Актуальность. Мочекаменная болезнь является значимой медико-социальной проблемой, поскольку широко распространена среди трудоспособного населения и занимает одно из лидирующих мест в структуре урологической патологии.

Цель исследования: изучение биофизического феномена фазового перехода «золь-гель» изоформ уромодулина используя различные технологии.

Материалы и методы исследования: В ходе работы было обследовано 100 пациентов: мужчин - 48(48%), женщин – 52(52%). В исследуемую группу в подавляющем большинстве были включены пациенты с оксалатным уролитиазом, учитывались результаты «Литос-системы». Определение гидродинамических размеров биологических объектов проводили на анализаторе ЛКС-03, ИНТОКС (Россия) методом гидродинамического светорассеяния. Исследование Z-потенциала по измерению электрофоретической подвижности частиц с использованием эффекта Доплера, определение молекулярной массы по интенсивности рассеянного света с применением графика Дебая и оценка динамики этих характеристик при изменении рН и ионной силы с метрологической прослеживаемостью к стандартам NIST (анализатор Zetasizer Nano ZS, Malvern Instruments).

Результаты. На модельных растворах, имитирующих состав мочи (плотность 1,010 (300 mosm/l); 1,017 (650 mosm/l); 1,030 (1000 mosm/l)), методом динамического светорассеяния было выявлено преобладание у здоровых лиц олигомерной формы UMD (7 MДa) как при низкой осмоляльности (95% при 300 mosm/l), так и при очень высокой осмоляльности (75% при 1000 mosm/l). Уромодулин из мочи пациента с уролитиазом в подавляющем большинстве представлен полимерной формой: при 300 mosm/l на 60% в полимерной форме UMD (28 MДa), а в концентрированной моче (1000 mosm/l)- UMD (28 MДa) обнаруживается в 95% .

При измерении Z-потенциала пула UMD, обнаружено, что уромодулин из мочи больных уролитиазом формирует кривую с двумя пиками. Второй пик представлен частью макромолекул, фактически лишенных отрицательного заряда.

При исследовании размеров молекул уромодулина в процессе охлаждения пробы до 4℃ уромодулин из мочи пациентов с уролитиазом прогрессивно увеличивает гидродинамический размер, измеренный методом динамического светорассеивания. Образование кристаллических минеральных компонентов происходит при нарушении (снижении) коллоидной устойчивости биологических сред организма. Уникальные биофизические свойства уромодулина обеспечивают коллоидно-осмотические свойства мочи и препятствуют образованию камней, предотвращая адгезию кристаллоидов. Обнаружение гелеобразного осадка - криогеля при охлаждении мочи подтверждает присутствие в моче высокомолекулярных соединений.

Феномен фазового перехода «золя» в «гель» регистрировали на разработанной модели медицинского изделия «Уроскрин». Электронно-оптический прибор позволяет фиксировать образование «криогеля мочи» при выполнении «холодовой пробы мочи».

Апробация анализатора позволяет в дальнейшем его использовать для констатации эффекта фармакологической модификации процесса кристаллогенеза.

Выводы. Стабильность и устойчивость коллоидной системы обеспечивает олигомерная форма уромодулина (7 MДa) за счет выраженных электроотрицательных свойств данной формы, значительно преобладающая в популяции у здоровых людей над олигомерной формой (28 МДа). «Уроскрин» - новая медицинская технология для изучения диагностической эффективности скрининга оценки состояния коллоидного гомеостаза мочи, как критерия ренальных дисфункций.

Actuality. Urolithiasis is a significant medical and social problem, since it is widespread among the able-bodied population and occupies one of the leading places in the structure of urological pathology.

Objective: to study the biophysical phenomenon of the phase transition "sol-gel" isoforms of uromodulin using various technologies.

Materials and methods of research: In the course of the work, 100 patients were examined: men - 48 (48%), women - 52 (52%). The study group overwhelmingly included patients with oxalate urolithiasis, the results of the «Lithos-System» were taken into account. Determination of the hydrodynamic dimensions of biological objects was carried out on the analyzer LKS-03, INTOX (Russia) by the method of hydrodynamic light scattering. Study of the Z-potential for measuring electrophoretic particle mobility using the Doppler effect, determination of molecular weight from the intensity of scattered light using the Debye graph and evaluation of the dynamics of these characteristics when pH and ionic strength change with metrological traceability to NIST standards (Zetasizer Nano ZS analyzer, Malvern Instruments).

Results. On model solutions simulating the composition of urine (density 1.010 (300 mosm / l); 1.017 (650 mosm / l); 1.030 (1000 mosm / l)), the dynamic light scattering method revealed the predominance of the oligomeric form of UMD in healthy individuals both at low osmolality (95% at 300 mosm / l) and at very high osmolality (75% at 1000 mosm / l). Uromodulin from the urine of a patient with urolithiasis is overwhelmingly represented by a polymeric form: at 300 mosm / l to 60% in the polymer form of UMD (28), and in concentrated urine (1000 mosm / l) - UMD (28) is found in 95%.

When measuring the Z-potential of the UMD pool, it was found that uromodulin from the urine of patients with urolithiasis forms a curve with two peaks. The second peak is represented by a part of macromolecules that are actually devoid of negative charge. When studying the size of uromodulin molecules in the process of cooling the sample to 4 ° C, uromodulin from the urine of patients with urolithiasis progressively increases the hydrodynamic size measured by dynamic light scattering. The formation of crystalline mineral components occurs when the colloidal stability of the biological environments of the body is violated (decreased). The unique biophysical properties of uromodulin provide colloidal-osmotic properties of urine and prevent the formation of stones, preventing the adhesion of crystalloids.

Detection of gel-like precipitate-cryogel during cooling of urine confirms the presence of high-molecular compounds in the urine. The phenomenon of the phase transition of "sol" to "gel" was recorded on the developed model of the medical device "Uroscrin". The electro-optical device allows you to fix the formation of "urine cryogel" when performing a "cold urine test". Approbation of the analyzer allows it to be used in the future to ascertain the effect of pharmacological modification of the crystallogenesis process.

Conclutions. Stability and steadiness of the colloidal system is provided by the oligomeric form of uromodulin (7 MDa) due to the pronounced electronegative properties of this form, which significantly prevails in the population in healthy people over the oligomeric form (28 MDa). "Uroscrin" is a new medical technology for studying the diagnostic effectiveness of screening for assessing the state of colloidal urine homeostasis as a criterion of renal dysfunctions.