vid MGH och också är författare till artikeln, fundera på hur man kan förbättra behandlingen av njursten. Även om vissa större stenar kräver operation är den vanliga behandlingsplanen helt enkelt att vänta tills stenarna passerar, vilket i genomsnitt tar 10 dagar. Patienterna får smärtstillande medel samt ett oralt läkemedel som är tänkt att hjälpa till att slappna av i urinledaren, men studier har gett motstridiga bevis på om detta läkemedel verkligen hjälper. (Det finns inga FDA-godkända orala behandlingar för njursten och dilatation av urinledaren.)

Cima och Eisner trodde att det kunde vara ett bättre alternativ att leverera ett muskelavslappnande medel direkt till urinledaren. Den största delen av smärtan vid passage av en njursten beror på kramper och inflammation i urinledaren när stenarna passerar genom det smala röret, så en avslappning av musklerna som omger röret skulle kunna hjälpa till att underlätta denna passage.

Omkring den här tiden träffade Lee, som då var ny student i MIT:s program för hälsovetenskap och teknik, Cima för att diskutera möjliga avhandlingsprojekt och blev intresserad av att fortsätta med en behandling av njursten.

Om man tittar på hur njursten behandlas i dag har det egentligen inte förändrats sedan ungefär 1980, och det finns en ganska stor mängd bevis för att de läkemedel som ges inte fungerar särskilt bra. Volymen av hur många människor detta potentiellt skulle kunna hjälpa är verkligen spännande.”

Christopher Lee, huvudförfattare till studien

Forskarna började med att identifiera läkemedel som skulle kunna fungera bra när de levereras direkt till urinledaren. De valde ut 18 läkemedel som används för att behandla tillstånd som högt blodtryck eller glaukom och utsatte dem för mänskliga urinledarceller som odlats i en labbskål, där de kunde mäta hur mycket läkemedlen slappnade av på de glatta muskelcellerna. De antog att om de gav sådana läkemedel direkt till urinledaren kunde de få en mycket större avslappningseffekt än om de gavs oralt, samtidigt som de minimerade eventuella skador på resten av kroppen.

”Vi hittade flera läkemedel som hade den effekt som vi förväntade oss, och i varje fall fann vi att de koncentrationer som krävdes för att vara effektiva var högre än vad som skulle vara säkert om de gavs systemiskt”, säger Cima.

Nästan använde forskarna intensiv databehandling för att individuellt analysera avspänningsreaktionerna hos nästan 1 miljard celler efter exponering för läkemedel. De identifierade två läkemedel som fungerade särskilt bra och fann att de fungerade ännu bättre när de gavs tillsammans. Det ena är nifedipin, en kalciumkanalblockerare som används för att behandla högt blodtryck, och det andra är en typ av läkemedel som kallas ROCK-hämmare (rho-kinas) och som används för att behandla glaukom.

Forskarna testade olika doser av denna läkemedelskombination i urinledare som avlägsnats från grisar, och visade att de dramatiskt kunde minska frekvensen och längden på sammandragningarna av urinledaren. Tester på levande grisar visade också att behandlingen nästan eliminerade urinledarens sammandragningar.

För dessa experiment gav forskarna läkemedlen med hjälp av ett cystoskop, som är mycket likt en kateter men har en liten fiberoptisk kanal som kan anslutas till en kamera eller lins. De fann att med denna typ av leverans kunde läkemedlen inte påvisas i djurens blodomlopp, vilket tyder på att läkemedlen stannade kvar i urinledarens slemhinna och inte gick någon annanstans i kroppen, vilket skulle minska risken för eventuella biverkningar.

Ureteral avslappning

Fler studier behövs för att fastställa hur länge den muskelavslappnande effekten varar och hur mycket avslappning som skulle behövas för att påskynda stenpassagen, säger forskarna. De startar nu ett nystartat företag, Fluidity Medicine, för att fortsätta utveckla tekniken för att eventuellt testa den på mänskliga patienter.

Förutom att behandla njursten kan detta tillvägagångssätt också vara användbart för att slappna av urinledaren för att hjälpa läkare att sätta in en stent i urinledaren. Det skulle också kunna vara till hjälp när man placerar någon annan typ av instrument, till exempel ett endoskop, i urinledaren.

”Plattformen kopplar ihop läkemedelstillförsel till urinledaren. Vi är angelägna om att först rikta in oss på muskelavslappning, och som avknoppningar av detta har vi njurstenar, uretärstentar och endoskopisk kirurgi”, säger Lee. ”Vi har en rad andra urologiska indikationer som skulle gå genom olika utvecklingsvägar men som alla kan träffas och alla har meningsfulla patientpopulationer.”