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Litiasis renal oxalocálcica. Avances en la comprensión de su etiología y mejoras en la metodología analítica para su estudio

by Muñoz Martínez, José Antonio

Abstract (Summary)
La urolitiasis es una enfermedad común, que afectará al 12% de la población de la Unión Europea a lo largo de su vida, caracterizada por una alta prevalencia e incidencia, alta morbilidad y altas tasas de recurrencia. Hoy en día, se acepta un origen multifactorial para el proceso litógeno: el fenómeno central corresponde a la sobresaturación de diversos compuestos en orina que pueden cristalizar formando concreciones sólidas, influenciado por la escasez de inhibidores de la cristalización, la presencia de promotores de la precipitación y factores morfoanatómicos del aparato urinario. Las tasas de recurrencia a cinco años se sitúan entre el 44-75%, independientemente que el episodio litiásico se resuelva espontáneamente o mediante intervención urológica. Este hecho es debido a la persistencia de la alteración urinaria responsable de la formación del cálculo. Estas alteraciones son susceptibles de diagnóstico a través de la caracterización del cálculo y de la orina del paciente, y de tratamiento por modificaciones dietéticas o tratamiento farmacológico, disminuyendo así la agresividad de la enfermedad y, consecuentemente, el número de recurrencias. En el momento presente, los esfuerzos principales en el campo de la urolitiasis deberían dirigirse a reducir las tasas de incidencia y recurrencia de la enfermedad, especialmente si tenemos en cuenta los menores costes asociados a los tratamientos profilácticos y la prevención de la enfermedad en relación con los métodos de extracción de cálculos. En este sentido, se requiere un mejor conocimiento de la etiología litiásica y una mejor eficacia en el diagnóstico de las alteraciones litógenas. Bajo este contexto, los principales objetivos de la presente tesis incluyen el desarrollo de metodologías analíticas eficientes para la determinación de marcadores litógenos, la caracterización de las fluctuaciones diarias y estacionales de la composición urinaria en relación al riesgo litógeno y el efecto de varias sustancias químicas (y sus mezclas) sobre la cristalización de oxalato cálcico. Desarrollo de metodologías simples para el análisis de marcadores litógenos La evaluación adecuada de anormalidades urinarias en pacientes litiásicos es vital para el diagnóstico y tratamiento de la urolitiasis. Por tanto, el desarrollo de métodos analíticos más eficientes para la determinación de marcadores litógenos es crucial para la caracterización adecuada de la urolitiasis, especialmente si tenemos en cuenta los conocidos inconvenientes prácticos de algunos de los métodos existentes. Además, algunos parámetros urinarios (por ejemplo, fitato y pirofosfato) no son analizados de manera rutinaria, probablemente debido a la escasez de metodologías eficientes para su determinación, a pesar de que su conocimiento puede ser de valor para propósitos de diagnóstico y tratamiento de la enfermedad. En este sentido, se identificó una necesidad de metodologías analíticas eficientes que ofrezcan información relevante sobre el manejo de la urolitiasis. La investigación en este campo se centró en 6 marcadores litógenos: oxalato, citrato ácido úrico, creatinina, fitato y pirofosfato. Los principales limitaciones asociadas a las metodologías existentes para estos analitos incluyen su carácter monocomponente, largos y tediosos tratamientos de muestra (requiriendo a menudo etapas como dilución, filtración, centrifugación, ajuste de pH, incubación, purificación, hidrólisis, derivatización...) con consecuentes largos tiempos de análisis, falta de especificidad o la necesidad de componentes especiales (enzimas) que pueden resultar caros en algunos casos (oxalato). El desarrollo de métodos más eficientes, con carácter multicomponente y, por tanto, de mayor rapidez incluyó un método para el análisis de metabolitos urinarios (oxalato, citrato, ácido úrico y creatinina) mediante la electroforesis capilar de zona y un método para la determinación de fitato y pirofosfato en orina mediante la espectrometría de masas de plasma acoplado inductivamente. Los parámetros de validación fueron evaluados en ambos casos, indicando rangos lineales y límites de detección adecuados, ausencia de interferencias y buena exactitud y precisión, demostrando, por tanto, su aplicabilidad en el campo clínico. Las principales ventajas de estos métodos (facilidad de tratamiento de muestra, bajos requerimientos de reactivos y muestra, capacidad de análisis multicomponente, cortos tiempos de análisis y alta