Progetto di pietra allegato: i calcoli renali di ossalato di calcio provengono dalla placca di Randall?

L'urolitiasi è una condizione molto comune negli Stati Uniti, con una prevalenza stimata dell'11,7% entro i 70 anni. Inoltre, è stato associato a una considerevole morbilità del paziente e mortalità occasionale (Stamatelou, Francis et al. 2003). I costi diretti associati al trattamento dei calcoli renali sono enormi, poiché negli Stati Uniti vengono eseguite ogni anno oltre 600.000 procedure mediche relative ai calcoli (litotripsia ad onde d'urto (SWL), ureteroscopia (URS), nefrolitotomia percutanea (PERC), rimozione dei calcoli, stent ureterali e cestini di pietre (fonte: Boston Scientific Corporation). Sebbene gli ultimi due decenni abbiano visto notevoli progressi nelle tecniche meno invasive per il trattamento di episodi sintomatici di calcoli, nonché progressi nella mitigazione dei rischi di nuova formazione di calcoli, la nostra conoscenza della lesione scatenante nell'urolitiasi umana rimane rudimentale e molto dibattuta.

Fino a poco tempo fa, la sequenza di eventi che porta alla formazione di calcoli urinari era poco conosciuta, soprattutto a causa della mancanza di dati in vivo appropriati. Precedenti teorie sulla calcologenesi proponevano che i calcoli potessero derivare da lesioni epiteliali tubulari dovute a tossicità da ossalato, mancanza di inibitori urinari della formazione di cristalli o epitassia cristallina su un nidus preesistente (Khan, Finlayson et al. 1979). Il lavoro teorico sulla crescita di particelle libere e fisse ha indicato che un tempo di transito dal dotto collettore alla vescica di soli 10 minuti forniva un tempo insufficiente perché un cristallo crescesse fino a dimensioni clinicamente significative (Jonassen, Cooney et al. 1999). La classificazione morfologica della crescita direzionale dei calcoli supportava la necessità di un punto fisso di origine, in assenza di ostruzione (Hinman 1979). Queste osservazioni hanno suggerito che la maggior parte dei calcoli deve iniziare da un punto fisso o nidus nel sistema collettore o nella papilla renale.

Uno di questi nidus, descritto per la prima volta più di sessant'anni fa da Alexander Randall, è stato proposto come la lesione originaria per la formazione di calcoli di ossalato di calcio (Randall 1936; Randall 1937; Randall 1940). Negli studi microscopici della papilla renale ottenuti all'autopsia, ha dimostrato la presenza di lesioni di 2-3 mm nel 19,6% dei pazienti che erano composte da fosfato di calcio e prive di evidenza di infiammazione. Aderendo a questo, in 65 delle 1.514 paia di reni, identificò calcoli nascenti composti da ossalato di calcio e fosfato di calcio. Quando queste pietre raggiunsero dimensioni sufficienti, ipotizzò che si sarebbero staccate, portando con sé la placca sottostante. In un lavoro successivo, sono stati esaminati 256 calcoli annullati o rimossi e 106 hanno dato evidenza visibile di attaccamento murale (Randall 1940). Successivi studi microradiografici confermerebbero la presenza di placca in una sede papillare che potrebbe essere co-localizzata con la pietra (Carr 1954). Sfortunatamente, tutti i precedenti studi sulla patogenesi dei calcoli hanno sofferto della mancanza di definizione di fenotipi clinici chiari che formano i calcoli.

Ci sono rapporti intriganti a sostegno dell'ipotesi di Randall e nostra che le pietre provengano da una placca fissa composta da HA. Precedenti studi microscopici sulla struttura della pietra hanno dimostrato la presenza di concavità su piccole pietre compatibili con un punto di attacco murale e hanno indicato che l'apatite può essere presente nel punto di attacco (Rosenow 1940; Prien 1949). In un primo studio di diffrazione a raggi X e cristallografico di 10.000 calcoli urinari, Herring notò che l'HA veniva spesso trovato come nucleo di ossalato di calcio monoidrato, di solito come una piccola placca discoidale che sembrava assomigliare alla placca di Randall (Herring 1962). Successivamente, Chambers ha eseguito un'analisi con sonda elettronica di 115 piccoli calcoli renali. Di 92 calcoli prevalentemente di ossalato di calcio, è stato in grado di identificare piccole aree centrali di HA, di solito 10-200 micron di diametro, in 70 (Chambers, Hodgkinson et al. 1972). Usando la microscopia elettronica a scansione e l'energia dispersiva dei raggi X, Cifuentes Delatte ha scoperto che 63 su 87 calcoli di ossalato di calcio passati avevano evidenza di placca (Cifuentes Delatte, Minon-Cifuentes et al. 1985). L'osservazione di lumi tubolari non calcificati trovati in congiunzione con queste placche ha suggerito un'origine di punta papillare interstiziale di questo materiale (Cifuentes Delatte, Minon-Cifuentes et al. 1987).

Abbiamo notato che durante l'esame endoscopico delle papille renali di pazienti sottoposti a PERC, spesso si incontrano pietre attaccate alle papille renali. Abbiamo raccolto tre pietre attaccate da tre pazienti separati sottoposti a PERC. Le pietre sono state analizzate con un dispositivo Micro CT ed è stata eseguita la ricostruzione 3D con l'identificazione dei componenti minerali. I calcoli mostravano tutti più componenti minerali, tra cui ossalato di calcio, apatite e probabili regioni di matrice scarsamente mineralizzata. Sebbene il significato di questi vari componenti, in quantità variabili, non sia ancora ben compreso, è evidente che anche nelle prime fasi della formazione della pietra, nelle pietre attaccate alla papilla sono presenti più minerali in disposizione complessa. Sarà solo attraverso un protocollo rigoroso e prospettico che sarà compreso il significato dei calcoli renali attaccati. Dimostrando che i calcoli renali in una popolazione di comuni formatori di calcoli di ossalato di calcio hanno origine da una placca di HA, collegheremmo in modo sostanziale l'origine della placca con il successivo sviluppo del calcolo.