Combinación de geología y biología despeja camino hacia nuevos tratamientos para cálculos renales

Los cálculos renales en los seres humanos son tan antiguos como las pirámides de Guiza y, de hecho, el cálculo renal más antiguo se encontró en un satén mortuorio egipcio del año 4400 A.C.

Antecedentes

El año pasado, Mayo Clinic procesó y analizó aproximadamente 90 mil cálculos renales procedentes de todo el mundo; pero la cantidad aumenta cada año, lo que refleja que esta enfermedad va en aumento a nivel mundial. Los nuevos estudios revelan cómo se forman realmente los cálculos renales, hecho que es clave para tratar e incluso eliminar esta afección casi siempre dolorosa.

Hace alrededor de 3 años, un estudio de Mayo Clinic y de la Universidad de Illinois desvirtuó el consenso de que los cálculos renales se formaban metódicamente; estrato por estrato, y de que eran difíciles de disolver.

“Se creía que una vez formado y desarrollado un cálculo renal de calcio, era imposible disolverlo bajo las condiciones normales de un riñón“, explica el Dr. John Lieske, nefrólogo, director del Consorcio para Cálculos Renales Raros en Mayo Clinic y codirector del equipo.

Contrario a la creencia de muchos años, el estudio descubrió que los cálculos renales de oxalato de calcio se forman de manera muy similar al travertino; roca de las aguas termales de Mammoth en el Parque Nacional de Yellowstone. Es decir, los cálculos renales, al igual que las rocas, se forman en entornos naturales y atraviesan por ciclos repetidos de cristalización, disolución, fracturación y fallas; en un proceso conocido como diagénesis.

Gracias a la poderosa combinación de la geología y la biología (la geobiología) de la Universidad de Illinois con la experiencia de Mayo Clinic en urología y nefrología; este descubrimiento despeja el camino hacia nuevos tratamientos y poco convencionales para los cálculos renales.

Estudiando muestras de cálculos renales

A fin de llevar a cabo el estudio, fue preciso seccionar en pedazos tan finos como el papel las muestras de cálculos renales extraídos quirúrgicamente de pacientes de Mayo.

“Se los corta de forma muy fina, hasta que la luz pueda atravesar los pedazos. Cuando hay un cálculo renal que se corta de forma muy fina y se lo ve con luz ultravioleta en el microscopio, con una escala de una millonésima a una mil millonésima parte de un metro, se observa estrato sobre estrato de cristales individuales con formas muy perfectas y cortados diagonalmente por otros cristales, orificios disueltos, fracturas y fallas“, explica el Dr. Bruce Fouke, geobiólogo y director del Centro de
Biotecnología Roy J. Carver, cuyos laboratorios en la Universidad de Illinois cuentan con los medios especializados para llevar a cabo el trabajo.

“Son muy similares a lo que se ve al borde del Gran Cañón, donde los estratos rocosos son espectaculares“, afirma el Dr. Fouke.

Implicaciones

Las implicaciones del estudio incluyen nuevos protocolos de tratamiento que pueden interrumpir la formación de los cálculos o fomentar su disolución. Son buenas noticias, dado que tener alojado un cálculo en el cuerpo puede ser más doloroso que dar a luz.

Según el último trabajo del equipo y publicado en Nature Reviews Urology, el estudio en curso ha hecho más avances con sus descubrimientos. Los investigadores han establecido un nuevo esquema de clasificación, que permite a los médicos clasificar los cálculos renales en distintas categorías únicas; independientemente de saber con precisión o desconocer dónde se formaron los cálculos en el riñón.

“No es solamente una composición de minerales, sino también varios eventos complejos y continuos de cristalización y disolución. Cuando el cálculo pasa a la etapa de disolución, no se disuelve completamente; puesto que va creciendo y luego, en cada uno de estos ciclos, se disuelve solo de manera parcial. Es decir, va adquiriendo la apariencia de un pedazo de queso suizo; y deja atrás parte de la masa mineral que contiene cristales, orificios, fracturas y fallas. En la siguiente secuencia, hay más crecimiento, disolución, fracturación y fallas, en un proceso que continúa una y otra vez. En la actualidad, estamos documentando cuantitativamente esta serie de pasos sobre la historia de la formación de un cálculo, llamada secuencia paragenética“, explica el Dr. Fouke.

Los investigadores descubrieron que el riñón humano extrae de manera natural más del 50% (en volumen) de la masa original del cálculo durante la serie de pasos de la disolución.

Formación de cálculos renales y depósitos minerales la naturaleza

El equipo describió en detalle cómo la formación de cálculos renales en los seres humanos está controlada por “la misma secuencia fundamental de procesos que rigen los depósitos minerales en otros ambientes naturales o creados del planeta Tierra, a través del tiempo geológico. Cuando se forma una roca o una piedra, la velocidad de la cristalización se opone a la frecuencia de la estratificación“, dice Jessica Saw, estudiante de la Escuela de Medicina Alix de Mayo Clinic y antigua estudiante doctoral en el laboratorio del Dr. Fouke.

Estos mismos principios básicos los aplica ahora el vehículo Perseverance de la NASA en Marte para buscar rocas compuestas por vida microbiana antigua y depositada en estratos, en lo que se conoce como estromatolitos. Sin embargo, en los seres humanos, los cálculos renales pasan por la estratificación con una frecuencia mucho mayor a ninguna anteriormente vista en otra roca o depósito mineral de la naturaleza.

“En los cálculos renales, se usaron las mismas herramientas que sirvieron para entender la respuesta de los corales al aumento rápido de las temperaturas en la superficie marina durante el calentamiento global. La velocidad con la que se desarrollan los cristales en muchos entornos naturales es, a veces, mucho más rápida de lo que se ve en los cálculos renales. No obstante, la frecuencia de la estratificación cristalina y orgánica que se observa en los cálculos renales es mucho más veloz que todo lo previamente visto en sistemas naturales“, menciona el Dr. Fouke.

Microbioma y el desarrollo de los cálculos

En las aguas termales de Mammoth, la velocidad con la que se depositan los cristales rocosos de travertino es entre un millón y mil millones de veces más rápida que la de la mayor parte de las rocas calizas que se forman sobre la superficie del planeta. Esto explica por qué a diario se deposita más de una tonelada de travertino en ese sitio: los microorganismos bacterianos en las aguas termales producen proteínas y otras moléculas que permiten a las rocas desarrollarse de manera sumamente rápida. En los riñones, el huésped humano y los microorganismos residentes, también conocidos como microbioma, crean proteínas similares. La diferencia está en que los riñones intentan defenderse y disminuyen o detienen la formación de los cálculos, mientras que la naturaleza permite el proceso de estratificación que promueve el desarrollo de las rocas.

“Lo más emocionante del trabajo realizado con Mayo es el descubrimiento de que no existe sobre el planeta ningún otro sistema natural como el riñón ni la formación de los cálculos renales. Nos referimos a las profundidades oceánicas, a la montaña más alta, a las capas de hielo en la Antártica y a las cuevas subterráneas profundas“, asegura el Dr. Fouke.

El estudio demostró que el microbioma se entierra y fosiliza dentro de los cálculos renales en desarrollo y el Dr. Fouke comentó al respecto: “Esto plantea nuevas interrogantes respecto a cómo el microbioma facilita o frustra el desarrollo de los cálculos, según el estado del riñón“.