capacidad de tratamiento de muestra) hacen posible su implementación en laboratorios clínicos para un mejor diagnóstico de la enfermedad litiásica, siendo el principal inconveniente la limitada disponibilidad de la instrumentación requerida en laboratorios clínicos. Caracterización de fluctuaciones diarias y estacionales del riesgo litógeno En la segunda parte de esta tesis, el estudio de las fluctuaciones diarias y estacionales de la composición urinaria reveló importantes variaciones temporales, produciendo picos relevantes de riesgo incrementado de cristalización patológica de oxalato cálcico. En este sentido, la identificación de periodos de riesgo incrementado de litogénesis es de interés en diseño de tratamientos terapéuticos, encaminados a reducir la sobresaturación urinaria o incrementar la capacidad inhibidora de la orina, mediante cambios dietéticos o tratamiento farmacológico en la etapa en que pueden ser más efectivos. En relación con el curso circadiano, se encontraron fluctuaciones significativas en el sistema sobresaturación / promoción / inhibición de la orina, de especial relevancia en algunos parámetros íntimamente relacionados con la litiasis (volumen/h, calcio, oxalato, magnesio y fitato), que conducen a una variación del riesgo litógeno durante 24 horas. Se identificó un periodo de riesgo incrementado para la cristalización de oxalato cálcico durante el periodo de descanso nocturno, indicando, por tanto, que la orina de 24 horas no refleja de manera apropiada las propiedades de cristalización de la orina. Además, la aplicación de herramientas de análisis multivariable (análisis en componentes principales y análisis de conglomerados jerarquizados) a las orinas de 24-horas fraccionadas reveló que las orinas nocturnas pueden ser diferenciadas de la diurnas en función de su litogenicidad, indicando además cierta homogeneidad en la composición urinaria de dichas muestras. Ambos factores, litogenicidad naturalmente incrementada durante la noche y homogeneidad en la composición urinaria, sugieren que las orinas nocturnas pueden representar un espécimen más adecuado para la evaluación del riesgo de cristalización de oxalato cálcico. Con respecto a la fluctuación de la composición estacional de la orina, se encontraron variaciones remarcables que indican un mayor riesgo de cristalización de oxalato cálculo durante el periodo estival, provocado por una disminución de la diuresis, un aumento de la sobresaturación y la ausencia de una capacidad inhibidora incrementada. Estos resultados indican una necesidad de mantener unos niveles de hidratación adecuados durante el verano, así como incrementar la capacidad inhibidora de la orina por cambios dietéticos o tratamiento farmacológico en aquellos pacientes con gran riesgo de recurrencia. Efecto de varias sustancias (y sus mezclas) sobre la cristalización de oxalato cálcico En la tercera parte de esta tesis, se estudió el efecto de múltiples sustancias (y sus mezclas) sobre la cristalización de oxalato cálcico. Se utilizó un ensayo de riesgo litógeno para seguir la cristalización de oxalato cálcico en muestras de orina artificial en presencia de diversas sustancias (fitato, pirofosfato, citrato, sulfato de condroitina y algunos metales traza como Zn2+, Fe3+, Cu2+, Sn2+, Pb2+, Al3+, Ni2+, Cd2+ y Mn2+), los cuales fueron ensayados en concentraciones fisiológicas. Algunas sustancias como fitato, pirofosfato, citrato y sulfato de condroitina demostraron su capacidad para reducir la cristalización de oxalato cálcico, tanto en muestras de orina artificial como orina natural litógena. Además se examinó la existencia de interacciones relevantes entre estas sustancias y sus efectos sobre la inhibición de la cristalización de oxalato cálcico, indicando que dichas interacciones entre los inhibidores y los cristales incipientes en orina pueden resultar en efectos sinérgicos, aditivos o negativos sobre la cristalización de oxalato cálcico. Los efectos sinérgicos se producen cuando sustancias con gran afinidad por el calcio (por ejemplo, mezclas de fitato y pirofosfato) son adsorbidos selectivamente sobre los sitios activos de cristalización de oxalato cálcico, distorsionando la superficie cristalina de manera más efectiva que el mero efecto aditivo de los inhibidores individuales. Los efectos negativos tienen lugar cuando una sustancia con gran afinidad por el calcio (fitato) se encuentra en presencia de altas concentraciones de otra sustancia con menor afinidad (citrato), resultando en un desplazamiento efectivo del primero de los sitios activos de cristalización de oxalato cálcico, disminuyendo así la inhibición total por debajo del efecto aditivo esperado. Finalmente, los