I calcoli urinari: il ruolo del Laboratorio

Stefano RapiStefano RapiNato a Firenze il 5.11.1956. Laurea in Chimica. Specializzazione in Biochimica Clinica. Chimico Dirigente presso SODc Laboratorio Generale AOU Careggi. ASN Prof. II fascia Biochimica Clinica e Biologia Molecolare Clinica. Membro del Consiglio Direttivo del Gruppo Italiano Screening Colorettale (GISCoR). Membro del WG-IFCC (International Federation of Clinical Chemistry and Laboratory Medicine) FIT-Hb

Alessandro Bonari, Eva Milletti, Ilenia Pompilio, Alessandra Fanelli, SOD Laboratorio Generale, AOU Careggi, Firenze

Stefano Dugheri, Giovanni Cappelli, Nicola Mucci, Giulio Arcangeli, Laboratorio di Igiene e Tossicologia Ambientale e Occupazionale - UO Medicina del Lavoro, AOU Careggi, Firenze

 

Nella routine di laboratorio, la composizione dei calcoli urinari è determinata con metodi chimico-colorimetrici o mediante spettroscopia infrarossa-trasformata di Fourier a trasmittanza totale attenuata (ATR/FT-IR), quest’ultima sempre più impiegata in virtù della sua praticità e robustezza analitica.

 

Parole chiave: calcoli urinari, litiasi, metodo chimico-colorimetrico, ATR/FT-IR, apparato urinario

 

I calcoli urinari sono delle formazioni solide derivate dalla precipitazione e aggregazione di sostanze disciolte nelle urine.

Perché alcune sostanze precipitano e si aggregano?

La riduzione del volume urinario, l’aumento della concentrazione urinaria di alcuni componenti come calcio, ossalati e acido urico, la riduzione di sostanze come citrati, magnesio e mucoproteine, oppure la variazione del pH delle urine sono le principali cause di formazione dei calcoli.

I più noti sono quelli composti da ossalato di calcio, ma in realtà sono più di 100 i composti che possono costituire i calcoli urinari.

La calcolosi urinaria, o nefrolitiasi, è la patologia associata alla formazione dei calcoli urinari in un tempo che varia da 2 a 5 anni. È molto diffusa nel mondo occidentale e in Italia colpisce circa il 10% della popolazione.

La notizia allarmante è che questa patologia è in costante aumento a causa dello stile di vita sedentario e delle abitudini alimentari non ottimali nel nostro Paese.

Oltre allo stile di vita e all’alimentazione, esistono molte altre cause in grado di portare allo sviluppo di questa patologia, fra cui fattori ereditari e metabolici, le infezioni e l’utilizzo scorretto di alcuni farmaci. Inoltre, dopo il primo episodio, nella maggior parte dei casi la patologia tende a recidivare; questo è un motivo in più per cercare di contrastare la sua insorgenza.

Come prevenire questa problematica? Un aiuto può arrivare dalla tavola. Dal momento che la composizione dell’urina dipende anche da quello che mangiamo, le variazioni dietetiche si sono mostrate efficaci nel prevenire la recidiva di calcolosi nell’80% dei casi. Per questo, la conoscenza della composizione chimica del calcolo è di fondamentale importanza perché consente di seguire una dieta mirata, sotto consiglio medico. In tal modo, la precipitazione di alcune sostanze sarà ridotta al minimo, mentre gli elementi nutritivi che prevengono la precipitazione saranno più presenti nell’organismo.

Il Laboratorio Generale dell’Azienda Ospedaliero-Universitaria di Careggi di Firenze sta investendo nel miglioramento delle analisi di routine diagnostica ed ha riposto particolare attenzione alla determinazione della composizione chimica dei calcoli urinari.

Il metodo chimico-colorimetrico per la caratterizzazione chimica dei calcoli è il più adottato dai laboratori di routine, in quanto è particolarmente economico e non necessita di alcuna strumentazione per l’analisi. Il campione di calcolo urinario viene frantumato con pestello in un mortaio di agata e mediante un saggio effettuato con reagenti liquidi si sviluppa una reazione colorimetrica. La scala di riferimento che viene fornita dal produttore determina l’identificazione della sostanza.

Il metodo risulta gravato da tempi analitici piuttosto prolungati e da una certa interpretazione soggettiva dell’operatore. Inoltre non sono rilevabili i calcoli di purine né quelli derivati da disturbi genetici o da farmaci.

Da qualche anno i centri specializzati di tutto il mondo utilizzano una metodica che risulta più sensibile e specifica per la determinazione della composizione chimica dei calcoli: la spettroscopia ATR/FT-IR (Figura 1).

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Dal 2019 anche il Laboratorio Generale dell’Azienda Ospedaliero-Universitaria di Careggi ha iniziato a utilizzare tale tecnica per migliorare le prestazioni analitiche nella valutazione quali-quantitativa delle molecole organiche e inorganiche relative ai calcoli, di concerto e in collaborazione con l’Unità Operativa complessa di Medicina del Lavoro. I campioni vengono analizzati direttamente allo stato solido e senza preparazione del campione, permettendo tempi di refertazione più brevi. Il principio di questa tecnica si basa sull’effetto dell’energia ceduta da un fascio di radiazione infrarossa alle molecole intercettate nel campione, che viene convertita in moti rotazionali e vibrazionali. I gruppi chimici funzionali (aldeidi, chetoni, alcoli ecc.) assorbono energia a frequenze ben determinate, per cui le varie frequenze vibrazionali identificate in un campione costituiscono una traccia univoca degli atomi e dei legami presenti nelle molecole studiate. In sostanza la “sequenza di picchi” costituisce lo spettro caratteristico di ogni composto.

Lo spettro ottenuto analizzando il campione viene poi confrontato con una libreria digitale che contiene gli spettri relativi ai costituenti di ogni tipologia di calcolo urinario. La concordanza tra gli spettri viene espressa in percentuale e la quantificazione dei composti si ottiene grazie all’intensità del segnale.

La libreria che viene utilizzata nel Laboratorio Generale dell’Azienda Ospedaliero-Universitaria di Careggi contiene più di 4.000 spettri e viene aggiornata e implementata con gli spettri caratteristici ottenuti dai campioni.

In confronto alle altre tecniche proposte nella diagnostica dei calcoli urinari, i vantaggi della spettroscopia ATR/FT-IR (spettroscopia infrarossa in riflettanza totale attenuata) riguardano la possibilità di differenziare e quantificare i composti in stato cristallino, anche partendo da piccole quantità di campione, tanto da consentire la discriminazione di acido urico e di purine dal calcio fosfato e la differenziazione del carbonato da cristalli di struvite o della cistina nella whevellite, risolvendo l’eventuale sovrapposizione degli spettri (Figura 3).

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Grazie al costante impegno nella formazione e nell’aggiornamento del personale, nonché agli investimenti nelle risorse strumentali specialistiche, il Laboratorio Generale dell’Azienda Ospedaliero-Universitaria di Careggi riveste un ruolo di riferimento per i laboratori territoriali nella determinazione della componente minerale e organica dei calcoli urinari, utile sia nella diagnosi differenziale clinica che nelle decisioni terapeutiche.

fanellia@aou-careggi.toscana.it