Souhrn: Úvod: Mechanismus vzniku sialolitů není zcela jednoznačně znám a konkrementy vytvořené procesem biomineralizace mají velmi často podobné nebo téměř identické složení jako minerály přírodního původu vzniklé geochemickými procesy s tím rozdílem, že v sialolitu je přítomna organická složka. Cílem práce bylo zjistit chemické a minerálové složení sialolitů paci entů operovaných na oddělení ústní, čelistní a obličejové chirurgie (ÚČOCH) Krajské nemocnice Liberec, a. s., v letech 1995 až 2013. Metodika: K analýze sialolitů jsme použili optické a chemické metody a infračervenou spektroskopii. Celkem jsme analyzovali 115 sialolitů získaných od 89 pacientů, v souboru bylo 46 žen a 43 mužů. Věkové rozpětí bylo od 10 do 92 let. Závěr: Z hlediska minerálového složení převažovaly dvousložkové sialolity v 59,1 %, následované jednosložkovými (monominerálními) sialolity ve 34,5 %, trojsložkové sialolity byly v našem souboru zastoupeny v 6,4 %. Čtyř a více složkové sialolity jsme nezaznamenali. Podle chemického složení se téměř výhradně jednalo o monokrystalické nebo složené fosfáty, v malém množství se vyskytovaly i oxaláty, ale spíše jen jako příměs dominantních fosfátů.

Klíčová slova: sialolit, chemická analýza, infračervená spekt roskopie, minerálové složení sialolitu

Sialoliths and their chemical and mineral composition

Original article

Summary: Introduction: The mechanism of the development of sialoliths is not clearly known and concretions formed biomineralisation very often have similar or nearly identical composition as the natural minerals resulting geochemical processes with the difference that in sialoliths organic component is present. The aim of the study was to determine the chemical and mineral composition sialoliths of patients operated on in our department between 1995 and 2013. Methods: We used analysis of optical and chemical methods, and infrared spectroscopy. In total, we analyzed 115 sialoliths obtained from 89 patients in the group were 46 women and 43 men. The age range was from 10 to 92 years. Conclusion: In terms of mineral composition dominated by two-component sialoliths (59.1%), followed one-component sialoliths in 34.5%, were ternary sialoliths in our sample represented in 6.4%. Four or more component sialoliths were not recorded. According to the chemical composition is almost exclusively consisted of monocrystalline or compound phosphate, a small amount of oxalates were also found, but rather as the dominant ingredient of phosphate.

Key words: sialolith, chemical analysis, infrared spectroscopy, mineral composition of sialolith

Úvod

Sialolitiáza je charakteristická přítomností slinných konkrementů (sialolitů), které bývají zpočátku klinicky němé. Teprve při jejich zvětšení mohou působit jako překážka odtoku sliny a tento stav pak často vede k ascendentní bakteriální infekci se sekundární zánětlivou reakcí stěny vývodného systému nebo i samotného parenchymu žlázy. V místě svého uložení mohou sialolity způsobovat dekubity nebo až perforaci stěny vývodu, a může tak dojít k jejich vycestování mimo žlázový či vývodný systém s rozšířením zánětu extraglandulárně (1, 2).

Podle lokalizace rozeznáváme intraglandulární, extraglandulární a juxtaglandulární sialolity a literární zdroje uvádějí, že přibližně v 85 % se nacházejí sialolity v podčelistní žláze, méně se vyskytují v příušní žláze a spíše výjimkou je jejich přítomnost ve vývodech podjazykové slinné žlázy a v malé slinné žlázce (1–7).

Mechanismus vzniku sialolitů není zcela jednoznačně znám a vnímání příčiny se v průběhu historie měnilo. Konkrementy vytvořené procesem biomineralizace (vznikající v lidském organismu) mají velmi často podobné nebo téměř identické složení jako minerály přírodního původu vzniklé geochemickými procesy s tím rozdílem, že v konkrementu je přítomna organická složka (tab. I).

Dříve se za příčinu považovalo zahuštění mukopolysacharidů spolu s odloupanými buněčnými elementy při zánětem změněném pH sliny. Jednalo se tedy o vznik sialolitu primárně z organického podkladu s následným ukládáním anorganických solí do organického substrátu. Novější teorie připouštějí i možnost postupného ukládání kalcifikujících mukopolysacharidů sliny kolem primárně anorganického materiálu. Tyto teorie mají společné to, že nezbytnou podmínkou pro vznik a růst sialolitů je změna pH sliny v důsledku zánětlivého procesu. Za samostatný rizikový faktor se již nepovažuje zvýšený obsah minerálních látek ve slině, zejména přítomnost vápenatých, hořečnatých a fluoridových iontů (3 – 5, 7, 8).

