Il calcolo vescicale gigante di Borgo Cerreto di Spoleto

Università di PisaDipartimento di Oncologia, dei Trapianti e delle

Nuove Tecnologie in Medicina

Divisione di Paleopatologia, Storia della Medicina e Bioetica

IV CONGRESSO NAZIONALE SOCIETA’ MEDICA INTERDISCIPLINARE PROMED GALILEO

Simposio Satellite: Litiasi renale ed ecografiaEuro Hotel, Cascina (PI), 7-8 giugno 2008

Gino Fornaciari

LE CALCOLOSI DELLE VIE URINARIE

2 principali forme di urolitiasi

Calcoli del tratto urinario inferiore (vescica)

Calcoli del tratto urinario superiore (reni)

Calcoli renali

Calcoli vescicali

Diversa eziologia, composizione chimica ed epidemiologia

Calcolosi renale

Elevato consumo di proteine animali

elevata incidenza in aree economicamente avanzate

Più zuccheri raffinati e meno fibre nella dieta

EZIOPATOGENESI

+

Calcolosi vescicale

regioni rurali o economicamente depresse (calcolosi vescicale endemica)

Deficienze nutrizionali durante l’infanzia

Dieta povera di proteine animali e alto consumo di farinacei

+

COMPOSIZIONE CHIMICA

Calcoli renali Calcoli vescicali

Ossalato di calcio

Ossalato e fosfato di calcio

Fosfato di calcio

Fosfato di magnesio e ammonio

Acido urico

Acido urico e ossalato

Urato acido di ammonio

Urato acido di ammonio e ossalato

Cisteina

33 % 8%

34% 8%

6% 0%

20% 15%

4% 6%

0% 6%

0% 8%

0% 50%

3% 0%

ASPETTO

Calcoli vescicali

Forma sferica o ovoide

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)

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)

EPIDEMIOLOGIA

Calcoli renali Calcoli vescicali

Età

Sesso

Classe socio-economica

Dieta

Composizione chimica

Incidenza

Adulti Giovani

M/F = 12/1 M/F = 1,2/1

Classi sociali inferiori, nelle zone rurali

Tutte le classi sociali in paesi sviluppati

Strettamente vegetariana (poche proteine animali, molti carboidrati)

Elevato consumo di carne e zuccheri raffinati

Urato acido d’ammonio, acido urico, ossalato di calcio

Fosfato di calcio, ossalato di calcio, altro

Frequente Meno frequente (in occidente)

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.

Borgo Cerreto

IL CALCOLO DI BORGO CERRETO, Spoleto (inizio XIX secolo)

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.

La mummia di Borgo Cerreto

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 calcoloAnalisi 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

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.

Il calcolo

Immagini al SEM della superficie del calcolo a diversi ingrandimenti mostrano un evidente aspetto cristallino

SEM a 48 x SEM a 360 x

SEM a 611 x

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.

Immagine al SEM con le 5 aree della struttura esterna sulle quali è stata effettuata l’analisi.

Tab.1 Composizione delle 5 aree della superficie esterna esaminate al SEM

SpectrumSpectrum CC NN OO NaNa MgMg SiSi PP SS ClCl KK CaCa TotalTotal

11 26.3026.30 19.4219.42 39.4739.47 0.500.50 0.490.49 0.020.02 4.944.94 0.270.27 0.300.30 0.360.36 7.937.93 100.00100.00

22 9.469.46 11.4411.44 63.2163.21 0.150.15 4.874.87 0.040.04 8.218.21 0.130.13 0.090.09 0.210.21 2.192.19 100.00100.00

33 34.2534.25 15.1015.10 42.7442.74 0.830.83 1.401.40 0.120.12 2.672.67 0.790.79 0.300.30 0.410.41 1.391.39 100.00100.00

44 30.2530.25 34.8834.88 30.4030.40 0.130.13 0.380.38 -0.04-0.04 0.840.84 0.100.10 0.150.15 1.461.46 1.441.44 100.00100.00

55 11.4011.40 11.7211.72 62.4162.41 0.150.15 4.734.73 -0.01-0.01 7.577.57 0.200.20 0.120.12 0.230.23 1.501.50 100.00100.00

MediaMedia 22.3322.33 18.5118.51 47.6547.65 0.350.35 2.372.37 0.030.03 4.854.85 0.300.30 0.190.19 0.530.53 2.892.89 100.00100.00

Deviazione Deviazione Std.Std.

11.2411.24 9.709.70 14.5614.56 0.310.31 2.252.25 0.060.06 3.143.14 0.290.29 0.100.10 0.520.52 2.842.84

Max.Max. 34.2534.25 34.8834.88 63.2163.21 0.830.83 4.874.87 0.120.12 8.218.21 0.790.79 0.300.30 1.461.46 7.937.93

Min.Min. 9.469.46 11.4411.44 30.4030.40 0.130.13 0.380.38 -0.04-0.04 0.840.84 0.100.10 0.090.09 0.210.21 1.391.39

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.

