Concordancia de tres pruebas espectroscópicas, para el análisis fisicoquímico de cálculos renales.

La litiasis urinaria es una patología urológica que se produce por la formación de pequeños depósitos sólidos (cálculos renales) en el interior de los conductos de los riñones. Esta enfermedad tiene una prevalencia recurrente entre el 10 – 12% en hombres y 5 - 6% en mujeres (Sharma and Filler, 2010; Monico and Milliner, 2012; Edvardsson et al., 2013), con un deterioro agudo o progresivo de la función renal e inconvenientes laborales por ausentismo debido a hospitalizaciones, consultas de servicios de urgencias (Sharma and Filler, 2010) e incluso procedimientos endourológicos en casos de mayor severidad. Por tal motivo, es importante identificar la enfermedad antes de que exista algún daño permanente. El estudio de las causas de la formación de cálculos permite establecer un tratamiento adecuado y evitar la recurrencia de la enfermedad y morbilidades asociadas. Frecuentemente, los tratamientos se basan en modificar la dieta, combinado con farmacología o cirugía para extraer el cálculo. El aumento de la incidencia de la enfermedad determinada por grupos etarios, requiere mayor conocimiento de la fisiopatología y en especial ahondar en los métodos de diagnóstico y de estudio de la composición de los cálculos renales (Rodriguez, A., 2018). En la literatura se describe que existen pilares de generación de los cálculos renales, entre ellos la mayor concentración de distintas sustancias litogénicas causadas por bajo flujo de orina o altas tasas de excreción, situación que puede coexistir en una misma persona. Otro aspecto es el efecto promotor de cálculos como ocurre en la hiperuricosuria y, por último, la baja concentración de citrato que se ha conocido como la condición de un inhibidor reducido (Margaret Sue Pearle et al., 2019; Tzelves, Türk and Skolarikos, 2021). Existen tres diferentes mecanismos sucesivos que contribuyen en la formación y crecimiento de cálculos como son la sobresaturación de la orina, la germinación cristalina y el tamaño de las partículas formadas bien por el crecimiento de los cristales o su propia agregación y el tercero que consiste en la nucleación del cálculo que se presenta por la retención de distintas partículas que se forman en el túbulo renal, en la pared de la papila o en cualquier otro sitio de las vías urinarias. Esta etapa de nucleación favorece la constitución del cálculo que crecerá por cristalización local o por el aumento de los cristales ya formados como el efecto generado por la sobresaturación de la orina (ver Figura 1) (Pfau and Knauf, 2016). Figura 1. Mecanismos de formación de los cálculos renales tomado de Pfau and Knauf, (2016) El 80% de los cálculos renales analizados están compuestos principalmente de oxalato de calcio o fosfato de calcio, cada tipo de cálculo renal tiene diferentes etiologías que ayudan a conocer cuáles son las causas de su aparición, explican las condiciones para su nucleación, crecimiento etc. (Rodriguez et al., 2018). Por ejemplo, si el cálculo está compuesto de cistina, 2-8 dihidroxiadenina, xantina, estruvita, la causa de la litiasis se debe al uso de fármacos, incluso el análisis de los cálculos ha conducido a descubrir falsos cálculos. La composición de los cálculos también ha ayudado a encontrar posibles mecanismos etiopatogénicos para la formación del cálculo (Rodriguez et al., 2018). El citrato es conocido como un potente inhibidor de la formación de cálculos, por un lado, porque reduce la sobresaturación de calcio al formar complejos solubles de calcio y, por otro lado, porque inhibe el crecimiento y agregación de los cristales. Un pH alcalino que supere un valor de 6,7 no es considerado promotor de cálculos, sin embargo, es claro que ese nivel de pH altera la sobresaturación favoreciendo la cristalización de fosfato de calcio, como sucede en la acidosis tubular renal distal, el hiperparatiroidismo primario o en el hiperparatiroidismo lácteo alcalino. Se ha visto que el magnesio podría inhibir la formación de cálculos sin que se pueda establecer su mecanismo protector. Así mismo, encontrar valores de pH ácido en orina inferiores a 5,5 estimula la precipitación de ácido úrico (Kim et al., 2019; Tzelves, Türk and Skolarikos, 2021). En la actualidad, para el diagnóstico de la enfermedad, se inicia el estudio con exámenes de sangre y orina, mientras que el análisis de los cálculos es ocasional debido a múltiples razones, la primera es que el paciente expulsa el cálculo con el desconocimiento de la importancia de su estudio y lo desecha, no todos los profesionales solicitan análisis del cálculo de manera rutinaria y hay desconocimiento de los laboratorios que prestan este tipo de servicios con la limitante adicional que en muy pocos se realiza el análisis físico-químico de los cálculos. No obstante, los resultados de los exámenes bioquímicos no siempre indican la causa