Editoriales

Buenos Aires 01 de Abril del 2021

SEDIMENTO URINARIO - CILINDROS / CYLINDERS

 

 Sedimento Urinario

 

                                           CILINDROS


                                                                                             
  Dr.  Fernando Dalet

                                                                              Departamento de Microbiologia
                                                                        Instituto de Uro-Nefro-Andrologia - Fundación Puigvert
                                                                                                      BARCELONA (ESPAÑA)

                                                                                         Libro: Atlas de  Sedimento Urinario

 

Escribía el profesor L. Cifuentes en el prologo de su libro "El Laboratorio del Urólogo": "No hay tema menor en Medicina que no tenga un especial atractivo y que no pueda crecer en significación e importancia si se acierta a adivinar su escondida trascendencia. La información que proporciona al Urólogo la observación microscópica directa del sedimento urinario es insospechadamente fecunda, mucho más de lo que en general se admite"

En su conjunto, el sedimento urinario es el análisis biológico mas solicitado por la corporación medica. La ayuda que puede proporcionar un sedimento de orina técnicamente bien hecho y profesionalmente mejor valorado es incuestionable. Sin embargo, la experiencia indica que la masificación producida últimamente en las peticiones analíticas ha influido negativamente en la atención que requiere su practica.
En los últimos tres lustros se han producido sustanciosos avances en la interpretación y valoración patológica de los elementos observados, que revalorizan su practica y reclaman de nuevo mayor atención. Estos incluyen: los hematíes con la caracterización de aquellas alteraciones morfológicas especificas que indican su origen glomerular, los cilindros con aproximaciones de su configuración molecular y el planteamiento de la hipótesis evolutiva de los cilindros céreos, los microbios con el nuevo concepto de bacteriuria significativa, la homo/heterogeneidad de la etiología según la modalidad de infección urinaria y los nuevos uropatógenos de mayor interés, y finalmente, los cristales con el desarrollo de parámetros morfo-cristalográficos que permiten acotar con sobresaliente aproximación su significado patológico y valorar el riesgo litógeno.