SpectrumSpectrum CC NN OO MgMg PP KK CaCa TotalTotal

11 22.2722.27 35.0535.05 38.2138.21 0.660.66 0.950.95 0.440.44 2.422.42 100.00100.00

22 24.7024.70 38.2338.23 33.8733.87 0.260.26 1.051.05 0.380.38 1.511.51 100.00100.00

33 28.1028.10 41.3541.35 27.5627.56 0.640.64 0.690.69 0.310.31 1.341.34 100.00100.00

44 28.8628.86 36.5736.57 30.9430.94 0.540.54 1.181.18 0.430.43 1.481.48 100.00100.00

55 23.2623.26 37.2137.21 35.2835.28 0.240.24 1.271.27 0.510.51 2.242.24 100.00100.00

66 25.1225.12 36.7236.72 34.1134.11 0.290.29 1.461.46 0.630.63 1.681.68 100.00100.00

77 25.2425.24 35.8635.86 34.8334.83 0.380.38 1.151.15 0.550.55 1.991.99 100.00100.00

MediaMedia 25.3625.36 37.28↑37.28↑ 33.54↓33.54↓ 0.430.43 1.111.11 0.470.47 1.811.81 100.00100.00

Std. Std. 2.39 2.39 2.05 2.05 3.40 3.40 0.18 0.18 0.250.25 0.11 0.11 0.41 0.41

Max.Max. 28.8628.86 41.3541.35 38.2138.21 0.660.66 1.461.46 0.630.63 2.422.42

Min.Min. 22.2722.27 35.0535.05 27.5627.56 0.240.24 0.690.69 0.310.31 1.341.34

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.

Diffrattometria ai raggi XL’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

Diffrattogramma

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.

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.

Sezione del calcolo con i diversi strati ben visibili

12

34

CampioneCampione StratoStrato ComposizioneComposizione NomeNome MineraleMinerale QuantitàQuantità

11 Corteccia Corteccia esterna con esterna con macrocristallimacrocristalli

MgNHMgNH44POPO

44.6H.6H22OO

CaCOCaCO33

CaMgSiCaMgSi22OO66

KHPOKHPO44

Fosfato idrato di Fosfato idrato di magnesio e ammoniomagnesio e ammonio

Carbonato e/o ossalato di Carbonato e/o ossalato di calciocalcio

Fosfato misto di potassio e Fosfato misto di potassio e magnesiomagnesio

Fosfato acido di potassioFosfato acido di potassio

StruviteStruvite

Vaterite Vaterite

DiopsiteDiopsite

DominanteDominante

Presenze Presenze minoritarie minoritarie o dubbieo dubbie

TracceTracce

22 Corteccia e Corteccia e primi strati primi strati interniinterni

33 Strati intermediStrati intermedi CC55HH33NN44OO33. NH. NH44

NaNa22COCO

33

CaSiOCaSiO4 4 3H3H

22OO

CaMg(COCaMg(CO33)) 2 2

CaCOCaCO33

K(HK(H22POPO

44))

MgKPOMgKPO44

Sali di ammonio di Sali di ammonio di acido uricoacido urico

Carbonato di sodioCarbonato di sodio

Silicato idrato di calcio Silicato idrato di calcio

Carbonato di calcio e Carbonato di calcio e magnesiomagnesio

Carbonato di calcioCarbonato di calcio

Fosfato biacido di potassioFosfato biacido di potassio

Fosfato misto di potassio e Fosfato misto di potassio e magnesiomagnesio

------

NatriteNatrite

DolomiteDolomite

DominanteDominante

Presenze Presenze minoritarie minoritarie o dubbieo dubbie

TracceTracce

TracceTracce

TracceTracce

TracceTracce

44 NucleoNucleo

CONCLUSIONICONCLUSIONI

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

Europa

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)

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)

Egitto

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)

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)

Calcoli, probabilmente renali, da 3 scheletri provenienti da Heluan e datati alla I dinastia (3100 a.C.)

America

Kentucky, 3500-3000 a.C. (3 individui con calcoli renali o vescicali)

Illinois, 1500 a.C. (calcolo renale)

Arizona, 100 a.C.-500 d.C. (mummia, calcolo vescicale)

Arizona, 500-750 d.C. (calcolo vescicale)

Utah, 950-1100 d.C. (calcolo vescicale)

Cile, 1000 d.C. (mummia, calcolo dell’uretra)

Cile, 1100-1200 d.C. (calcolo vescicale)

Arizona, 1100-1250 d.C. (calcolo vescicale)

Indiana, 1500 d.C. (calcoli renali bilaterali)

West Virginia, 1600-1700 d.C. (calcolo renale)

Calcolo rinvenuto in una mummia dell’Arizona (100-500 a.C.)

RIFERIMENTI STORICI

Talmud Babilonese (325-427 d.C.) Riferimenti alla calcolosi vescicale

Rig Veda e Atharva Veda (India) (1500 a.C.)

Incantesimi contro varie malattie, tra cui i calcoli vescicali

“Libro dell Medicina assiro” (300 a.C.)

2 pozioni elaborate per espellere o sciogliere calcoli renali

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

Scuola Medica di Alessandria (100 a.C.)

Ammonio e Rufo di Efeso mettono a punto tecniche chirurgiche per rimuovere calcoli vescicali

I riferimenti riguardano soprattutto la calcolosi vescicale piuttosto che renale

Dieta vegetale delle antiche popolazioni

Razes (865-925 d.C.), medicina araba

Descrive sia i calcoli renali che vescicali ritenendoli conseguenza di consumo di sale e clima caldo

Avicenna (980-1037 d.C.)

Riteneva che la causa della calcolosi vescicale fosse un eccesso di materia nelle urine

Dal XVIII secolo

Aprono numerosi reparti ospedalieri in Europa per la pratica della litotomia

Strumenti vari per la litotomia vescicale. Scuola chirurgica di Preci (Umbria), XVII secolo

Roma (I secolo d.C.)

Celso effettua numerose operazioni di litotomia (vol.8, De Medicina); Galeno descrive la litotomia perineale laterale

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).