de litiasis, dado que el cálculo puede haberse desarrollado durante varios años y en el momento en que se presentan los síntomas, la bioquímica metabólica puede haberse modificado ocasionado una dificultad interpretativa y diagnóstica o puede haber desaparecido de la vía urinaria impidiendo de este modo explicar la etiopatogenia de la enfermedad (Rodriguez et al., 2018). De acuerdo con su composición química existen diferentes tipos de cálculos renales. Se ha identificado más de 65 moléculas, las cuales pueden cristalizar en más de 80 especies cristalinas distintas; entre ellas se tienen cálculos de oxalato de calcio (son los más comunes), de fosfato de calcio, de uratos (formados a partir de ácido úrico), de estruvita y de cistina (Rodriguez et al., 2018). En cualquier parte de la arquitectura de la vía urinaria se pueden alojar cálculos ocasionando diferentes factores de riesgo, complicaciones y síntomas (ver tabla 1). Tabla 1. Correlación clínico-patológica de los cálculos renales* Cálculos renales Riñón Uréter Vejiga Uretra Cambios fisiopatológicos Presión retrógrada hacia sistema colector medular y túbulos corticales (Disminuye TFG por aumento de la presión hidrostática en la cápsula de Bowman, aumentan niveles de creatinina) Espasmo ureteral con dilatación proximal del uréter Síntomas irritativos, inflamación crónica, lito flotante Inflamación aguda o crónica Riesgos Hidronefrosis, Infección, lesión renal aguda, enfermedad renal crónica Rotura o estenosis ureterales Reflujo vesicoureteral, cistitis a repetición, Ca vejiga Obstrucción del tracto urinario inferior, reflujo vesicoureteral, prostatitis, estrechez uretral Localización Cualquier localización cortical o medular del riñón Desde la Unión pieloureteral hasta las válvulas conniventes Desde válvulas conniventes, cavidad vesical, hasta la entrada a la uretra Trayecto uretral Síntomas Dolor debido a la distensión de la cápsula de Gerota Dolor por presión retrógrada hacia el riñón ocasionando distensión de la cápsula de Gerota. Dolor lumbar, de flancos o Fosas iliacas inguinal o escrotal (hombres) o de labios mayores (mujeres). Dolor perineal, hematuria, síntomas irritativos *Referencia: Autoría de los investigadores Por lo tanto, el análisis de los cálculos ayuda a conocer la causa de su formación, y a prevenir las recidivas y establecer las medidas terapéuticas más adecuadas, que eviten o retrasen la aparición de las complicaciones renales, óseas o cardiovasculares asociadas, dado que el cálculo es la evidencia real de las alteraciones responsables de su aparición. Su estudio aporta información única sobre las causas de su formación, las condiciones de su nucleación, de su crecimiento, la actividad reciente o antigua de la litiasis y la existencia de procesos litogénicos particulares (Gràcia-Garcia et al., 2011). El análisis de los cálculos renales debe aportar información para detectarlas causas que determinan su formación; es decir, la composición química, especies cristalinas, características morfológicas, entre otras (Gràcia-Garcia et al., 2011). Las técnicas más empleadas son: a) la espectrofotometría infrarroja con transformada de Fourier (FTIR), la cual es la técnica más usada para el análisis de cálculos renales, para determinar los grupos funcionales presentes en el cálculo, de esta forma dependiendo de las longitudes de onda absorbidas, se logra identificar la composición del cálculo, b) la difracción de rayos X, que se utiliza se utiliza para analizar la estructura cristalina de sólidos cristalinos y permitirá determinar la estructura cristalina de los cálculos renales para su correlación con las diferentes patologías de la enfermedad y c) la espectroscopia Raman se utiliza para identificar y caracterizar la composición química de los cálculos renales, en la que un haz de luz láser ilumina la muestra del cálculo renal y se mide la luz dispersada para obtener el espectro Raman (Selvaraju, Raja and Thiruppathi, 2012; Aslin Shamema et al., 2015). Es importante emplear estas metodologías analíticas instrumentales para obtener perfiles espectroscópicos de los cálculos que se puedan almacenar en bases de datos para que en un futuro se reconozca con mayor facilidad la enfermedad de cálculos renales (Kasidas, Samuell and Weir, 2004). En este sentido, se formulan las siguientes preguntas de investigación: ¿Cuál es la utilidad de implementar una estrategia que integre diferentes técnicas analíticas para el análisis de cálculos renales? y ¿Qué información se obtiene del presente estudio que permita establecer las posibles causas de formación de los cálculos? Aprovechando las ventajas y robustez de las técnicas mencionadas, el proyecto de investigación busca una estrategia que integre diferentes técnicas analíticas para el análisis fisicoquímico y estructural de los cálculos renales con el fin de obtener información que permita establecer las causas de la formación de los litos.