Calcolosi renale: l’esperienza del laboratorio di Padova

AUTORI

ABSTRACT

Kidney stones: the experience of the Padova laboratory
Introduction: nephrolithiasis is one of the most frequent urologic diseases and the determination of molecular composition and the quantification of stone components are helpful to establish the etiology of urinary stone disease, with important clinical implications for the management of these patients. Stone analysis plays a valuable role in the diagnosis of kidney stone disease, specifically in uncommon kidney stones such as uric acid, cystine, infectioninduced
and drug-induced stones.
Methods: among the many different methods available for urinary stone analysis, the Fourier-trasform infrared spettroscopy (FT-IR) is one the most reliable method providing unambiguous information about stone composition. In the Padova laboratory is routinely used ThermoFisher Nicolet IS5, a infrared spettroscopy instrumentation that emits a beam of infrared light through the sample, which interacts with the molecules in the sample producing a spectrum which is compared with a library. From January 2016 to December 2021 we analyzed 9265 urinary stones with FT-IR.
Results: 55% of stones were made of calcium oxalate, followed by uric acid stones (14%) and calcium phosphate (10.3%); inflammatory stones, mixed stones and cystine stones have been found in variable quantities.
Conclusions: stone analysis provides valuable information about the cause and risk factors and can help in identifying the type of stone, which is important for determining the underlying metabolic disorder and for monitoring the effectiveness of treatment. Therefore, urinary stone analysis is an essential part of the evaluation and management of patients with kidney stone disease.

INTRODUZIONE

Lo studio della composizione dei calcoli urinari, viene utilizzato clinicamente per la gestione della urolitiasi, patologia molto diffusa e spesso sottovalutata, che provoca una sintomatologia frequentemente molto dolorosa  con spesso esiti a lungo termine. La prevalenza è in aumento in molti paesi del mondo e in Italia si assesta attorno al 10% (1); questo potrebbe essere un riflesso di un cambiamento nella definizione della patologia nonché  nei metodi diagnostici utilizzati. Tuttavia l’aumento osservato a livello mondiale è accompagnato da un incremento dei fattori di rischio che comprendono l’obesità, il diabete mellito, diete ricche in proteine animali e sale, l’uso di bevande zuccherate  e probabilmente anche fattori ambientali come il riscaldamento globale (2,3). La formazione dei calcoli è determinata da uno squilibrio nelle urine di sostanze litogene e inibitori della formazione di cristalli (4). I fattori che maggiormente influenzano positivamente lo sviluppo di formazioni calcolotiche sono: calcio, ossalati, fosfati, prodotti batterici, cistina, acido urico e una riduzione del volume urinario; i fattori che invece riducono il rischio di cristallizzazione sono il magnesio, il citrato e un volume urinario elevato.
La prevenzione dell’urolitiasi ricorrente è una delle strategie per prevenire la malattia renale cronica, considerando infatti che il 50% del rischio di sviluppare la malattia è dovuta a cinque fattori facilmente modificabili: indice di massa corporea, dieta, introito di liquidi, assunzione di calcio con la dieta e bevande zuccherate.

L’analisi della composizione del calcolo permette di ricavare utili informazioni su eventuali squilibri metabolici sottostanti, e in occasione dell’episodio acuto è opportuno consigliare sempre la raccolta e l’esame del calcolo emesso o rimosso con procedure chirurgiche.

Lo scopo dello studio è descrivere l’esperienza della Medicina di Laboratorio dell’Azienda Ospedale-Università di Padova nella diagnostica dei calcoli urinari maturata dal 2016 al 2021.

METODI

Le tecniche disponibili   

Esistono diversi metodi per l’analisi dei calcoli:

– analisi chimica, molto diffusa fino a qualche anno fa, che prevede la dissoluzione del calcolo in una soluzione che viene sottoposta successivamente ad analisi per la determinazione del contenuto di minerali. È utile per identificare i tipi più comuni di calcoli ma è meno accurata della spettroscopia a infrarossi;

– diffrazione ai raggi X, permette di analizzare la struttura cristallina del calcolo, ma presenta delle limitazioni dovute all’utilizzo  di raggi X;

– spettroscopia infrarossa in trasformata di Fourier (FT-IR) (attualmente utilizzata presso il Laboratorio di Padova), permette di identificare i legami molecolari quindi ed è di un metodo estremamente accurato.