CILINDROS EN ORINA

Los cilindros urinarios fueron originalmente encontrados por Henle en 1842 y Ravida hizo en 1867 la primera descripción de su naturaleza y formación : Los cilindros son probablemente los productos de un exudado albuminoso de los vasos sanguíneos con hinchazón y destrucción epitelial". Actualmente la idea no ha variado demasiado y se definen como cilindros verdaderos los moldes interiores tubulares (distal, proximal, colectores) compuestos por proteínas coaguladas de diverso origen. Contienen numerosos restos moleculares activos por lo cual son muy propensos a interaccionar con una amplia variedad de compuestos o estructuras que se encuentren concomitantemente en la orina. Existe en la literatura suficiente evidencia para definir que los cilindros se forman a nivel de los túbulos renales.
La composición de los cilindros ha sido y, en ciertos aspectos, aún es confusa y controvertida. Contribuye a este estado de cosas la inexistencia de estudios moleculares clarificadores. Actualmente se sabe que la matriz fundamental de un cilindro esta compuesta por la gelificación de una glicoproteína excretada por el epitelio columnar de la porción ascendente post-asa de Henle del túbulo distal, denominada con el nombre de sus descubridores como proteína de Tamm-Horsfall (PT-H), pero que clásicamente también recibe otros nombres tales como Uromodelina y Uromucoide. Es el derivado proteico más abundante en la orina de sujetos normales y está presente en los riñones de todos los mamíferos placentarios. Posee un contenido en carbohidratos del 30% y en su forma monomérica pesa 80kD. La especificidad renal de PT-H hace pensar a los investigadores que su función tiene que ser muy importante para este órgano, sin embargo su exacto cometido es todavía enigmático, aunque a lo largo del tiempo se le han ido atribuyendo de forma mas o menos demostrada varias acciones : preventivo de infecciones urinarias (impide la adherencia bacteriana), preventivo de la agregación cristalina en la litiasis, detoxificante renal citoquínico (liga y neutraliza diversas citoquinas), protector osmótico (recuérdese que en el asa de Henle se alcanza hasta 1.800 mOs/Kg, osmolaridad que bajo ningún concepto resistiría el epitelio) y componente matriz de los cilindros.
Entre sus propiedades físico-químicas exhibe la capacidad de polimerizarse dando lugar a geles hidrofílicos de pesos moleculares altísimos y con gran contenido acuoso que recubren y tapizan todos los epitelios del árbol urinario (columnar, transicional y escamoso) con varios micrones de espesor. La capacidad de gelificación se incrementa por varios factores entre los que destacan la presencia de cationes cálcico y sodio, albúmina, medios de radiocontraste y proteína de Bence-Jones. El gel formado es transparente y en consecuencia invisible al microscopio óptico, por lo que en individuos sanos no se observan en el sedimento urinario, ni siquiera usando contraste de fases. Tanto en su core proteico como en sus cadenas oligosacarídicas laterales existen numerosos grupos químicos (-COOH, -OH, -NH2) residuales aptos para interacciones covalentes o incluso iónicas con otros compuestos. En caso de lesión glomerular y dependiendo de su grado se pierde paulatinamente la selectividad de la unidad filtrante, de tal forma que progresivamente deja pasar proteínas plasmáticas (PrP) de mayor peso molecular. Estas últimas también poseen restos químicos reactivos, por lo que en buena lógica entre ambas sustancias se producirán diversas interacciones. En una segunda fase, la captación paulatina de moléculas proteicas del ultrafiltrado cambia en mayor o menor medida, dependiendo de la concentración existente, las condiciones físico-químicas del entorno mediante el cual el gel pierde agua y cuando se alcanza el punto isoeléctrico se produce la coagulación
El complejo formado exhibe una área cortical con gran capacidad reactiva, por lo que puede captar en su trayecto hacia el exterior elementos de la más diversa índole (células epiteliales, leucocitos, hematíes, gránulos minerales o lipídicos), dan lugar a los distintos tipos de cilindros. Sin embargo, estudios con anticuerpos monoclonales no han podido ratificar para el cilindro céreo una configuración molecular parecida, por lo que son los cilindros más enigmáticos tanto en su formación como en su composición molecular. La hipótesis mas barajada en la actualidad es que el cilindro céreo sería el resultado evolutivo de la degeneración de cilindros epiteliales (previo paso por la fase de granulo-lipídico), o bien, la modificación molecular de los cilindros lipídicos de origen plasmático. La evolución molecular de los cilindros granulo-lipídicos hacia los céreos vendría determinada por la unión seriada y progresiva de los gránulos lipídicos para formar un cada vez mayor componente graso. Este desequilibrio fomentaría el proceso de fusión grasa, acelerándolo progresivamente al perder capacidad de ionización y transformando cada vez mas el cilindro inicial en un componente apolar. La consecuencia seria una deshidratación y desionización del gel acuoso de la matriz original compuesta por proteína de Tamm-Horsfall, una progresiva invasión del cilindro por material lipídico hasta acabar en el recubrimiento a modo de película. Esta remodelación molecular de la superficie por componente graso comporta profundos cambios en la relación de los cilindros céreos con el medio acuoso que los rodea. Explicaría su aspecto seco estando en un ambiente hidrófilo, su mayor contrastación respecto del medio y su elevada birrefringencia.

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Professor L. Cifuentes wrote in the prologue of his book "The Urologist's Laboratory":
"There is no minor subject in Medicine that does not have a special appeal and that cannot grow in significance and importance if it is right to guess its hidden significance. The information provided to the Urologist by direct microscopic observation of urinary sediment is unsusspectingly fertile, much more than is generally supported"

As a whole, urinary sediment is the biological analysis most requested by the medical corporation. The help that can provide a technically well-made and professionally better valued urine sediment is unquestionable. However, experience indicates that the massification produced lately in analytical requests has negatively influenced the attention required by his practice.
In the last three lustros there have been substantial advances in the interpretation and pathological assessment of the observed elements, which revalue their practice and again demand greater attention. These include: the erythrocytes with the characterization of those specific morphological alterations indicating their glomerular origin, the cylinders with approximations of their molecular configuration and the approach of the evolutionary hypothesis of the Celtic cylinders, microbes with the new concept of significant bacteriuria, the homo/heterogeneity of the etiology according to the modality of urinary infection and the new uropathogens of greater interest, and finally, the crystals with the development of morpho-crystalographic parameters that allow to dimension with outstanding approximation their pathological meaning and assess the lithogen risk.

