calcolosi vescicale

Università di Pisa
Dipartimento di Oncologia, dei Trapianti e delle
Nuove Tecnologie in Medicina
Divisione di Paleopatologia,
Storia della Medicina e Bioetica
Gino Fornaciari
Il calcolo vescicale gigante
di Borgo Cerreto di Spoleto
IV CONGRESSO NAZIONALE SOCIETA’ MEDICA
INTERDISCIPLINARE PROMED GALILEO
Simposio Satellite: Litiasi renale ed ecografia
Euro Hotel, Cascina (PI), 7-8 giugno 2008
LE CALCOLOSI DELLE VIE URINARIE
Calcoli del tratto urinario
superiore (reni)
Calcoli renali
2 principali
forme di
urolitiasi
Calcoli del tratto urinario
inferiore (vescica)
Calcoli vescicali
Diversa eziologia, composizione chimica ed epidemiologia
EZIOPATOGENESI
Calcolosi
renale
elevata incidenza in aree
economicamente avanzate
Elevato consumo di
Calcolosi
vescicale
regioni rurali o economicamente
depresse (calcolosi vescicale endemica)
Deficienze nutrizionali
durante l’infanzia
proteine animali
+
Più zuccheri raffinati e
meno fibre nella dieta
+
Dieta povera di proteine animali
e alto consumo di farinacei
COMPOSIZIONE CHIMICA
Calcoli renali
Calcoli vescicali
Ossalato di calcio
33 %
8%
Ossalato e fosfato di calcio
34%
8%
Fosfato di calcio
6%
0%
Fosfato di magnesio e ammonio
20%
15%
Acido urico
4%
6%
Acido urico e ossalato
0%
6%
Urato acido di ammonio
0%
8%
Urato acido di ammonio e ossalato
0%
50%
Cisteina
3%
0%
ASPETTO
Calcoli
renali
Grande variabilità in forma e dimensioni; la maggior parte ha forma
rotondeggiante e misura pochi mm in diametro.
A seconda della composizione hanno forma e struttura interna
caratteristiche (moriformi, “a corna di cervo”, cristallini, laminati,
colore dal bianco al marrone)
Forma sferica o ovoide
Calcoli
vescicali
Dimensioni variabili tra pochi mm e 12 cm di diametro
Superficie liscia
Colore uniforme che va dal bianco crema al marrone scuro (cristallini,
laminari, con nucleo centrale)
EPIDEMIOLOGIA
Calcoli renali
Calcoli vescicali
Età
Adulti
Giovani
Sesso
M/F = 12/1
M/F = 1,2/1
Classe socio-economica
Tutte le classi sociali
in paesi sviluppati
Classi sociali inferiori,
nelle zone rurali
Dieta
Elevato consumo di
carne e zuccheri raffinati
Strettamente vegetariana
(poche proteine animali,
molti carboidrati)
Composizione chimica
Urato acido d’ammonio,
acido urico, ossalato di
calcio
Fosfato di calcio,
ossalato di calcio, altro
Incidenza
Frequente
Meno frequente
(in occidente)
IL CALCOLO DI BORGO CERRETO, Spoleto (inizio XIX secolo)
Borgo Cerreto
Nel 2001 l’esplorazione della cripta della chiesa dei Santi Gesù e Maria a Borgo Cerreto
(Spoleto, Umbria) ha portato alla scoperta di 6 mummie naturali risalenti alla fine del
XVIII e agli inizi del XIX secolo.
La mummia di Borgo Cerreto
La mummia di una donna di età adulta, datata agli inizi del XIX secolo, conservava ancora
in situ un calcolo vescicale gigante.
Il corpo, in cattivo stato di conservazione, appariva parzialmente scheletrizzato, in
particolare a livello del cranio e del torace, ma conservava parte dei tessuti molli a livello
della regione addominale.