Nelle “Guidelines on urolithiasis” dell’European Association of Urology (5) viene suggerito l’utilizzo della spettroscopia a infrarosso o la  diffrazione a raggi X per l’analisi della composizione dei calcoli.

La principale difficoltà nella diffusione nei laboratori per entrambe queste metodiche è legata alla necessità di uno strumento dedicato e alla complessità dell’interpretazione dei risultati, per la quale  è richiesta la presenza di personale qualificato con adeguate competenze. La diffrazione a raggi X è la metodica di elezione per l’analisi  delle fasi cristalline, ma la spettroscopia FT-IR presenta degli indubbi vantaggi quali una fase preanalitica più semplice e veloce (6) e la possibilità di determinare non solo le componenti cristalline ma anche le componenti amorfe (7).

La spettroscopia infrarossa in trasformata di Fourier

Gli spettri di assorbimento in infrarosso sono di vibrazione e rotazione perché le radiazioni infrarosse convogliano quantità di energia capaci di provocare nelle molecole moti di vibrazione degli atomi o moti di rotazione di un atomo o di un gruppo di atomi intorno all’asse che lo lega ad un altro atomo. Le vibrazioni possono modificare temporaneamente sia le distanze tra due atomi tra loro legati, sia l’angolo che due atomi formano con un terzo atomo a cui sono ambedue legati. In particolare, quando una molecola viene investita da una radiazione infrarossa ad una certa frequenza ν (espressa come numero d’onda 1/ν, in cm¯¹), l’energia ceduta dalla radiazione viene convertita in energia rotazionale e vibrazionale. I vari gruppi funzionali della molecola in esame assorbono a frequenze ben precise e la rilevazione di un segnale all’interno dello spettro di un composto indicherà la presenza di un particolare gruppo funzionale. Per questo motivo le frequenze vibrazionali sono una impronta digitale dei composti. Vengono caratterizzati composti organici e inorganici presenti nei calcoli urinari e l’intensità della banda è proporzionale alla concentrazione del composto presente.

La libreria è composta di circa 1 668 spettri e permette di analizzare i campioni con una elevata accuratezza che può variare a seconda della miscela di componenti.

I calcoli contengono una quantità di matrice organica che assorbe attorno a 3000 cm-1; per questo motivo si raccomanda una regione di lettura tra 400-2 000 cm-1.

Per la determinazione della composizione viene utilizzata una combinazione di analisi qualitativa e quantitativa. Il contenuto dei componenti viene calcolato a partire dal valore di corrispondenza del risultato della ricerca spettrale utilizzando una libreria appositamente codificata e mediante speciali algoritmi di calcolo. Nella libreria sono anche inclusi gli spettri di farmaci, che si potrebbero trovare nella matrice dei calcoli, ma anche spettri di sostanze riscontrate raramente. Tutti i risultati includono un fattore di affidabilità (espresso come percentuale) e possono essere memorizzati con lo spettro. Un confronto grafico tra lo spettro del campione e quello teorico permette un’ulteriore verifica.

Poiché l’analisi FT-IR viene solitamente eseguita su un campione polverizzato dell’intero calcolo, non viene fornita alcuna indicazione sulla rispettiva collocazione nella struttura del materiale sottoposto ad analisi (nucleo o strati periferici). Qualora si debbano processare calcoli di dimensioni medio-grandi, molto rari, si procede ad un doppio lettura per poter verificare la composizione minerale presente nel nucleo e nelle zone periferiche.

Strumento utilizzato: lo strumento Nicolet IS5 della ditta Thermo Fisher Scientific (Waltham, Massachusetts, USA) è uno spettrofotometro a infrarossi. Lo strumento include il software Nicodom Kidney Stone Analysis, creato da spettroscopisti e medici specialisti per permettere l’analisi e identificazione dei calcoli renali. Tuttavia lo strumento può essere utilizzato anche per analizzare calcoli di altra origine come i calcoli biliari o salivari.