efectos meramente aditivos parecen tener lugar cuando las sustancias involucradas en el proceso de inhibición tienen afinidades similares por los sitios activos de cristalización de oxalato cálcico y/o están presentes en orina en concentraciones que no exceden considerablemente entre ellas. Como consecuencia de los efectos relatados, puede concluirse que la capacidad inhibidora de la orina no puede ser asignada a la capacidad inhibidora de cada sustancia individual, sino también a las posibles interacciones entre estas sustancias en el medio complejo que constituye la orina, conteniendo cristales incipientes. En este sentido, las posibles abundantes interacciones de estas sustancias con otros componentes de la orina (formación de complejos, precipitación, quimisorción sobre la superficie cristalina, desplazamiento de la superficie cristalina...) pueden determinar la incapacidad de una determinada sustancia para influir sobre el desarrollo de una sal insoluble. Por ejemplo, las interacciones de concentraciones fisiológicas de citrato con el fitato urinario, pueden limitar la alta capacidad inhibidora potencial de éste, con la consiguiente desventaja en la prevención de la cristalización de oxalato cálcico. Por otro lado, se demostró que concentraciones fisiológicas de metales traza en orina no tienen una influencia significativa sobre la cristalización de oxalato cálcico. En este sentido, el catión Fe3+, que es el único metal traza que exhibe una alta capacidad inhibidora en concentraciones fisiológicas, es probablemente incapaz de actuar como inhibidor potente en presencia de concentraciones fisiológicas de citrato, como consecuencia del efecto negativo producido por mezclas de citrato y Fe3+, debido a la formación de complejos estables en solución sin actividad inhibidora. Dado el escaso conocimiento de estas interacciones, podemos afirmar que investigaciones futuras en este campo pueden contribuir a un mejor diseño de los tratamientos profilácticos basados en inhibidores. Evaluación de la orina nocturna como espécimen más apropiado para el estudio de la urolitiasis Finalmente, se llevó a cabo una evaluación preliminar de la eficacia del diagnóstico de alteraciones litógenas por parte de la orina nocturna, utilizada como espécimen urinario alternativo para el estudio de la urolitiasis. En este sentido, el principal objetivo de este trabajo fue obtener un esquema simplificado para un primer diagnóstico simple y exacto de alteraciones litógenas, superando, además, algunas de las limitaciones de los actuales esquemas basados en orinas de 24 horas. Así, las orinas nocturnas permitieron discriminar de manera efectiva los principales factores litógenos de la litiasis oxalocálcica, relacionados principalmente con la deficiencia de la capacidad inhibidora de la orina (bajas concentraciones de fitato, pirofosfato y citrato) para la litiasis de oxalato cálcico monohidrato y elevados valores de pH urinario y calciuria para la litiasis de oxalato cálcico dihidrato. Así, las orinas nocturnas parecen representar un espécimen urinario más apropiado para la evaluación del riesgo litógeno, pudiendo simplificar las investigaciones metabólicas en pacientes litiásicos, dada su fácil implementación en la práctica clínica. Las ventajas de la utilización de este espécimen hacen referencia a la mayor representatividad en relación con el riesgo litógeno y la facilidad de recogida de la muestra urinaria por parte del paciente. En este sentido, la implantación del análisis de la orina nocturna como herramienta de estudio rutinario de la litiasis requiere todavía una serie de estudios complementarios (actualmente en desarrollo), encaminados a establecer los nuevos valores de referencia para los factores litógenos, a extender el estudio a los otros principales tipos de litiasis (fosfatos cálcicos y ácido úrico) y a comparar la capacidad diagnóstica de las orinas nocturnas con el espécimen de orina de 24 horas. Las diferentes contribuciones de esta tesis pueden contribuir a un mejor conocimiento de la etiología litiásica y a un mayor eficacia del diagnostico de las alteraciones litógenas. Ambos factores pueden permitir aumentar la eficacia de la evaluación y seguimiento de la urolitiasis, con el objetivo final de reducir las tasas de recurrencia por adopción de las medidas preventivas más adecuadas.
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Bibliographical Information:

Advisor:Valiente Malmagro, Manuel

School:Universitat Autónoma de Barcelona

School Location:Spain

Source Type:Master's Thesis

Keywords:403 departament de quimica

ISBN:

Date of Publication:11/22/2004

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