Il calcolo, di forma rotondeggiante, con un diametro di circa 7.5 cm, occupava per intero
il piccolo bacino
Il calcolo vescicale, ancora in situ
Il calcolo gigante è ben visibile ai
raggi X
Proiezione antero-posteriore del
bacino
Analisi chimica del calcolo
Il calcolo consiste in una massa
solida di forma rotondeggiante,
leggermente appiattita ai poli,
con diametro massimo di 7.5 cm
e 110 g di peso.
La superficie è liscia, di colore
grigio con sfumature giallastre.
Il calcolo
Il calcolo
Per lo studio del calcolo sono stati utilizzati il microscopio elettronico a scansione
(SEM), analisi microchimiche (spettroscopia a dispersione di energia) e la diffrattometria
di massa, per definirne la composizione minerale e la struttura interna. L’approccio
combinato di questi tipi di analisi permette di dare maggiori informazioni rispetto alle
tecniche convenzionali, in quanto queste ultime tendono a sottostimare la complessità di
calcoli che contengono più di un tipo di minerale.
SEM a 48 x
SEM a 360 x
Immagini al SEM della superficie
del calcolo a diversi ingrandimenti
mostrano un evidente aspetto
cristallino
SEM a 611 x
Immagine al SEM con le
5 aree della struttura
esterna sulle quali è stata
effettuata l’analisi.
Microscopia elettronica a scansione e microanalisi
Campioni dalla superficie esterna del calcolo sono stati esaminati con un microscopio
SEM Leo435VP. Questo primo step di analisi, condotto su 5 aree, ha permesso di
escludere ogni possibile contaminazione post-mortem.
Spectrum
C
N
O
Na
Mg
Si
1
26.30
19.42
39.47
0.50
0.49
0.02
2
9.46
11.44
63.21
0.15
4.87
0.04
3
34.25
15.10
42.74
0.83
1.40
4
30.25
34.88
30.40
0.13
5
11.40
11.72
62.41
Media
22.33
18.51
Deviazione
Std.
11.24
Max.
Min.
P
S
Cl
K
Ca
Total
0.27
0.30
0.36
7.93
100.00
8.21
0.13
0.09
0.21
2.19
100.00
0.12
2.67
0.79
0.30
0.41
1.39
100.00
0.38
-0.04
0.84
0.10
0.15
1.46
1.44
100.00
0.15
4.73
-0.01
7.57
0.20
0.12
0.23
1.50
100.00
47.65
0.35
2.37
0.03
4.85
0.30
0.19
0.53
2.89
100.00
9.70
14.56
0.31
2.25
0.06
3.14
0.29
0.10
0.52
2.84
34.25
34.88
63.21
0.83
4.87
0.12
8.21
0.79
0.30
1.46
7.93
9.46
11.44
30.40
0.13
0.38
-0.04
0.84
0.10
0.09
0.21
1.39
Tab.1 Composizione delle 5 aree della superficie esterna esaminate al SEM
La tabella 1 mostra i risultati dello studio EDS delle 5 aree, che rivela un contenuto medio di:
ossigeno = 47.65%, carbonio = 22.33%, azoto = 18.51%, fosforo = 4.85%, calcio = 2.89% e
magnesio = 2.37%. Altri elementi quali sodio, zolfo, potassio, cloro e silicio sono presenti in
proporzioni minori.
Immagine al SEM della struttura interna del calcolo con le 7 aree su cui
sono state condotte le analisi.
Spectrum
C
N
O
Mg
P
K
Ca
Total
1
22.27
35.05
38.21
0.66
0.95
0.44
2.42
100.00
2
24.70
38.23
33.87
0.26
1.05
0.38
1.51
100.00
3
28.10
41.35
27.56
0.64
0.69
0.31
1.34
100.00
4
28.86
36.57
30.94
0.54
1.18
0.43
1.48
100.00
5
23.26
37.21
35.28
0.24
1.27
0.51
2.24
100.00
6
25.12
36.72
34.11
0.29
1.46
0.63
1.68
100.00
7
25.24
35.86
34.83
0.38
1.15
0.55
1.99
100.00
Media
25.36
37.28↑
33.54↓
0.43
1.11
0.47
1.81
100.00
Std.
