Análisis y estudio de los cálculos renales

UROL. INTEGR. INVEST.
Volumen 2, pp. 477-487
Análisis y estudio de los cálculos renales
F. GRASES FREIXEDAS*,
* Departament
** Servicio
A. CONTE VISÚS** y A. COSTA BAUZÁ*
de Química. Universitat de les Illes Balears. Palma de Mallorca.
de Urología. Hospital Son Dureta. Im·alud. Palma de Mallorca.
RESUMEN:Objetivo: se comenta el procedimiento más apropiado para el estudio y análisis de los
cálculos renales, su importancia en la determinación de la etiología de la enfermedad y las distintas
técnicas que se utilizan para ello.
Material y métodos: se realiza una breve revisión
histórica de la evolución de los métodos de análisis
de los urolitos y se comenta la importancia de dicho análisis.
Resultados: se efectúa una breve descripción de
las técnicas más útiles para el estudio de los cálculos renales, que incluyen la microscopia estereoscópica, la espectroscopia infrarroja, la microscopia
electrónica de barrido, la difractometría de rayos X
y la termogravimetría,
indicándose el carácter
complementario de dichas técnicas entre sí.
Conclusiones: se presenta un resumen del proceso a seguir en el análisis y estudio rutinario de cálculos renales.
PALABRAS
CLAVE:Estudio de cálculos renales. Proceso analítico. Microscopia. Espectroscopia infrarroja.
Difractometría de rayos X. Termogravimetría.
ANALYSIS
ANDSTUDYOFRENALCALCULI
ABSTRACT:Objective: the most appropriate procedure to study and analyze the renal calculi, their
importance
in determining
the etiology of the
disease and the used techniques in that study are
commented.
Material and methods: a short historical revision
of the evolution of the methods for the analysis of
uroliths is performed and the importance of this
analysis is commented.
Results: a brief description of the most useful
techniques for the study of renal calculi, including
stereoscopic microscopy, infrared spectroscopy,
Correspondencia:
Dr. F. GRASES FREIXEDAS.
Departament de Química.
Universitat de les Illes Balears.
Ora. de Valldemossa, km. 7,5.
07071 Palma de Mallorca (Balears).
scanning electron microscopy, X ray difractrometry
and thermogravimetry, is carried out, indicating the
complementary nature of these techniques among
them.
Conclusions: a scheme of the process to follow
for the routine analysis and study of renal calculi is
presented.
KEY WORDS:Study of renal calculi. Analytical process. Microscopy. Infrared spectroscopy. X ray difractometry. Thermogravimetry.
Urollntegr lnvest 1997 ;2:4 77 -487.
Introducción
La conexión entre la química y la medicina y su
avance paralelo ha sido un rasgo destacado desde épocas remotas. De hecho, cuando en el siglo XVI tiene
lugar lo que se puede considerar el comienzo de la
«revolución científica», y también durante bastante
tiempo después, es común encontrarse con una gran
mayoría de autores que combinaban la profesión de
médico y químico. El inicio en el conocimiento de la
composición de los cálculos renales hay que situarlo
en ese contexto, alrededor del año 1800, gracias a los
trabajos de Scheele (1742-1786) Y Bergman (17341794), que identificaron por primera vez cálculos de
ácido úrico. En esa época el análisis químico requería
una cantidad apreciable de muestra y, de entre las diferentes muestras humanas disponibles, prácticamente
sólo la orina y los cálculos renales satisfacían este requerimiento. Por tanto, puede considerarse que el estudio de los cálculos renales determinó el inicio de la
moderna química clínica!. Curiosamente,
a pesar de
este anticipado comienzo, con un avance importante
en el conocimiento
de la calculogénesis
renal, que
permitía presuponer que esta patología renal sería una
de las primeras en resolverse, la realidad ha sido bien
distinta, y en la actualidad sigue siendo una patología
cuya etiología no está todavía claramente establecida.