Složení sialolitů

Při standardní analýze konkrementů zjišťujeme jejich chemické i minerálové složení. Z chemického hlediska jsou nejčastěji zastoupenými anionty fosforečnany PO43- a hydrogenfosforečnany HPO42-, šťavelany (COO)22-, hydrogenuráty a uhličitany CO32-. Daleko méně přítomny jsou fluoridy F-, chloridy Cl-, hydroxidy OH- a sírany SO42-. Z kationtů se nejčastěji setkáváme s Ca2+, Mg2+, NH4+, méně pak s Fe2+, Zn2+, Na+ nebo K+ a dalšími kationty nebiogenních prvků, jako např. Al, Pb, V, Ni, Pt, Ti, Ag, které bývají přítomny u přibližně 3/4 sialolitů a pocházejí ze zubních výplní (3–5, 8).

Z morfologického hlediska jsou konkrementy často heterogenní směsí tvořenou z hlavních a minoritních minerálních složek. Nejčastěji (přibližně v 67 %) jsou v sialolitech zastoupeny dvě až tři minerálové komponenty. Monominerální (jednosložkové) konkrementy se vyskytují asi ve 25 % a vícesložkové systémy složené ze čtyř nebo více komponent jsou vzácné (asi 8 %) (8). Jednotlivé komponenty se mohou v konkrementech buď rovnoměrně střídat, nebo jedna složka tvoří jádro a ostatní se na něj vrství.

Tabulka I shrnuje mineralogické spektrum konkrementů, které se nejčastěji vyskytují u jedinců s litiázou. Vedle mineralogického názvu je uveden i chemický název včetně synonym a vzorec (8).

Laboratorní metody využívané k určování složení konkrementů

V laboratořích se k určování složení konkrementů využívá poměrně široké spektrum metod (tab. II).

Nejčastěji používanými metodami na oddělení klinické biochemie Krajské nemocnice Liberec jsou optické metody, chemické analýzy a infračervená spektroskopie (3, 8, 10).

Optické metody

Jedná se o pozorování materiálů za pomoci běžného nebo polarizačního mikroskopu a využívá se odlišení jednotlivých složek podle indexu světelného lomu, rozdílů mezi anizotropními a izotropními vlastnostmi složek a rozdílnosti interferenčních barev. Výhodou metody je možnost fotodokumentace vlastností a vzhledu konkrementu (obr. 1).

Chemické analýzy

K průkazu jednotlivých složek (kationtů, aniontů) slouží postupy analytické chemie a zahřívání (např. hoření organické složky, zpopelnění anorganické složky žíháním, uvolnění iontů po zahřívání apod.). Metody lze rozdělit na kvalitativní (průkaz určité komponenty pomocí chemických reakcí), semikvantitativní (určující přítomnost komponenty s odhadem množství) či kvantitativní metody (přesně zjišťující poměrné zastoupení jednotlivých složek).

Dříve se chemické analýzy rozdělovaly na metody „suché“, prováděné barevnou reakcí na filtračním papíře, a na „mokré“, prováděné ve zkumavce, případně v analyzátoru (obr. 2).

Infračervená spektroskopie

Od roku 1955 se při analýze konkrementů používá technika založená na pozorování interakce elektromagnetického (infračerveného) záření o vlnočtu 4000 – 200 cm-1 a zkoumané látky. Využívá se poznatku, že neexistuje látka, která by propouštěla infračervené záření v celé jeho vlnové délce. Při jeho průchodu zkoumaným materiálem tak dochází k měřitelné absorpci záření a místa s maximální absorpcí (absorpční pásy) jsou charakteristická pro dané látky a daný vlnočet záření (obr. 3).

Nejčastěji se využívají k vyšetření konkrementů tzv. disperzní mřížkové infračervené spektrometry (většinou dvoupaprskové). Novějšími jsou infračervené spektrometry s tzv. Fourierovou transformací pracující na principu Michelsonova interferometru, kdy pomocí hranolu či optické mřížky se paprsky rozkládají z 50 % na pevné a z 50 % na pohyblivé zrcadlo. Po jejich odrazu spolu paprsky interferují a tento rekombinovaný svazek následně prochází vzorkem látky, je vyhodnocován detektorem a převeden na výsledné infračervené spektrum pomocí Fourierovy transformace. Hlavními výhodami infračervené spektroskopie je rychlost provedení a k vyšetření postačuje i malé množství vzorku (8, 10).

Materiál a metodika

Od roku 1995 do roku 2013 jsme k rozboru poslali celkem 115 sialolitů od 89 pacientů (46 žen a 43 mužů) (graf 1), kteří podstoupili jejich chirurgické odstranění na oddělení ústní, čelistní a obličejové chirurgie Krajské nemocnice Liberec. Tato analýza je svým rozsahem ojedinělá a v žádné z dostupných celosvětových informačních databází jsme tak rozsáhlý soubor sialolitů podrobených chemickému a morfologickému vyšetření nezaznamenali.

Z celkového počtu bylo 114 sialolitů z podčelistní žlázy a pouze 1 z příušní žlázy, žádný sialolit nebyl ze sublingvální žlázy ani z malé slinné žlázky. Sialolity jsme získávali operačním výkonem v lokální anestezii exstirpací z vývodu slinné žlázy nebo v celkové anestezii exstirpací konkrementu včetně celé žlázy. Následné vyšetření sialolitů probíhalo v laboratořích oddělení klinické biochemie Krajské nemocnice Liberec. Zajímal nás popis konkrementů, jejich největší rozměry měřené ve dvou na sebe kolmých směrech a dále jejich chemické a minerálové složení. K diagnostice bylo využito mikroskopické vyšetření polarizačním mikroskopem (mikroskop Meopta, mikroskop Olympus BX 50), dále chemická analýza kvalitativní a infračervená spektroskopie (spektrofotometr FTIR Nicolet Impact 400D) (obr. 4).