2.39
2.05
3.40
0.18
0.25
0.11
0.41
Max.
28.86
41.35
38.21
0.66
1.46
0.63
2.42
Min.
22.27
35.05
27.56
0.24
0.69
0.31
1.34
Tab.2 Elementi rilevati in 4 punti e 3 aree della struttura interna del calcolo
Le analisi della struttura interna hanno rivelato una concentrazione di ossigeno = 33.54,
carbonio = 25.36% azoto = 37.28%, con proporzioni minori di calcio, magnesio, fosforo
e potassio, mentre altri elementi, quali il silicio, il sodio, lo zolfo e il cloro, presenti nella
struttura esterna, sono risultati assenti.
Diffrattogramma
Diffrattometria ai raggi X
L’analisi al diffrattrometro è un metodo semplice per determinare la quantità proporzionale
dei componenti cristallini. Sono stati studiati 4 campioni da parti differenti della struttura
esterna ed interna con un diffrattometro Philips x’Pert con radiazione CuK alfa. L’analisi
ha rivelato la composizione minerale di ciascun campione, permettendo l’identificazione
dei componenti cristallini
I campioni 1 e 2, appartenenti agli strati esterni, mostrano una più marcata ed evidente
cristallizzazione rispetto ai campioni 3 e 4, appartenenti agli strati interni, a seguito di
fenomeni diagenetici legati a continui e ripetuti scambi gassosi (umidità) con l’ambiente
esterno. Gli strati interni, nei quali meno sensibile è stato il contatto con l’atmosfera esterna,
sono risultati prevalentemente amorfi.
1
2
3
4
Sezione del calcolo con i diversi strati ben visibili
Il diffrattogramma dimostra
chiaramente che gli strati
esterni
sono
composti
essenzialmente da fosfato
idrato
di
magnesio
e
ammonio,
nella
fase
cristallina nota come struvite,
mentre la struttura laminata
centrale e il
nocciolo
contengono sali di ammonio e
di acido urico.
Campione
Strato
Composizione
Nome
Minerale
Quantità
1
Corteccia
esterna con
macrocristalli
MgNH4PO4.6H2O
Fosfato idrato di
magnesio e ammonio
Struvite
Dominante
2
Corteccia e
primi strati
interni
CaCO3
Carbonato e/o ossalato di
calcio
Vaterite
Presenze
minoritarie
o dubbie
CaMgSi2O6
Fosfato misto di potassio e
magnesio
Diopsite
KHPO4
Fosfato acido di potassio
C5H3N4O3. NH4
Sali di ammonio di
acido urico
3
4
Strati intermedi
Nucleo
Na2CO3
Carbonato di sodio
CaSiO4 3H2O
Silicato idrato di calcio
CaMg(CO3) 2
Carbonato di calcio e
magnesio
CaCO3
Carbonato di calcio
K(H2PO4)
Fosfato biacido di potassio
MgKPO4
Fosfato misto di potassio e
magnesio
Tracce
---
Dominante
Natrite
Presenze
minoritarie
o dubbie
Dolomite
Tracce
Tracce
Tracce
Tracce
CONCLUSIONI
I sali di ammonio di acido urico, trovati nel nocciolo
del calcolo, costituiscono una delle più comuni
componenti dei calcoli vescicali, mentre il fosfato di
magnesio e ammonio, trovato negli strati esterni, è
meno frequente.
Questa composizione è in genere secondaria ad
un’infezione, con formazione di un’urina alcalina e
conseguente cristallizzazione di struvite.
I calcoli di struvite possono originarsi ex novo oppure
complicare una calcolosi, quando preesistenti calcoli
vengono colonizzati da batteri.
Calcolo di Borgo Cerreto
Pertanto, il calcolo di Borgo Cerreto, causato nella sua fase iniziale da fattori ambientali
di verosimile natura alimentare (alimentazione scadente), si complicò e si accrebbe in
seguito ad un infezione vescicale, la quale provocò infine il decesso della paziente.