Lo strumento è equipaggiato con un accessorio ID7 ATR. La riflettanza totale attenuata (ATR) è un metodo di campionamento che sfrutta la penetrazione della luce in un campione per acquisire dati sulla sua struttura e sulla sua composizione. L’ATR è una delle tecnologie di campionamento più utilizzate per la spettroscopia IR. Il grande vantaggio dell’ATR è dovuto al fatto che consente di analizzare i campioni solidi e liquidi così come sono, semplificando l’analisi di pressoché tutte le sostanze.

Al contrario di quanto avviene con la trasmissione (l’altro metodo di campionamento più utilizzato), la lunghezza del cammino di misura è indipendente dallo spessore del campione. L’ATR è un metodo basato sulla riflessione interna e la lunghezza di cammino per un dato campione dipende dalla profondità a cui l’energia a infrarossi riesce a penetrare all’interno del campione. Un campione allo stato solido può avere uno spessore di 100 µ o di 100 mm e lo spettro infrarosso registrato avrà praticamente lo stesso aspetto (8).

Poiché con questo metodo è possibile ricavare gli spettri senza complesse preparazioni dei campioni, l’ATR viene utilizzata per l’analisi di materiali solidi e liquidi. La riflettanza totale attenuata utilizza un materiale del sensore ottico che abbia un indice di rifrazione sufficientemente alto, adeguato a consentire la riflessione interna al sensore. A seconda del materiale ottico selezionato e delle modalità di fabbricazione del sensore, il numero di riflessioni può essere controllato con precisione e si ottengono lunghezze di cammino effettive che si adattano bene a campioni con assorbanza elevata. Qualsiasi sostanza a diretto contatto con il sensore viene investita e analizzata dall’energia. Dal momento che la spettroscopia IR è una metodica analitica non distruttiva, permette di eseguire più letture del campione in esame.

Modalità operative

Al Laboratorio di Padova giungono campioni provenienti da pazienti ricoverati e ambulatoriali afferenti agli ospedali del bacino cittadino di Padova e da ospedali e laboratori di una vasta area del Veneto. I campioni inviati possono essere costituiti da frammenti o da calcoli formati. Il personale tecnico provvede alla registrazione di parametri fisici quali aspetto, colore, superficie, forma e all’esecuzione dell’analisi in FT-IR

RISULTATI

La morfologia dei calcoli è determinata da una serie di fattori, come la dimensione e la forma dei cristalli costitutivi, la cinetica della crescita e la posizione delle prime fasi della formazione all’interno del tratto urinario (2).
Ad esempio, l’acido urico e la struvite (fosfato idrato di ammonio e magnesio), che formano grandi cristalli e aggregati nelle urine, portano alla formazione di calcoli a crescita rapida e con scarsa organizzazione. Al contrario, i calcoli di ossalato di calcio monoidrato (COM), costituiti da cristalli molto piccoli, presentano una struttura densa e organizzata. La superficie marrone scuro dei comuni calcoli COM risulta dall’incorporazione di pigmenti all’interno della matrice cristallina durante un lento processo litogenico, mentre nelle iperossalurie primarie, il deposito permanente di cristalli COM appena prodotti forma successivi sottili strati biancastri sulla superficie dei calcoli (9,10).

Esperienza del Laboratorio di Padova   

Nel Laboratorio vengono analizzati mediamente 1500 calcoli/anno, per un totale di 9265 nel periodo compreso tra il 2016 e il 2021. Nella Tabella 1 sono indicate la composizione percentuale relativa  ai calcoli oggetto della nostra esperienza.

Calcoli di ossalato di calcio

I calcoli di ossalato di calcio (CaOx) possono essere di due tipi, a seconda della loro forma cristallina predominante: COM o ossalato di calcio diidrato (COD). Nella nostra esperienza, i calcoli COM puri, ossia costituiti esclusivamente da ossalato di calcio monoidrato, rappresentano circa il 46% del totale, mentre i calcoli COD rappresentano circa il 9%.
Il fattore patogeno comune dei calcoli di questo tipo è un’elevata concentrazione di ioni ossalato nelle urine senza un concomitante aumento del calcio urinario.