URINE CYLINDERS

The urinary cylinders were originally found by Henle in 1842 and Ravida made in 1867 the first description of their nature and formation : The cylinders are probably the products of an albuminous exudate of blood vessels with swelling and epithelial destruction". Currently the idea has not changed too much and tubular inner molds (distal, proximal, collectors) composed of coagulated proteins of various origins are defined as true cylinders. They contain numerous active molecular remains so they are very likely to interact with a wide variety of compounds or structures that are concomitantly found in urine. There is enough evidence in the literature to define that the cylinders are formed at the level of the renal tubules.
The composition of the cylinders has been and, in some respects, is still confusing and controversial. The absence of clarifying molecular studies contributes to this state of things. Currently it is known that the fundamental matrix of a cylinder is composed of the gelling of a glycoprotein excreted by the columnar epithelium of the post-asa rising part of Henle of the distal tubulum, named after its discoverers as Tamm-Horsfall protein (PT-H), but which classically also receives other names such as Uromodeline and Uromucoide. It is the most abundant protein derivative in the urine of normal subjects and is present in the kidneys of all placental mammals. It has a carbohydrate content of 30% and in its monomeric form weighs 80kD. The renal specificity of PT-H makes researchers think that its function has to be very important for this organ, however its exact task is still enigmatic, although over time several actions have been attributed to it in a more or less demonstrated way: preventive urinary tract infections (prevents bacterial adhesion), preventive of crystalline aggregation in lithiasis, cytokine renal detoxifying (liga and neutralizes various cytokines), osmotic protector (remember that on the Henle handle you reach up to 1,800 mOs/Kg, osmolarity that under no circumstances would resist the epithelium) and matrix component of the cylinders.

Among its physical-chemical properties exhibits the ability to polymerize giving rise to hydrophilic gels of very high molecular weights and with high aqueous content that coat and cover all the epithelials of the urinary tree (columnar, transitional and scaly) with several microns thick. Gelling capacity is increased by several factors including the presence of calcium and sodium cations, albumin, radio-treatment media and Bence-Jones protein. The formed gel is transparent and consequently invisible to the optical microscope, so in healthy individuals they are not observed in the urinary sediment, even using phase contrast. In both its protein core and its lateral oligosacaryal chains there are numerous residual chemical groups (-COOH, -OH, -NH2) suitable for covalent or even ion interactions with other compounds. In case of glomerular injury and depending on its degree the selectivity of the filter unit is gradually lost, so that it progressively allows higher molecular weight plasma proteins (PrP) to pass through. The latter also possess reactive chemical remains, so in good logic between the two substances various interactions will occur. In a second phase, the gradual uptake of protein molecules from the ultrafilter changes to a greater or lesser extent, depending on the existing concentration, the physical-chemical conditions of the environment by which the gel loses water and when the isoelectric point is reached coagulation occurs.

The formed complex exhibits a cortical area with great reactive capacity, so it can capture in its path outward elements of the most diverse type (epithelial cells, leukocytes, blood cells, mineral or lipid granules), give rise to the different types of cylinders. However, studies with monoclonal antibodies have not been able to ratify for the celreo cylinder a similar molecular configuration, so they are the most enigmatic cylinders in both their formation and molecular composition. The most shuffled hypothesis today is that the celtic cylinder would be the evolutionary result of the degeneration of epithelial cylinders (after passing through the granulo-lipid phase), or the molecular modification of lipid cylinders of plasma origin. The molecular evolution of granulo-lipid cylinders to the celreos would be determined by the serial and progressive bonding of lipid granules to form an increasing fatty component. This imbalance would encourage the fat fusion process, progressively accelerating it by losing ionization capacity and increasingly transforming the initial cylinder into apolar component. The consequence would be a dehydration and deionization of the aqueous gel of the original matrix composed of Tamm-Horsfall protein, a progressive invasion of the cylinder by lipid material until ending up in the coating as a film. This molecular reshaping of the surface by fatty component entails profound changes in the relationship of the celtic cylinders with the aqueous environment that surrounds them. It would explain its dry appearance being in a hydrophilic environment, its greater contrast to the environment and its high birefringence.


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 EL SEDIMENTO URINARIO :    ¿QUÉ HAY DE NUEVO EN ALGO TAN VIEJO?

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