Karbonat-Harnsteine herbivorer Säugetiere

Zusammenfassung Die Karbonat-Harnsteine stellen einen haufigen “nichtentzundlichen” Konkrementtyp der Pflanzenfresser dar. Rontgendiffraktometrischen Untersuchungen zufolge bestehen diese Urolithen in der uberwiegenden Mehrzahl der Falle zu einem hohen Prozentsatz aus Calcit. Aragonit-Steine sind selten und bleiben in ihrem Vorkommen auf grose und kleine Wiederkauer beschrankt. Vaterit wird als Nebenmineral in Calcit-Nierensteinen der Equiden gefunden. Die detaillierte Auswertung der Rontgenbeugungsdiagramme von steinbildendem Calcit ergab einen stark wechselnden Anteil an Magnesiumkarbonat in fester Losung (Magnesium-hakiger Calcit), wobei die hochsten Mg-Konzentrationen in den Kalziumkarbonat-Konkrementen von Rindern und kleinen Wiederkauern nachgewiesen wurden. IR-Spektrographische Untersuchungen ermoglichten ebenfalls eine Identifizierung der verschiedenen Karbonat-Minerale und gaben Hinweise auf die raumliche Anordnung der CO3-Gruppen im Kristallgitter des Karbonat-Apatit. Mikroskopische bzw. polarisationsoptische Methoden gewahrten Einblick in das innere Gefuge der Harnkonkremente bzw. gestatten bei geeigneter Praparation den Nachweis der einzelnen Komponenten auf Grund ihrer kristall-optischen Merkmale; auserdem ergaben sich Hinweise auf die formale Genese der Konkremente. Zur Interpretation der Bildungsbedingungen von Karbonatkonkrementen wurde die Loslichkeit von Calcit im Harn — modellhaft als wasrige Elektrolytlosung aufgefast — berechnet. Der Einflus der Ionenstarke, der Harnreaktion und der organischen Polyelektrolyte des Harnes wurden diskutiert; dabei ergab sich, das vor allem das Mg/Ca-Verhaltnis und der pH-Wert des Harnes bei der Karbonat-Urolithogenese kausalgenetisch wichtige Faktoren darstellen. Abschliesend wurden die moglichen Ursachen das Kalziumkarbonat-Polymorphismus in den Konkrementen pflanzenfressender Tiere erortert. Summary Carbonate urinary calculi in herbivorous domestic animals Carbonate calculi are a common type of non-inflammatory stone in herbivores. X-ray diffraction studies show that the great majority of these stones contain a high percentage of calcite. Aragonite stones are rare and are restricted to large and small ruminants. Vaterite was found as an accompanying mineral in calcite kidney stones in horses. Detailed study of X-ray diffraction pictures of stone-forming calcite showed a very varying content of magnesium carbonate (magnesium-containing calcite); the highest magnesium concentration was found in calcium carbonate stones in cattle and small ruminants. Infra-red spectrographic studies made it possible to identify the various carbonate minerals and gave evidence of the spacial arrangement of the CO3 groups in the crystal lattice of the carbonate-apatite. Microscopic studies, including polarisation optical methods, gave information about the inner structure of the stones and demonstrated their individual components on the basis of the optical properties of their crystals; these methods also gave some information about formation of the stones. To interpret the conditions of formation of carbonate stones the authors calculated the solubility of calcite in urine after the model of an aqueous solution of electrolytes. The influence of ionic strength, urinary pH and organic poly-electrolytes in the urine is discussed. It was found that the Mg/Ca relationship and the pH of the urine are important factors in the formation of carbonate stones. Finally, the possible causes of calcium carbonate polymorphism in stones of herbivorous animals are discussed. Resume Calculs urinaires carboniques des mammiferes herbivores Les calculs urinaires carboniques forment un type de concretion “non inflammatoire” chez les herbivores. Des examens de diffraction aux rayons X revelent que ces urolithes sont composes dans la plupart des cas d'un fort pourcentage de calcite. Les calculs d'aragonite sont rares et leur apparition chez les grands et les petits ruminants reste limitee. Dans les calculs renaux des equides, on trouve, a cote de la calcite, de la whiterite comme sel mineral secondaire. L'interpretation des radiogrammes des calculs de calcite met en evidence une participation fortement variable de carbonate de magnesium (calcite a teneur de magnesium) et l'on trouve les concentrations en Mg les plus elevees dans les concretions de carbonate de calcium des bovins et des petits ruminants. Des examens spectrographiques aux IR permettent egalement une indentification des differents carbonates et donnent des indications sur la configuration spatiale des groupements CO3 dans le systeme cristallin carbonate-apatite. Des methodes microscopiques ou de polarisation optique ont permis d'examiner la structure interne des concretions urinaires et, apres preparation appropriee, de distinguer les differentes composantes grâce a leurs proprietes cristallooptiques; de plus, nous avons obtenu quelques indications sur la synthese des concretions. Pour pouvoir interpreter les conditions de formation des concretions carboniques, nous avons calcule la solubilite de la calcite dans l'urine, d'apres le modele d'une solution aqueuse d'electrolytes. On discute l'influence de la force ionique, de la reaction urinaire et des poly-electrolytes urinaires organiques: on trouve que le rapport Mg/Ca et la valeur du pH urinaire sont des facteurs genetiques causals importants dans la synthese des urolithes carboniques. On aborde encore les causes possibles du polymorphisme du carbonate de calcium dans les concretions des herbivores. Resumen Calculos urinarios de carbonato en mamiferos herbivoros Los calculos urinarios de carbonato son un tipo frecuente “no inflamatorio” de concremento en los herbivoros. Con arreglo a los estudios radio-difractometricos, estos urolitos constan en la mayoria de los casos en un porcentaje muy elevado de calcita. Calculos de aragonito son raros y quedan limitados en su presencia a los ruminates grandes y pequenos. Vaterita se halla como mineral secundario en los calculos renales de calcita en los equidos. La interpretacion detallada de los radiodifractodiagramas de calcita litiasica arrojo una parte variable en extremo de carbonato de magnesio en solucion solida (calcita que contiene magnesio), siendo apreciables las concentraciones maximas de Mg en los concrementos de carbonato calcico de bovinos y pequenos ruminates. Los estudios espectrograficos infrarrojos tambien posibilitaron la identificacion de los distintos minerales de carbonato y ofrecieron indicaciones sobre la disposicion espacial de los grupos CO3 en la red cristalina del carbonato-apatita. Los metodos microscopicos o bien polaropticos permitieron la percepcion de la textura interior de los concrementos urinarios o bien permitian con preparacion adecuada la identificacion de los diversos componentes en atencion a sus caracteristicas cristalograficoopticas; ademas se infirieron indicios sobre la genesis formal de los concrementos. Para interpretar las condiciones de formation de concrementos de carbonato, se calculo la solubilidad de calcita en orina interpretada en modelo como solucion electrolitica acuosa. Se discutieron los influjos de la intensidad ionica, de la reaccion de la orina y de los polielectrolitos organicos de la orina: en esto se infirio que ante todo la relacion Mg/Ca y el valor pH de la orina representan factores causalgeneticos importantes en la carbonato-urolitogenia. Por ultimo, se comentan las causas posibles del polimorfismo del carbonato calcico en los concrementos de los animales herbivoros.