Esta extraña circunstancia hay que atribuirla a los factores especiales que concurren en esta patología, que
478
F. Grases Freixedas et al
incluye los fenómenos de cristalización como un aspecto fundamental a considerar, y como consecuencia,
sus bases y mecanismos se alejan bastante de los esquemas de la bioquímica y biología molecular tradicional, que a pesar de haber impulsado el avance del
conocimiento para muchas patologías cuyos mecanismos son hoy bien conocidos, desde su perspectiva no
ha posibilitado el establecimiento de las bases moleculares suficientes para abordar el problema de la calculogénesis y sus soluciones. Este estancamiento en el
conocimiento general de la enfermedad se ha ret1ejado, como es natural, en todos aquellos aspectos que se
relacionan con la misma, como es el propio análisis de
los cálculos renales. ¿De qué sirve conocer la composición precisa de un cálculo renal si no se conoce cómo y por qué se ha formado y cómo hay que tratarlo?
De hecho, hasta la década de los años sesenta no se
reemprende el estudio en profundidad de la etiología
de los cálculos renales, por lo que hasta estas fechas la
única metodología comúnmente utilizada para determinar su composición era el análisis químico semicuantitativo por vía húmeda, método tedioso e impreciso que conduce a muchos errores de interpretación20s
y que, a pesar de ello y de los avances producidos en las
últimas décadas, sigue utilizándose en muchos laboratorios clínicos~ El auténtico avance en el conocimiento de
la composición de los cálculos renales hay que atribuirlo
al uso de la espectroscopia infrarroja4,69 y de la microscopia electrónica de barrido acoplada con microanálisis
de rayos X (t1uorescencia de rayos X)IOoIS. Aunque
con menor trascendencia y con fines mucho más específicos, en la actualidad también se utiliza para este fin
la difracción de rayos X16 y la termogravimetría17022,
tal y como se discutirá a continuación.
El análisis y estudio de los cálculos urinarios es un
paso esencial para el examen y tratamiento inicial del
paciente aquejado de litiasis renal, ya que la composición del cálculo urinario es el punto de partida para clasificar a cada individuo en una determinada forma clínica, paso indispensable para iniciar su tratamiento
(tabla 1). La composición y estructura del cálculo proporciona además información fundamental relativa a
la patogénesis de la enfermedad, incluyendo anormalidades metabólicas, presencia de infección, posibles artefactos e incluso metabolitos de ciertas drogas.
El informe enviado al médico del análisis realizado
por personal especializado en la materia debería incluir el peso, tamaño y forma de los cálculos, los
constituyentes del cálculo y su orden de deposición, la
presencia de un nido y su composición, la presencia
de cuerpos extraños o artefactos y la presencia e identificación de componentes poco frecuentes tales como
Urol. Integr. Invest.
Tabla I. Componentes
-
-
más comunes de los cálculos renales,
Oxalato cálcico monohidrato (whewellita).
Oxalato cálcico dihidrato (weddellita).
Fosfato amónico magnésico hexahidrato (estruvita),
Fosfato cálcico, forma carbonatada (carbonato apatita) y
forma hidroxilada (hidroxiapatita).
Hidrogenofosfato cálcico dihidrato (brushita).
Acido úrico anhidro.
Acido úrico dihidrato.
Urato sódico.
Urato amónico.
Cistina.
drogas o sus metabolitos y una breve descripción etiológica a la luz de los datos aportados.
La necesidad de un análisis específico de los cálculos aumenta a medida que se progresa en el tratamiento de las distintas formas de urolitiasis y a medida que
se evidencian las relaciones entre factores que predisponen a esta enfermedad.
El procedimiento utilizado para el análisis y estudio
del cálculo requiere una combinación
apropiada de
observación mediante técnicas macroscópicas
y microscópicas convencionales con técnicas físicas tales
como espectroscopia
infrarroja (indispensable),
microscopia electrónica de barrido con microanálisis por
rayos X (opcional, aunque muy importante), y difracción de rayos X y termogravimetría (opcionales y sólo
de interés para algunos casos particulares). En la tabla II
se indica un esquema del procedimiento general utilizado en el laboratorio para el estudio de cálculos urinanos.