I calcoli COM comuni “idiopatici” sono tipicamente sferici, con superficie liscia di colore bruno scuro. Tale struttura è indicativa della deposizione intermittente di cristalli COM correlati a picchi di iperossaluria, determinata dalle abitudini alimentari. Tre sono le condizioni che possono essere coinvolte nella concentrazione intermittente e moderatamente eccessiva di ossalato:

la causa più comune è un basso apporto di acqua con conseguente bassa diuresi;

un elevato consumo di cibi ricchi di ossalato come il cioccolato fondente, barbabietole, spinaci, rabarbaro, acetosella, carambola oppure consumo eccessivo di cibi ricchi di idrossiprolina, che inducono una sintesi metabolica di ossalato da parte del fegato;

un basso apporto di calcio, con conseguente aumento dell’assorbimento degli ioni ossalato da parte dell’intestino.

È interessante notare che la maggior parte di questi calcoli sono di colore marrone scuro perché la loro crescita è intermittente e questa condizione permette ai pigmenti urinari di fissarsi sui cristalli. Tuttavia, in alcuni casi, la superficie di questi calcoli presenta uno strato bianco molto sottile e spesso incompleto costituito da cristalli COM molto piccoli. Poiché gli strati sottostanti sono di colore marrone scuro, il sottile deposito superficiale appare come una pellicola grigiastra, il cui significato è una nuova deposizione di cristalli COM come risultato di un picco molto recente di iperossaluria. I calcoli che presentano una superficie mammillare ruvida da marrone a marrone scuro si osservano in condizioni di moderata iperossaluria, stasi e/o progressiva conversione cristallina da COD a COM.

In Figura 1 e Figura 2 sono presentati gli spettri di due campioni analizzati presso il Laboratorio. Il software permette il confronto dello spettro relativo al campione in esame (spettro di colore rosso) e lo spettro di confronto (spettro di colore viola) presente nelle librerie del programma di analisi attraverso differenti colori e fornisce un rapporto relativo alla composizione del materiale.

La Figura 1 mostra lo spettro relativo a un campione costituito da ossalato di calcio monoidrato al 100% mentre in Figura 2 è presentato lo spettro relativo a un campione costituito da ossalato di calcio monoidrato (50%) e ossalato di calcio diidrato (50%).

Lo studio della composizione dei calcoli riveste un ruolo di rilievo nella diagnosi precoce di alterazioni metaboliche quali l’iperossaluria primitiva (PH). L’iperossaluria primitiva è una malattia genetica rara caratterizzata da un’elevata produzione endogena ed eccessiva escrezione urinaria di ossalato, con conseguente sviluppo di nefrolitiasi (calcoli renali) ossalo-calcica, nefrocalcinosi (deposito di calcio nei reni) e, nei casi più gravi, insufficienza renale cronica e ossalosi sistemica (11,12).

Calcoli a base di fosfato   

Calcoli aventi il calcio fosfato (CaP) come componente principale (contenenti almeno il 50% di CaP), rappresentano nella nostra esperienza il 10,3% dell’intera popolazione analizzata. I calcoli di CaP sono un gruppo molto eterogeneo a causa della loro molteplicità di forme cristalline. In contrasto con i calcoli costituiti da ossalato di calcio, i calcoli di fosfato dipendono dal pH (13) e dalla quantità di calcio (14).
Sono fattori litogenici comuni, un pH >6 e l’ipercalciuria: combinazioni diverse dei due parametri danno origine a variegate composizioni chimiche, caratterizzate inoltre da fasi cristalline e morfologie molto diverse.

Le fasi cristalline più comuni trovate nel CaP sono carbapatite (apatite carbonata, spesso impropriamente chiamata apatite, dahlite), brushite (fosfato bicalcico diidrato) e struvite (magnesio ammonio fosfato), presenti rispettivamente come componenti principali nel 88%, 5% e 7% di calcoli fosfatici, mentre carbonato di calcio fosfato amorfo (ACCP) e whitlockite (calcio misto e fosfato di magnesio) sono meno frequenti. Con l’eccezione di brushite, che forma grandi cristalli, tutte le altre fasi dei fosfati di calcio formano minuscole particelle costituite da nanocristalli di dimensioni inferiori a 15 nm (15).

Calcoli comuni di calcio fosfato: i calcoli comuni di CaP sono principalmente composti da carbapatite, spesso mescolata con piccole quantità di altri componenti come COM o COD (Figura 3).
Questi calcoli presentano tipicamente una superficie biancastra, ruvida e omogenea.