Fra l’altro in Umbria la presenza di calcolosi doveva essere endemica, almeno a
giudicare dalla tradizione della litotomia, che era la principale specializzazione della
scuola chirurgica di Preci (Perugia), famosa a partire dal basso Medioevo in poi.
PALEOPATOLOGIA
In accordo con i dati
epidemiologici e storici
I calcoli vescicali di grandi dimensioni
sono i più comuni
Italia, Sicilia, 6.500 a.C. (calcolo vescicale)
Francia merid., 2100 a.C. (calcolo vescicale)
Inghilterra, Yorkshire, 2000-700 a.C. (calcolo vescicale)
Ungheria, età del Bronzo (calcolo vescicale)
Europa
Germania, 500-250 a.C. (calcoli probab. renali in resti di un cremato)
Inghilterra, Somerset, 450-1000 d.C. (calcoli vescicali)
Ungheria, Periodo Avaro, VI-VII secolo (calcolo vescicale)
Danimarca, 1300-1500 d.C. (calcolo renale)
Italia, inizio XIX secolo (calcolo vescicale)
Scheletro predinastico, 3900-3100 a.C. (3 calcoli vescicali)
Abido, 3500 a.C. (M, 16 anni, calcolo vescicale)
Helouan, 3100 a.C. (vari individui, probabilmente calcoli renali)
Egitto
Naga el-Deir, 2800 a.C. (4 calcoli renali)
Mummia dell’Antico Regno (2650-2150 a.C.) (calcolo renale)
Mummia della XXI dinastia, 1069-945 a.C. (calcolo triangolare inserito in una narice!)
Jebel Moya, Sudan, 1000-100 a.C. (vari individui con calcoli vascicali)
K
I
A
m
e
r
i
c
e
l
l
i
n
t
n
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c
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1
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3
5
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0
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1
0
7
0
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1
0
1
0
0
0
0
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1
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2
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0
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a
a
l
)
e
)
a
i
l
e
a
)
,
c
a
l
c
RIFERIMENTI STORICI
I riferimenti riguardano soprattutto la
calcolosi vescicale piuttosto che renale
Rig Veda e Atharva Veda
(India) (1500 a.C.)
Dieta vegetale delle antiche
popolazioni
Incantesimi contro varie malattie, tra cui i
calcoli vescicali
Talmud Babilonese
(325-427 d.C.)
Riferimenti alla calcolosi vescicale
Ippocrate (460-370
a.C.) (Grecia)
Distingue calcoli renali e vescicali e raccomanda
diuretici e largo consumo di acqua per eliminarli;
proibisce la litotomia, riconoscendola fatale
“Libro dell Medicina
assiro” (300 a.C.)
Scuola Medica di
Alessandria (100 a.C.)
2 pozioni elaborate per espellere o sciogliere
calcoli renali
Ammonio e Rufo di Efeso mettono a punto tecniche
chirurgiche per rimuovere calcoli vescicali
Roma (I secolo
d.C.)
Razes (865-925
d.C.), medicina
araba
Avicenna (9801037 d.C.)
Dal XVIII
secolo
Celso effettua numerose operazioni di litotomia (vol.8, De
Medicina); Galeno descrive la litotomia perineale laterale
Descrive sia i calcoli renali che vescicali ritenendoli
conseguenza di consumo di sale e clima caldo
Riteneva che la causa della calcolosi vescicale fosse un eccesso di
materia nelle urine
Aprono numerosi reparti ospedalieri in Europa per la pratica della
litotomia
Strumenti vari per la litotomia
vescicale. Scuola chirurgica di Preci
(Umbria), XVII secolo
Strumentario chirurgico di Giovanni
Alessandro Brambilla per interventi di
litotomia. Strumenti in acciaio e avorio
costruiti da Joseph Maillard, Vienna
(seconda metà del XVIII secolo)
Operazione di litotomia nel
trattato di François Tolet, 1682
Un’operazione di litotomia nel
Trattato di Tommaso Alghisi (1707).