Tabla 11. Estudio de la composición
Composición.
-
-
Componentes
de cálculos renales.
mayoritarios
Se determina fundamentalmente
con lupa binocular y
espectrometría infrarroja.
La lupa binocular permite observar de forma clara la
morfología externa (papilar/no papilar) y la interna (estructura radial/en capas/desorganizada).
Los espectros infrarrojos permiten identificar, en una
gran mayoría de ocasiones, el componente o componentes mayoritarios que forman el cálculo. Cuando existan
dudas se puede recurrir a difracción de rayos X o termogravimetría.
Componentes minoritarios y estudio del posible
mecanismo de jÓrmación de un cálculo concreto
-
Para ello se utiliza microscopia electrónica de barrido
(SEM) con análisis por dispersión de rayos X (EDS).
Se puede determinar:
•
•
•
•
Nucleantes heterogéneos.
Etapas del desarrollo del cálculo.
Lugar de formación.
Otros factores etiológicos.
Volumen 2
Diciembre 1997
A continuación se efectuará una breve descripción de
los aspectos más relevantes de las diferentes técnicas
citadas, útiles para el estudio de los cálculos renales.
Estudio macroscópico y observación con la lupa
binocular (microscopio estereoscópico)
El paso inicial en el análisis es el estudio del cálculo intacto antes de su fractura con el fin de observar
cristales, material amorfo o cuerpos extraños que estén adheridos o incrustados en la superficie. El objetivo de la fractura del cálculo es hacer visible el nido, la
estructura cristalina y el orden de deposición de los
componentes. El verdadero nido es invisible ya que es
el primer cristal o agregado de cristales que precipitan
en la disolución y crece o se deposita donde eventualmente se formará el cálculo. El corazón del cálculo es
tanto una región desde la cual se observan estructuras
cristalinas en forma radial o también un centro geométrico que está rodeado por capas concéntricas. El corazón puede encontrarse aproximadamente
en el centro
del cálculo o estar situado más cerca de un polo, tal
como ocurre en los cálculos papilares. En cálculos de
100 mg o más, el corazón puede ser visible sin utilizar
instrumentos que aumenten la imagen, pero para cálculos más pequeños se necesita un microscopio. Después de la fractura del cálculo se determina el orden
de deposición de los componentes, incluyendo la identificación del corazón o corazones si hubiera más de
uno, y la identificación de otras estructuras tanto homogéneas como caracterizadas por una estructura de
deposición de capas concéntricas o radiales.
El corazón se forma a partir de la precipitación de
cristales en la orina sobresaturada, de restos microscópicos de la orina, de artefactos o cuerpos extraños, de
drogas o metabolitos de las mismas, o de sustancias
adheridas a la papila renal. El hallazgo de cualquiera
de esos componentes puede dar indicios sobre la patogénesis del cálculo; sin embargo, en una gran mayoría
de casos el estudio con lupa binocular no permite
identificar dichos componentes, por lo que debe recurrirse a la microscopia electrónica de barrido.
En el estudio de cálculos mixtos (que contienen distintas fases) se debe separar cada fase para su análisis.
Algunos componentes tienen una apariencia lo suficientemente característica como para evitar el correspondiente análisis, aunque las incongruencias
en la
consistencia, densidad o pigmentación pueden indicar
la presencia de componentes intersticiales, que van a
requerir una elucidación posterior mediante otros métodos, tal como ya se ha señalado.
Análisis y estudio de los cálculos
renales
479
Espectroscopia infrarroja
La espectroscopia infrarroja es específica, rápida y
versátil y se puede utilizar con especímenes de distintos
tamaños. Utiliza un espectrómetro que expone las moléculas de la muestra a radiación infrarroja. En la región
infrarroja del espectro electromagnético se absorbe radiación cuando se produce un estiramiento o balanceo
de enlaces covalentes como respuesta a una excitación
a determinados números de onda. La mayoría de sólidos orgánicos e inorgánicos tienen patrones de absorción que incluyen varios máximos de absorción a números de onda característicos de los grupos funcionales
que constituyen la molécula. La correlación de los máximos de absorción específicos observados para la sustancia desconocida con los de los espectos de referencia
permite la identificación de la muestra.