Calcoli di fosfato a base di carbapatite additivata con diverse quantità di altri fosfati di calcio o struvite, presentano una morfologia diversa, con una superficie eterogenea, sia goffrata che ruvida, da chiara a scura. Sezionando un calcolo CaP, si può osservare la presenza di sottili strati alternati biancastri e giallo-marrone. Questi calcoli possono essere conseguenza di infezioni del tratto urinario (UTI) pregresse o latenti, soprattutto se accompagnati da piccole quantità di carbonato di calcio fosfato amorfo, whitlockite o struvite, che sono marcatori di UTI.

Calcoli di struvite: i calcoli costituiti principalmente da struvite (fosfato d’ammonio magnesiaco) rappresentano lo 0,76% dei calcoli analizzati nel nostro laboratorio.
I calcoli di struvite presentano una superficie biancastra, omogenea fatta di aggregati di grandi cristalli con angoli e spigoli smussati. In letteratura questi calcoli rappresentano il campanello di allarme di UTI provocate da microrganismi produttori di ureasi.

Calcoli di brushite: i calcoli composti principalmente da brushite (fosfato di calcio diidrato) rappresentano lo 0,58% dei calcoli analizzati nel nostro laboratorio. I calcoli di brushite presentano una superficie leggermente ruvida di colore biancastro o beige. L’identificazione della brushite tra i calcoli CaP è significativo perché calcoli di brushite, in contrasto con comuni calcoli di carbapatite, sono resistenti alla litotrissia extracorporea ad onde d’urto (Extracorporeal Shock Wave Lithotripsy, ESWL) e hanno un tasso di recidiva particolarmente elevato (16,17).

Calcoli di acido urico    

I calcoli di acido urico (UA) presentano due distinte morfologie: acido urico anidro o diidrato. I calcoli composti principalmente da acido urico anidro presentano una superficie liscia, tipicamente arancione; rappresentano poco più del 12% dell’intera popolazione studiata. Il tipico colore arancione dei calcoli di acido urico risulta da una particolare affinità tra i cristalli di acido urico e un pigmento rosso naturalmente presente nelle urine e denominato uricina (18).
Tuttavia, a causa di un basso contenuto di uricina nelle urine o a causa di uno scarso assorbimento del pigmento, la superficie dei calcoli di acido urico può apparire moderatamente colorata e talvolta interamente biancastra mentre gli strati interni possono mostrare sempre un certo grado di pigmentazione, che va dal giallo pallido all’ocra (lo spettro è presentato nella Figura 4).

I calcoli costituiti prevalentemente da UA diidrato, presentano una superficie ruvida e porosa con un colore eterogeneo dal beige all’arancio. Sono stati ritrovati nel 2% dei calcoli analizzati in forma pura.
È interessante sottolineare come l’acido urico diidrato sia instabile nel tempo e si converta spontaneamente ad acido urico anidro. Sono fortemente dipendenti dal pH e si formano nelle urine acide con pH <5,5. Questo tipo di calcoli con UA è più spesso osservato nei pazienti con gotta, sindrome metabolica o diabete di tipo 2 che tipicamente presentano sia iperuricosuria che urine acide (19,20). Lo spettro è presentato in Figura 4.

Calcoli di urato di ammonio    

I calcoli di urato di ammonio sono molto rari, rappresentando meno dello 0,15% di tutti i calcoli della nostra esperianza (per lo spettro relativo, si veda la Figura 5). Presentano due tipologie diverse:

– colore beige e superficie ruvida, cristallizzano nelle urine con pH molto alto (intorno a 8) nel contesto di UTI da parte di batteri che determinano la produzione locale di ioni ammonio dall’urea. Si riscontrano più frequentemente nei Paesi in via di sviluppo. Nei paesi occidentali, possono anche derivare da un’eccessiva alcalinizzazione terapeutica delle urine.

– superficie ruvida e porosa di colore bruno scuro, si riscontrano in pazienti con diarrea cronica di origine infettiva o in soggetti che seguono una dieta squilibrata caratterizzata da alto contenuto di fibre (cereali) e basso contenuto proteico. Nei Paesi occidentali si osservano calcoli di quest’ultima tipologia nel contesto di abuso cronico di lassativi, che inducono diarrea cronica ed elevata  escrezione urinaria di ammoniaca.

