Pathophysiology, diagnosis and medical treatment of non-calcium stones

Neben den Kalziumsteinen stellen Harnsäure- und Infektsteine mit Häufigkeiten von etwa 10 resp. 8% die zweit- und dritthäufigsten Nierensteinarten dar, während Steine aus Zystin oder 2,8-Dihydroxy-Adenin in 1–2% vorkommen. Als Infektstein bezeichnet man nicht einen infizierten «metabolischen» Stein (z.B. Kalziumoxalat), sondern die Steinbildung durch einen Infekt mit harnstoff-spaltenden Keimen (meist Proteus mirabilis). Die Harnstoffspaltung führt zu starker Alkalinisierung des Urins, was die Kristallisation der Infektsteinkomponenten Struvit und Karbonatapatit begünstigt. Infektsteine bilden den weitaus größten Teil der sogenannten «Ausgusskonkremente», die im Extremfall das gesamte Nierenbeckenkelchsystem ausfüllen können. Die Symptome des Infektsteinleidens sind variabel und reichen von der akuten Flankenkolik bis hin zum asymptomatischen Verlauf. Die bildgebende Diagnostik bedient sich der herkömmlichen radiologischen Methoden. Infektsteine können nur durch radikale Entfernung allen Steinmaterials saniert werden. Häufigste Ursache der Harnsäuresteinbildung ist ein zu saurer Urin (Urin-pH permanent unter 5.5), deutlich häufiger als eine vermehrte Harnsäureausscheidung. Der hohen Urinazidität können tubuläre Störungen (wie z.B. im Rahmen einer Gicht), chronische Diarrhoen oder eine schwere Dehydratation zugrunde liegen. Therapeutisch steht denn auch nebst der Steigerung der Harnmenge auf über 2000 ml/Tag die Alkalinisierung des Urins auf pH 6.2 bis 6.8 im Vordergrund. Die Harnsäureausscheidung wird durch Reduktion purinhaltiger Nahrungsmittel und allenfalls – nur bei weiteren Steinrezidiven und/ oder manifester Gicht – durch Allopurinol erzielt. Bei der seltenen Zystinurie kommt es durch eine genetisch bedingte tubuläre Zystinresorptionsstörung zur Bildung von Zystinsteinen. Eine kausale Therapie ist bislang nicht möglich, doch existieren verschiedene diätetische und medikamentöse Therapien zur Senkung der Steinbildungsrate. Am wichtigsten sind Harndilution und -alkalinisierung. Zystinkonkremente sprechen auf ESWL schlecht an und erfordern häufig invasive Eingriffe. 2,8-Dihydroxy-Adeninsteine sind das Resultat einer extrem seltenen Stoffwechselerkrankung, bei welcher es durch einen Enzymmangel zum Ausfall von Konkrementen kommt. Die Steine sind in der Röntgendiagnostik nicht schattengebend und werden häufig mit Harnsäuresteinen verwechselt. Durch diätetische Purinrestriktion und Behandlung mit Allopurinol kann die Steinbildung reduziert werden.

While calcium oxalate and calcium phosphate make up at least 80% of all kidney stones, infection-induced and uric acid stones occur in 10% and 8%, respectively. Although any type of stone may become infected, the term “infection stones” means that stone formation exclusively depends on urease-producing bacteria. The splitting of urea leads to a rise in urinary pH which may induce crystallization of struvite (magnesium-ammonium-phosphate), the major constituent of infection stones, or carbonate apatite. Struvite stones account for the majority of staghorn calculi. They can grow quite large and may fill the entire collecting system. Patients with struvite stones may present with acute flank pain or remain completely asymptomatic. The cure of infection stones requires complete removal of the stone material. For uric acid crystallization and stone formation, low urine pH (below 5.5) is a more important risk factor than increased urinary uric acid excretion. Main causes of low urine pH are tubular disorders (including gout), chronic diarrheal states or severe dehydration. Accordingly, the treatment of uric acid stones consists not only of hydration (urine volume above 2000 ml per day), but mainly of urine alkalinization to pH values between 6.2 and 6.8. Urinary uric acid excretion can be reduced by a low-purine diet as well as – in case of recurrent uric acid stones and/or gout – by allopurinol. Cystinuria is a rare hereditary gene disorder with impaired tubular reabsorption of cystine. Stone formation occurs as a consequence of cystine’s relatively low solubility at urine pH levels below 8. Only symptomatic diet and drug treatments are currently available, with urine dilution and urine alkalinization being the most efficient ones. Cystine stones respond poorly to shockwave lithotripsy, so that invasive procedures may regularly be necessary. 2,8-dihydroxy-adenine stones occur as a consequence of an enzyme deficiency that involves purine metabolism. These resulting stones are not visible by fluoroscopy and are therefore often misinterpreted as uric acid stones. Low-purine diet and allopurinol reduce the frequency of stone formation.