La espectroscopia infrarroja es útil para la identificación tanto de sólidos cristalino como de materiales
no cristalinos, incluyendo sustancias amorfas y grasas.
Ello es una ventaja frente a la difracción de rayos X,
que es útil principalmente para el análisis de compuestos cristalinos. Compuestos tales como la carbonatoapatita y la hidroxiapatita pueden generar lineas débiles y difusas en un patrón de absorción de difracción
de rayos X, pero pueden identificarse y medirse mediante espectroscopia infrarroja.
Una aplicación particular de este método es la identificación de drogas y sus metabolitos en cálculos urinarios, que normalmente dan máximos de absorción
bien resueltos. Como las drogas generalmente están
parcialmente metabolizadas, para la identificación serán útiles los estudios analíticos, la historia de los medicamentos administrados al paciente y otra información farmacocinética.
La espectroscopia infrarroja también es útil para la
identificación de muchos artefactos que aparecen en
los cálculos. El análisis infrarrojo revelará la verdadera naturaleza de estos artefactos. Artefactos comunes,
fácilmente identificables por espectroscopia infrarroja
son el cuarzo y el caolín, que tienen ambos espectros
altamente característicos.
La espectroscopia infrarroja permite distinguir perfectamente entre un cálculo de oxalato cálcico monohidrato (COM) y un cálculo de oxalato cálcico
di hidrato (COD). Así, las bandas de las zonas comprendidas alrededor de 3.500 y 750 cm-I son claramente diferentes para ambos compuestos
(Fig. 1).
Debe tenerse en cuenta que si bien la distinción entre
estos tipos de cálculos puede efectuarse con facilidad
por observación
visual cuando los cálculos están
intactos, esta diferenciación puede entrañar más difi-
480
F. Grases Freixedas
et al
Urol. Integr. Invest.
A
A
o
<fOCCI 3eCO
-f000
350C
3000
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Espectro
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2000
17'10 Ison
1Z!3CI JOOO
7'10
IR de un cálculo de hidroxiapatita/fosfocarbonato
cálcico
Espectro IR de un cálculo de oX31ato cálcico Illonohidrato
B
\
1
""
-fOCO
35DO
3000
2500
200CI
1750
lJ.•wenul'l'lb.r
1500
1250
1000
Espectro
750
IR de un cálculo de brushita
ClI-s.
Espectro IR de un cálculo de oxalato cálcico dihidrato
e
Figura 1. Espectros infrarrojos de (A) un cálculo cuya composición corresponde a oxalato cálcico monohidrato y (B) un cálculo cuya composición corresponde a oxalato cálcico dihidrato.
I
cultad cuando están fragmentados
nillas.
I
o si se trata de are-
Todos los cálculos que contienen fosfatos (fosfatos
cálcicos, magnésicos o amónico magnésicos) presentan una banda muy intensa alrededor de 1.000 cm-I
que permite su fácil identificación, incluso en mezclas
con oxa1ato cálcico mono o dihidrato. Los cálculos
~
u.J
Espectro
IR de un cálculo de fosfato amónico
magnésico
Figura 2. Espectros infrarrojos de cálculos fosfáticos. A: Cálculo
constituido por hidroxiapatita o fosfocarbonato cálcico. B: Cálculo de brushita. C: Cálculo de fosfato amónico magnésico.
puros de brushita, muy poco frecuentes, presentan
también un espectro infrarrojo muy característico que
permite distinguirlos claramente de los de hidroxiapatita o fosfato amónico magnésico (Fig. 2). Los cálculos fosfáticos más frecuentes son los de origen infeccioso, constituidos generalmente por mezclas de fosfato amónico magnésico e hidroxiapatita. Los cálculos
constituidos
exclusivamente
por hidroxiapatita
son
menos frecuentes, aunque también pueden formarse, y
por su apariencia pueden confundirse con los de oxalato cálcico monohidrato
o incluso con cálculos de
espectros infrarroj os. Por tanto, en estos casos la información suministrada por la espectroscopia infrarroja debe complementarse con datos clínicos (por ejemplo, existencia de infección urinaria) o por la observación del cálculo mediante microscopia electrónica de
barrido.