Calcoli di cistina   

I calcoli di cistina rappresentano poco più dell’1% di tutti i calcoli e solitamente sono puri, costituiti cioè solo dall’aminoacido solforato (Figura 6). La nefrolitiasi da cistina è di raro riscontro negli adulti, ma è più diffusa nei bambini e negli adolescenti affetti da cistinuria. La cistinuria, malattia autosomica recessiva o autosomica dominante a penetranza incompleta, è caratterizzata da un difetto ereditario del riassorbimento renale di cistina. Sebbene il riassorbimento tubulare renale difettoso colpisca altri aminoacidi come arginina, lisina, ornitina, i calcoli di cistina sono la principale complicanza di questo difetto genetico a causa della bassa solubilità della cistina nell’ambiente urinario (21).

La previsione della risposta dei calcoli alla litotrissia extracorporea   

L’identificazione delle fasi cristalline di CaOx e di CaP sono di grande interesse per la previsione della probabilità di frammentazione da ESWL, in quanto l’imaging come l’assorbimento di raggi X a doppia energia non fornisce informazioni totalmente affidabili (22,23).
Infatti, i calcoli COM comuni hanno un coefficiente di attenuazione (che indica una maggiore densità su tomografia computerizzata) leggermente superiore rispetto ai calcoli COD (23) e risultano più resistenti alla frammentazione (24). Tra i calcoli di CaP, quelli costituiti da brushite hanno la più alta densità su tomografia computerizzata e sono particolarmente resistenti alla litotrissia ESWL.

Un caso particolare   

Nella casistica del laboratorio rientra anche un caso di calcolo renale composto da calcite (carbonato di calcio), estratto durante un intervento di chirurgia delle vie urinarie, in un paziente di sesso maschile di 47 anni, senza comorbidità e terapie in corso. Il paziente aveva già una storia di calcoli renali, per i quali è stato sottoposto un anno prima a ESWL e 3 anni prima a nefrolitotomia percutanea (PCNL). Non abbiamo informazioni sulla composizione dei calcoli precedentemente estratti.

Il calcolo, estratto dal calice inferiore del rene tramite litotrissia endoscopica con ureterorenoscopia flessibile (RIRS) è pervenuto nel nostro laboratorio come formazione di 3x2x2 mm, irregolare, friabile, di colore biancastro. Lo spettro risultante dallo spettrometro FT-IR ha avuto una corrispondenza del 90,57% con uno spettro nella libreria Daudon “contenente 95% calcite + gesso + proteine” (Figura 7).

Il carbonato di calcio si trova comunemente in rocce come il marmo oppure è presente in organismi marini e nel guscio dell’uovo di gallina. Il carbonato di calcio può essere trovato nei calcoli salivari e biliari umani. Nonostante i calcoli renali di carbonato di calcio si trovino facilmente negli erbivori come cavalli e conigli, sono davvero rari da trovare nell’uomo, probabilmente perché per cristallizzare sono necessari valori di pH urinario molto elevati.

In letteratura, calcoli di calcite pura, sono stati descritti in un numero molto esiguo di pazienti (25-28).

I calcoli renali di carbonato di calcio sono rari anche sotto forma di aragonite, con solo pochi casi riportati in letteratura. Inoltre, i calcoli di carbonato di calcio sono stati talvolta segnalati come artefatti, solitamente inviati da pazienti con malattie psichiatriche.

DISCUSSIONE

La conoscenza dell’esatta composizione del calcolo urinario è importante sia per una corretta diagnosi che per una gestione efficace della malattia.

L’utilizzo della spettrometria IR nell’analisi dei calcoli urinari offre diversi vantaggi dal momento che permette di identificare le diverse forme cristalline dei calcoli urinari. L’analisi non prevede l’alterazione del campione che può quindi essere riprocessato anche se presente in quantità minime.

Questa tecnica è estremamente sensibile e può generare rapidamente spettri che riflettono le vibrazioni molecolari uniche dei costituenti chimici del calcolo.
La moderna strumentazione e il software di analisi dei dati permettono di ottenere un processo di acquisizione delle informazioni ad alto rendimento, consentendo l’analisi di più calcoli in un breve lasso di tempo. Queste informazioni sono fondamentali per comprendere le cause alla base della formazione dei calcoli e per guidare le strategie di trattamento appropriate.