Výsledky

U většiny pacientů byl nalezen pouze jeden konkrement (34 žen a 39 mužů). Pokud jsme si nebyli bezpečně jisti, že se jedná o mnohočetný výskyt (podle předoperačního SONO a RTG vyšetření a podle tvaru a okrajů vyjmutých částic), pak jsme tento nález charakterizovali jako jeden rozpadlý sialolit, např. v důsledku OP zákroku (obr. 5).

Věk vyšetřovaných osob byl v rozmezí 10 až 92 let a rozložení výskytu sialolitů v jednotlivých věkových skupinách u mužů a žen zachycují graf 2 a graf 3.

Rozbor chemického a minerálového složení byl proveden celkem u 115 vzorků, přičemž v pěti případech nebylo možno prokázat, že se jedná o sialolit.

Nejčastěji měl konkrement bílou až béžovou barvu, byl kulatého či oválného tvaru a jevil spíše vrstevnatou strukturu, někdy složenou z výrazně diferencovaného jádra a obalu. Měkčí a drolivější sialolity pak byly spíše nepravidelného tvaru, vzácně se podařilo odebrat vcelku odlitkový sialolit (obr. 6). Nejmenší zjištěná hmotnost byla 0,001 g, největší pak 6,58 g, průměr byl 0,307 g. Velikost kamínků se pohybovala od rozměrů 0,1 x 0,1 cm do 3,0 x 1,8 cm s průměrnou velikostí 0,74 cm x 0,49 cm a největší konkrement byl zároveň i tím nejtěžším (2, 6).

Z morfologického hlediska převažovaly dvousložkové sialolity (59,1 %), následované jednosložkovými (monominerálními) sialolity ve 34,5 %. Trojsložkové sialolity byly v našem souboru zastoupeny v 6,4% (graf 4). Čtyř a více složkové sialolity jsme v souboru nezaznamenali.

Porovnáním výsledků chemického složení sialolitů jsme zjistili, že se téměř výhradně jednalo o monokrystalické nebo složené fosfátové konkrementy s dominantním zastoupením fosforečnanu hořečnatého a vápenatého (apatit, dahllit, newberyit a struvit). V malém množství se vyskytovaly i oxaláty (whewellit a weddellit), ale spíše jen jako příměs dominantních fosfátů. Graf 5 a graf 6 ukazují zastoupení jednotlivých minerálů v sialolitech a vzájemné poměry minerálů u trojsložkových sialolitů jsou zachyceny na grafu 7.

Diskuze

Z rozboru získaných údajů vyplývá, že rozložení výskytu si alolitů podle pohlaví je v našem souboru téměř totožné, přičemž literární údaje udávají vyšší predispozici u žen (6, 7) s častějším výskytem (kolem 85 %) v podčelistní žláze (1 – 7). V našem souboru ale tvoří konkrementy ze submandibulární žlázy více než 99 %, což může být způsobeno tím, že většina pacientů se sialolitiázou v příušní žláze je primárně odeslána na spádové ORL oddělení, kde problematiku vyřeší.

V souladu s literárními údaji jsme největší výskyt sialolitů zaznamenali u mužů i žen ve středním věku (1, 2, 6) a trochu paradoxně se nezvyšuje s věkem, jak bychom mohli předpokládat vzhledem k častějším nižším hydratacím organismu v důsledku menšího příjmu tekutin ve vyšším věku a snížené funkci slinných žláz.

Analýza chemického složení sialolitů nám potvrdila přítomnost fosfátů v každém vzorku. Je to logické, protože etiopatogeneze vzniku sialolitů je spojena se změnou pH sliny v zánětlivém prostředí a právě fosfáty jsou spolu s proteiny nejdůležitějším intracelulárním pufrovacím systémem, na rozdíl od krevní plazmy, kde nejvýraznějšími pufrovacími systémy jsou bikarbonáty, hemoglobin a sérové proteiny.

U pěti vzorků se nám nepodařilo určit jejich původ. Důvodem byla zejména nedostatečná velikost materiálu nevhodná ke zpracování, nebo se o sialolit nejednalo a mohlo to být např. cizí těleso, mucinová slinná zátka, koagulum nebo leukocyty slepené fibrinem (4).

Závěr

Moderní laboratorní techniky umožňují analyzovat konkrementy s velkou přesností. Jejich výsledky nám potvrdily pestrost chemického a minerálového složení sialolitů, přičemž vysvětlení přítomnosti některých složek (např. whewellitu nebo weddellitu) ještě čeká na objasnění.

Tento problém se ale netýká fosfátů přítomných ve všech námi zkoumaných sialolitech, protože se jedná o důsledek jejich významné účasti v pufrovacích systémech lidského organismu.

Obrazová dokumentace