ácido úrico. Los cálculos de origen infeccioso (fosfato
amónico magnésico + hidroxiapatita) suelen ser de tamaño considerable, por 10 que para la determinación
de su composición se deben obtener los espectros infrarrojos de distintas zonas, ya que los cristales de hidroxiapatita y fosfato amónico magnésico están distribuidos irregularmente.
Con todo cabe la posibilidad
Aunque en muchas ocasiones los cálculos de ácido
úrico se identifican por su morfología y color rojizo
característicos, es probablemente uno de los casos en
los que pueden encontrarse cálculos con formas y colores más diversos, de tal manera que pueden originarse importantes confusiones si la identificación se efectúa exclusivamente
de forma visual. El espectro in-
de no detectar uno de esos componentes, aun cuando
esté presente y en consecuencia se produzca una clasificación errónea del mismo si sólo se consideran los
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Diciembre 1997
Análisis y estudio de los cálculos renales
481
T
!cm
!B!
'"
!cm
Espectro IR de un cálculo de ácido úrico
B
g
Espectro IR de un cálculo de cislina
R
Figura 4. Espectro infrarrojo de un cálculo de cistina.
~
'"
:v
"'000
3500
3000
Microscopio electrónico de barrido
I
2500
IT
/ ~
2000
1750
1500
lJ.Jv.nUlllb.~ cm-1
1250
1000
750
iDO
Espectro IR de un cálculo de urato amón ice
Figura 3. Espectros infrarrojos de cálculos úricos. A: Cálculo
de ácido úrico (mediante el espectro infralTojo no se puede distinguir claramente entre ácido úrico anhidro y ácido úrico dihidrato). B: Cálculo de urato amónico (los distintos uratos se pueden distinguir a partir de sus espectros infrarrojos).
Tiene un amplio rango de aumentos, que van desde
10 ó 20 aumentos (dentro del rango de la lupa binocular) hasta llegar a 20.000 aumentos o más.
Las imágenes obtenidas poseen relieve, lo que da
una idea muy clara de la morfología de los cristales.
Además, el instrumento permite el acoplamiento de
técnicas auxiliares, siendo una de las más importantes
el análisis por dispersión de rayos X [EDS (energy
dispersive spectrometry)].
A
frarrojo de estos cálculos es, sin embargo, muy característico y por ello permite su identificación sin ninguna dificultad y además es posible diferenciarlo claramente del espectro infrarrojo correspondiente
a los
cálculos de urato amónico, ya que la zona de bandas
comprendidas entre ] .300 y 500 cm-I es distinta para
ambos compuestos (Fig. 3).
Los cálculos de cistina, que generalmente se distinguen con cierta facilidad por su aspecto céreo, presentan además un espectro infrarrojo característico que
permite identificarlos con toda claridad (Fig. 4).
Una de las grandes ventajas del uso de la espectroscopia infrarroja en la identificación de la composición
de los cálculos es precisamente la rapidez, facilidad y
seguridad con que se efectúa la identificación de cálculos de composición muy poco frecuente, como en el
caso de los cálculos de sílice, carbonato cálcico, urato
cálcico, triamterene (y otros de origen medicamentoso), materia orgánica, etc. Esta fácil identificación hay
que atribuirla a la especificidad del espectro infrarrojo
de un producto puro. De hecho, el espectro infrarrojo
de una sustancia pura suele calificarse como su «huella dactilar» (Figs. 5 y 6).
"t000 3500
3000
2500
2000
1750
Uavenumbef'"
Espectro IR de un cálculo de
1500
1250
1000
750
100
CIII-i
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cálcico
,
B
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L
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15))
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lcm
750
'iOO
Espectro IR de un cálculo de urato cálcico
Figura 5. Espectros infralTojos de (A) un cálculo de carbonato
cálcico y (B) un cálculo de urato cálcico.