Nel complesso, la spettrometria IR è un prezioso strumento analitico per l’analisi dei calcoli urinari, offrendo vantaggi quali analisi rapide, identificazione della composizione dei calcoli e capacità di fornire informazioni quantitative. La sua sensibilità, specificità e versatilità ne fanno una tecnica essenziale nel campo dell’urologia e della nefrologia per comprendere le cause alla base della formazione di calcoli e guidare un’appropriata gestione del paziente, in affiancamento alle tecniche di diagnostica per immagini quali ultrasuoni o le scansioni in tomografia.

Inoltre, l’analisi dei calcoli urinari fornisce dati preziosi per la ricerca e gli studi epidemiologici contribuendo a una migliore comprensione dei meccanismi di formazione dei calcoli, della prevalenza delle diverse tipologie in popolazioni specifiche e dell’impatto di vari fattori sulla loro formazione.

I dati relativi alla composizione dei calcoli esaminati nel laboratorio di Padova mostrano una sovrapposizione ai dati riportati in letteratura per i calcoli composti da acido urico, calcio fosfato, brushite, struvite, cistina mentre è stata  riscontrato un lieve aumento dei calcoli composti da ossalato di calcio (61,7% rispetto al 50%).

La partecipazione del laboratorio a programmi di valutazione esterna di qualità (VEQ) garantisce l’affidabilità dell’identificazione dei campioni sulla base delle librerie di spettri messi a disposizione dal  software. Le due principali librerie utilizzate (Daudon kameny e Kidney Stone Library-Basic) forniscono le percentuali relative ai componenti di calcoli misti.

In conclusione, l’urolitiasi è una malattia multifattoriale complessa, con tassi di recidiva elevati, pertanto una attenta verifica metabolica  dei pazienti è fondamentale per la prevenzione, la diagnosi, il trattamento e il monitoraggio di questa condizione. Un’analisi accurata dei calcoli urinari rappresenta un prerequisito essenziale per un trattamento specifico perché i fattori di rischio per la formazione dei calcoli urinari variano a seconda del tipo di calcolo. Per ridurre il rischio di formazione di calcoli ricorrenti, il trattamento dietetico mirato dovrebbe essere adattato individualmente in base al profilo di rischio metabolico di ciascun paziente. È stato dimostrato infatti che la terapia nutrizionale specifica, basata sulla valutazione dietetica e metabolica, risulta essere più efficace della dieta generica consigliata per prevenire eventi ricorrenti.

Sarà comunque importante condurre altri studi osservazionali, necessariamente accompagnati dalla analisi dei calcoli,  per chiarire maggiormente il coinvolgimento di fattori dietetici, genetici o di altra natura e trarre delle raccomandazioni utili per questi pazienti.

