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In linea generale è possibile affermare che i calcoli renali sono il prodotto della precipitazione di sostanze poco solubili in ambiente urinario, ad esempio sali minerali (come il calcio) oppure composti organici (come l’acido urico) che a causa di specifici fattori di rischio aumentano e si aggregano nei reni.

La comunità scientifica ritiene che i calcoli si formino a causa di tre processi fisiopatologici che possono essere presenti in vario grado, intensità e combinazione.

Sovrasaturazione

La sovrasaturazione rappresenta uno dei fattori determinanti affinché si creino i calcoli renali e si verifica quando nel nostro organismo uno specifico sale satura l’ambiente in cui si trova, in questo caso quello urinario, e ne altera i normali processi fisiologici.

La sovrasaturazione dà origine a situazioni patologiche a carico dell’apparato urinario in particolare quando incontra un ambiente urinario favorevole: quando il pH urinario scende sotto una certa soglia (pH acido), viene meno il fisiologico equilibrio acido base e si crea un terreno fertile affinché i sali precipitino e si aggreghino dando origine ai cristalli (cristallizzazione). A questo stadio non siamo ancora in presenza di calcoli renali, ma di cristalli. Se le condizioni dell’ambiente urinario si mantengono alterate, ad esempio a causa del protrarsi delle anomalie dei fattori di rischio, ai cristalli si legano nuovi sali e/o altre molecole dando origine al secondo stadio detto di enucleazione omogenea. In questo stadio il cristallo si ingrandisce e progressivamente si accresce diventando calcolo.

Detriti urinari

In alcuni casi a precipitare ed agglomerarsi ai cristalli formatisi dalla sovrasaturazione non sono unicamente sali ma si uniscono anche altre sostanze, in particolare i detriti cellulari.

I detriti cellulari, che compongono quello che viene definito il sedimento urinario, sono un insieme di scarti organici che vengono eliminati con le urine.

Ne fanno parte gli stessi cristalli, leucociti, cellule epiteliali prodotte dallo sfaldamento delle vie urinarie, eritrociti, batteri, parassiti, cilindri urinari.

In un soggetto sano i detriti urinari sono assenti o molto scarsi, in particolari condizioni invece la loro presenza aumenta determinando un secondo fattore di formazione dei calcoli renali.

I cilindri urinari in particolare, sono precipitazioni proteiche che si formano su una base, detta matrice, di mucoproteine (cilindro ialino). Per questo motivo questo tipo di fattore viene chiamato anche matrice mucoproteica. La matrice proteica, o cilindro ialino, si formano in presenza di scarsa idratazione, pH acido e scarso flusso di urine.

Queste molecole, i detriti cellulari e le matrici mucoproteiche, precipitando in ambiente favorevole si legano ai cristalli e sono all’origine di calcoli composti da più sostanze. Si parla quindi in questo caso di enucleazione eterogenea. Inoltre la presenza di batteri e parassiti in quadro già critico, può contribuire alla complicazione del quadro clinico e all’insorgenza di ulteriori patologie o di particolari tipi di calcoli come i calcoli di struvite dovuti a infezioni da Proteus .

Alterazione degli inibitori

Un terzo elemento che concorre alla formazione dei calcoli renali è il non corretto metabolismo dei cosiddetti inibitori della litiasi.

In un organismo sano infatti, sono naturalmente presenti alcune sostanze, come ad esempio del citrato di potassio e del citrato di magnesio, che evitano che si formino precipitazioni, cristallizzazioni e aggregazioni. In alcune condizioni fisiologiche, come ad esempio in presenza di infezioni o di acidosi, queste sostanze sono in concentrazione scarsa ed insufficiente. In questo modo l’organismo è esposto alla formazione dei calcoli renali.