482
F. Grases Freixedas el al
Urol. Integr. Invest.
A::~.I~
4000
)000
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Espectro
,
3000
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Espectro
1600
cm·¡
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Espectro
1200
800
1200
400
)
800
,
400
IR de un cálculo de triamtereno
C~~1
4000
Compuesto
IR de un cálculo de sílice (Si02
B.::~
4000
1600
cm·t
Tabla III. Elementos detectables mediante análisis
por energía dispersiva de rayos X en los distintos
componentes de cálculos renales.
2000
1600
cm·'
Oxalato cálcico monohidrato
Oxalato cálcico di hidrato
Brushita
Hidroxiapatita
Carbonato apatita
Estruvita
Ácido úrico (anhidro o di hidrato)
Urato sódico
Urato potásico
Urato amónico
Urato cálcico
Cistina
Elementos
detectables
por EDS
Ca
Ca
Ca, P
Ca, P
Ca, P
Mg,P
Relación molar
Ca/P = 1
413 < CalP < 5/3
5/3 < CalP < 8/3
Mg/P = 1
Na
K
Ca
S
rés ya que en ellas se localizan los responsables de su
origen. El estudio de estas zonas, una vez localizadas
e identificadas, permitirá:
1200
IR de un cálculo de materia
800
400
orgánica
Figura 6. Espectros infrarrojos de cálculos renales de A: Sílice.
B: Triamtereno. C: Materia orgánica.
Este tipo de accesorio proporciona datos de la composición elemental del punto o zona que se analiza,
pudiéndose así determinar la composición del material
observado. Hay que indicar que no es posible detectar
los 8 primeros elementos, es decir, del H al O; por tanto, habrá componentes de cálculos urinarios que no
contendrán ningún elemento detectable, como es el
caso del ácido úrico (sólo contiene H, C, N, O) o el
urato amónico. Estos compuestos se podrán identificar
por exclusión y considerando su morfología cristalina
(tabla ITI).
El estudio de cálculos mediante SEM y sin disponer
de EDS puede conducir a confusiones, ya que hay distintos compuestos que presentan formas cristalinas parecidas (esferulitos de fosfato cálcico o urato amónico;
cristales de COM o ácido úrico anhidro ...). En los casos
problemáticos, la difracción de rayos X o la espectrometría infrarroja podrán indicar cuál es su composición.
El estudio de la microestructura del cálculo mediante microscopia electrónica de barrido con microanálisis por energía dispersiva de rayos X puede aportar
una importante información sobre la etiología del mismo. Así, mediante este estudio es posible identificar el
punto o puntos de inicio de su formación (o la zona o
zonas). La localización de estas zonas es de gran inte-
-
En el caso de los cálculos de COM (Fig. 7):
• Conocer
su origen (sedimentario
o papilar)
(Fig. 7 D).
• Localizar
nucleantes
heterogéneos:
fosfatos
(Fig. 7 A), materia orgánica (Fig. 7 B) y ácido
úrico.
-
En los cálculos fosfáticos no infecciosos (Fig. 8):
• Conocer si el corazón está constituido por brushita o hidroxiapatita.
• Tipo de cavidad en la que se ha formado.
-
En los cálculos de ácido úrico (Fig. 9):
• Determinar si su origen es papilar o sedimentario
(tipo de cavidad).
• La presencia de ácido úrico dihidrato (Fig. 9 C)
es indicio de hiperuricosuria y pH urinario muy
bajo.
• La presencia de ácido úrico anhidro (Fig. 9 A Y B)
implica
una formación
en condiciones
de
normouricosuria
y pH urinario moderadamente
ácido.