CONFLITTO DI INTERESSE

Nessuno

BIBLIOGRAFIA

1. Ziemba JB, Matlaga BR. Epidemiology and economics of nephrolithiasis. Investig Clin Urol 2017;58:299-306.
2. Carbone A, Al Salhi Y, Tasca A, et al. Obesity and kidney stone disease: a systematic review. Minerva Urol Nefrol 2018;70:393-400.
3. Perletti G, Magri V, Ferraro PM, et al. A meta-analysis of observational studies. Arch Ital Urol Androl 2020;92:30-3.
4. Wagner CA. Etiopathogenic factors of urolithiasis. Arch Esp Urol 2021;74:16-23.
5. Skolarikos A, Jung H, Neisius A, Petrik A, Somani B, Tailly T, et al. EAU Guidelines on urolithiasis. European Association of Urology, 2023. http://uroweb.org (ultimo accesso maggio 2023).
6. Estepa LM, Levillain P, Lacour B, Daudon M. Infrared analysis of urinary stones: a trial of automated identification. Clin Chem Lab Med 1999;37:1043-52.
7. Basiri A, Taheri M, Taheri F. What is the state of the stone analysis techniques in urolithiasis? Urol J Spring 2012;9:445-54.
8. Milosevic M. Internal Reflection and ATR Spectroscopy. Applied spectroscopy reviews 2004;39:365-84.
9. Daudon M, Jungers P, Bazin D. Stone Morphology: Implication for Pathogenesis. AIP Conference Proceedings 2008;1049:199-215.
10. Daudon M, Jungers P, Bazin D. Peculiar morphology of stones in primary hyperoxaluria. Engl J Med 2008;359:100-2.
11. Marangella M, Fabbrini L, Berutti S. Storia naturale della iperossaluria primitiva. TN& 2018;21:35-9.
12. Soliman NA, Nabhan MM, Abdelrahman SM, Abdelaziz H, Helmy R, Ghanim K, et al. Clinical spectrum of primary hyperoxaluria type 1: experience of a tertiary center. Nephrol Ther 2017;13:176-82.
13. Parks H, Worcester EM, Coe FL, Evan AP, Lingeman JE. Clinical implications of abundant calcium phosphate in routinely analyzed kidney stones. Kidney Int 2004;66:777-85.
14. Daudon M, Bouzidi H, Bazin D. Comprehensive morpho-constitutional analysis of urinary stones improves etiological diagnosis and therapeutic strategy of nephrolithiasis. Comptes Rendus Chimie 2016;19:1470-91.
15. Carpentier X, Daudon M, Traxer O, Jungers P, Mazouyes A, Matzen G, et al. Relationships between carbonation rate of carbapatite and morphologic characteristics of calcium phosphate stones and etiology. Urology 2009;73:968-75.
16. Klee LW, Brito CG, Lingeman JE. The clinical implications of brushite calculi. J Urol 1991;145:715-8.
17. Evan AP, Lingeman JE, Coe FL, Shao Y, Parks JH, Bledsoe SB, et al. Chronic Kidney Disease in Kidney Stone Formers. Clin J Am Soc Nephrol 2011;6:2069-75.
18. Pinto B, Rocha E, Ruiz-Marcellan FJ. Isolation and characterization of uricine from uric acid stones. Kidney Int 1976;10:437-43.
19. Pak CY, Sakhaee K, Peterson RD, Poindexter JR, Frawley WH. Biochemical profile of idiopathic uric acid nephrolithiasis. Kidney Int 2001;60:757-61.
20. Daudon M, Traxer O, Conort P, Lacour B, Jungers P. Type 2 Diabetes Increases the Risk for Uric Acid Stones. J Am Soc Nephrol 2006;17:2026-33.
21. Sakhaee K, Maalouf NM, Sinnott B.J. Clinical review. Kidney stones 2012: pathogenesis, diagnosis, and management. J Clin Endocrinol Metab 2012;97:1847-60.
22. Grosjean R, Sauer B, Guerra RM, Daudon M, Blum A, Felblinger J, et al. Characterization of human renal stones with mdct: advantage of dual energy and limitations due to respiratory motion. AJR Am J Roentgenol 2008;190:720-8.
23. Chevreau G, Troccaz J, Conort P, Renard-Penna R, Daudon M, Mozer P. Estimation of urinary stone composition by automated processing of CT images. Urol Res 2009; 37:241-5.
24. Daudon M, Bazin D, Andre G, Jungers P, Cousson A, Chevalier P, et al. Examination of whewellite kidney stones by scanning electron microscopy and powder neutron diffraction techniques. J Appl Crystallogr 2009;42:109-15.
25. Kaneko K, Matsuta Y, Moriyama M, Yasuda M, Chishima N, Yamaoka N, et al. Proteomic analysis of a rare urinary stone composed of calcium carbonate and calcium oxalate dihydrate: A case report. Int J Urol 2014;21:341-6.
26. Koide T, Yokogawa K, Takemoto M, Itatani H, Sagawa S, Sonoda T. Pure Calcium Carbonate Urolithiasis in a Human. Eur Urol 1982;8:319-20.
27. Gault MH, Chafe L, Longerich L, Mason RA. Calcium and calcium magnesium carbonate specimens submitted as urinary tract stones. J Urol 1993;149:244-9.
28. Christiansen FE, Andreassen KH, Sloth Osther PJ. Recurrent Pure Calcite Urolithiasis Confirmed by Endoscopic Removal and Infrared Spectroscopy in a Malnourished Anorectic Female. J Endourol Case Rep 2016;2:62-4.