Desgraciadamente
cada vez es más frecuente disponer de cálculos fragmentados que, por tanto, no permiten efectuar un estudio sistemático y detallado de los
mismos. Sin embargo, con una experiencia previa suficientemente amplia de la estructura de los cálculos
renales es posible, utilizando un microscopio estereoscópico, seleccionar una serie de fragmentos representativos, tales que permitan averiguar, utilizando microscopia electrónica de barrido con microanálisis por
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483
A
B
C
D
Figura 7. Imágenes obtenidas mediante microscopia electrónica de barrido de cálculos de oxalato cálcico monohidrato. A: Corazón
de un cálculo de oxalato cálcico monohidrato papilar en donde se detecta la presencia de multitud de esferulitos de hidroxiapatita,
que probablemente actuaron como nucleantes heterogéneos de los cristales de oxalato cálcico monohidrato, siendo, por tanto, los
auténticos responsables de la génesis de este cálculo. B: Corazón de un cálculo de oxalato cálcico monohidrato papilar donde se observa una gran cantidad de materia orgánica sobre la que crece un agregado primario de oxalato cálcico mono hidrato; en este caso la
materia orgánica depositada sobre la papila ha sido probablemente la inductora de la formación de este cálculo. C: Corazón de un
cálculo de oxalato cálcico monohidrato papilar en el que se detectó un ácaro como posible responsable de la formación del cálculo.
D: Grandes cristales de oxalato cálcico monohidrato que indican el posible origen sedimentario junto con esferulitos de hidroxiapatita, que probablemente actuaron como nucleantes heterogéneos de este cálculo.
energía dispersiva de rayos X, todos aquellos aspectos
que son fundamentales para permitir un conocimiento
suficiente acerca de su etiología.
DifractometrÍa
de rayos X
La difractometría de rayos X identifica los constituyentes de un cálculo a partir de su patrón de difracción
o «huella dactilar» producida por un bombardeo sobre
el material cristalino con un haz monocromático de rayos X. Cuando los rayos X penetran distancias intramoleculares en sólidos cristalinos sufren difracciones
o reflexiones siguiendo patrones característicos relacionados con la estructura del cristal. Los rayos X re-
t1ejados se pueden utilizar para producir un difractograma compuesto por los picos o máximos que se generan a medida que la muestra gira a través de una sucesión de ángulos. Esto permite la identificación definitiva de una sustancias cristalina desconocida.
La principal ventaja de la difracción de rayos X es su
casi absoluta identificación de materiales cristalinos y de
mezclas de materiales cristalinos. Cuando hay una mezcla de sustancias amorfas y cristalinas hay casos en que
otros métodos pueden confundir ambos tipos de sustancia (tal como ocurre en el caso de cálculos fosfáticos); la
difracción de rayos X identifica selectivamente los componentes cristalinos. Los componentes cristalinos comunes de los cálculos urinarios son todos ellos fácil y po-
484
F. Grases Freixedas et al
Urol. Integr. Invest.
A
B
C
D
F
E
Figura 8. Imágenes obtenidas mediante microscopia electrÓnica de barrido de cálculos fosfáticos. A: Imagen de un cálculo puro de
hidroxiapatita, en la que puede observarse eferulitos (zona central) junto con zonas aspidínicas (capas externas). B: Detalle de los esferulitos. C: Cálculo infeccioso con grandes cristales de fosfato amÓnico magnésico junto a esferulitos de hidroxiapatita. D: Detalle
de la superficie de un cristal de fosfato amónico magnésico en el que se aprecia la típica estructura en "y». E: Imagen de la zona
central de un cálculo de brushita en la que se observan grandes cristales de esta sustancia. F: Zona de crecimiento en empalizada de
cristales de brushita en un cálculo de esta naturaleza.
tencialmente medibles mediante este método. Se pueden
identificar las apatitas cristalinas, pero generalmente dan
lugar a patrones de difracción pobres debido a que se
encuentran en un estado microcristalino y dan bandas de
difracción anchas y débiles. De hecho, esta técnica es
idónea en la litiasis fosfática para distinguir entre la
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485
A
A
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SO.CXIJ
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BRUSHITA
Figura 10. Difractogramas de los distintos componentes de cálculos fosfáticos. A: Estruvita. B: Hidroxiapatita. C: Brushita.
Figura 9. Imágenes obtenidas mediante microscopia electrónica de barrido de cálculos úricos. A: Grandes cristales de ácido
úrico anhidro localizados en el corazón de un cálculo de ácido
úrico. B: Zona columnar de un cálculo de ácido úrico anhidro
muy compacto. C: Apariencia típica de los grandes cristales de
ácido úrico dihidrato, donde se aprecian las grietas originadas
por la pérdida de agua de cristalización.
estruvita y la brushita o para confirmar su ausencia
(Fig. 10), Y en la litiasis úrica para diferenciar el ácido
úrico anhidro del ácido úrico dihidrato (Fig. 11).
La principal desventaja
es su baja capacidad para
litos o materiales amorfos
en cantidades minoritarias
de la difracción de rayos X
identificar algunos metaboy constituyentes presentes
o en trazas.
Termogravimetría
El análisis termogravimétrico
consiste en la medida de la pérdida de peso de una muestra seca en función de la temperatura
a medida que ésta aumenta
durante un proceso continuo de calefacción. La pérdida de masa de la muestra puede ser debida a la
descomposición
térmica
de la misma o a la pérdida
486
F. Grases Freixedas
et al
Urol. Integr. Invest.
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50.00>
Acido úrico anhidro
A
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B
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Acido
TC
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úrico anhidro
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50.00>
Acido úrico dihidrato
Figura 11. Difractogramas de las 2 fases en las que puede encontrarse el ácido úrico en los cálculos renales. A: Ácido úrico
anhidro. B: Ácido úrico dihidrato.
B
"'lO
de aguas de cristalización
de sus redes cristalinas.
Precisamente por este motivo resulta especialmente
útil para distinguir los diferentes
hidratos de una
misma sustancia, y en el caso de los cálculos renales
puede ser de interés para distinguir entre los oxalatos cálcicos monohidrato
y di hidrato o mezclas de
Acido
...•...•
..•••..•
..•.••
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.....••
..••.
úrico dihidrato
85
\
UJ
cuando existan
dudas so-
bre la composición de una muestra (Fig. 12). Por el
mismo motivo también es una técnica de utilidad
,,,
\
<c>
Figura 13. Termograma de las 2 fases en las que puede encontrarse el ácido úrico en los cálculos renales. A: Ácido úrico anhidro. B: Ácido úrico dihidrato.
ambos, fundamentalmente
100
o
TEMPERA TURE
\
\
ID
o..
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para la distinción entre el ácido úrico anhidro y el
dihidrato, y sus mezclas, distinción que es prácticamente imposible mediante espectroscopia
infrarroja
(Fig. 13).
....•.
Conclusión
70
El estudio del cálculo se inicia mediante la observa80
120
Temperatura
160
200
(CC)
Figura 12. Termograma de las 2 fases de oxalato cálcico que
forman parte de los cálculos renales. A: Oxalato cálcico monohidrato. B: Oxalato cálcico dihidrato.
ción directa con lupa binocular y posterior fractura del
mismo para determinar su estructura macroscópica interna. Este paso indicará, en la mayoría de casos, cuál
es el proceso posterior más adecuado a aplicar. Éste
puede implicar:
Volumen 2
Diciembre 1997
Análisis y estudio de los cálculos renales
487
de compuestos en cantidades muy minoritarias requiere el uso de la microscopia electrónica de barrido con
microanálisis por energía dispersiva de rayos X. Este
estudio aportará además datos fundamentales sobre el
mecanismo de formación del cálculo.
a) Un simple análisis por espectroscopia infrarroja
de cualquier zona del cálculo o de varias zonas del
mismo.
b) En el caso de que los espectros infrarrojos no
sean concluyentes se debe recurrir a otras técnicas,
entre ellas la difracción de rayos X y la termogravimetría.
Por otra parte, la experiencia del personal especializado en este tipo de análisis es fundamental para obtener el número mayor posible de datos etiológicos a
partir del estudio del cálculo.
c) Por último, el estudio en profundidad de la microestructura del cálculo y la detección e identificación
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