Moléculas a reacción

Blog de divulgación del Instituto de Síntesis Química y Catálisis Homogénea

La química de los cálculos

Jose I. García Laureiro (ISQCH) 

Ya tuvimos ocasión de hablar en este blog de los cálculos en la química, a propósito de la Química Computacional, pero el tema de hoy es bien distinto: la química de los cálculos. La palabra cálculo viene del latín calculus, que significa piedra, y de eso es de lo que vamos a hablar hoy: de las piedras que se pueden formar en el interior de nuestro organismo, donde recuperan su original nombre de cálculos. Por cierto, si alguien se está preguntando por qué los cálculos matemáticos se llaman así, es precisamente por el antiguo empleo de guijarros o piedras para facilitar la realización de operaciones aritméticas.

Los otros cálculos, los que nos dan problemas de salud, están en primera línea de actualidad, ya que uno de ellos está manteniendo al “guaje” Villa lejos de los campos de juego, al haberle provocado un cólico renal de que no parece recuperarse.

Pero, ¿de qué están hechas esas piedras y como se forman en nuestro organismo? Llegamos a la química de los cálculos, que es más variada de lo que parece. Para simplificar, digamos que hay dos grandes tipos de cálculos, los renales y los biliares, que poseen un origen y una composición química radicalmente diferentes.

PIEDRAS EN EL RIÑÓN: DEL MÁRMOL A LAS ESPINACAS

oxalatoLos cálculos renales se producen por la precipitación y cristalización en los conductos urinarios de una variedad de sales de calcio y de sodio. Los oxalatos de calcio hidratados aparecen en casi la mitad de los casos. Al ácido oxálico lo podemos considerar como a un primo del ácido carbónico, o mejor, como a unos primos siameses, ya que es como unir dos  ácidos carbónicos por la mitad, eliminando dos de sus hidroxilos. El carbonato cálcico es una sal muy insoluble de cuyos cristales está compuesto, por ejemplo, el mármol. El oxalato cálcico es asimismo una sal muy insoluble, y ello explica que se halle en el origen de tantos cálculos renales. El ácido oxálico se encuentra sobre todo en las hojas verdes de muchos vegetales, como por ejemplo el té o la espinaca. Por ello, una dieta vegetariana estricta puede aumentar el contenido de oxalatos en el organismo y favorecer la formación de cálculos renales. El ácido oxálico es capaz también de unirse fuertemente a otros cationes metálicos, como el hierro, motivo por el cual Popeye nunca pudo asimilar todo el hierro que contiene la espinaca, que por cierto es mucho menos del que normalmente se piensa, ya que el mito del alto contenido en hierro de la espinaca se debió a un simple error de transcripción en los resultados del estudio original. Se multiplicó la cantidad real por diez, nada menos.

Pero volvamos a nuestras piedras en el riñón. El segundo componente que aparece con más frecuencia es el ácido úrico y su sal sódica, el urato monosódico. El ácido úrico es un viejo conocido en este blog, ya que apareció en otra entrada, al hablar del metabolismo de excreción del nitrógeno. En las aves y la mayor parte de los reptiles, el ácido úrico es el producto excretado en forma sólida, como hemos podido comprobar en alguna ocasión todos los poseedores de un automóvil que hemos aparcado a la sombra de un árbol. En los mamíferos, el nitrógeno se excreta en forma de urea, disuelta en la orina. Pero si hay un exceso de ácido úrico que no puede transformarse en urea, puede depositarse en forma sólida, dando lugar a un cálculo renal. Una dieta demasiado rica en carne favorece dicho exceso de ácido úrico, que puede desembocar no sólo en los mencionados cálculos, sino en otros problemas de salud, como la gota.calculos

Las sales que aparecen más frecuentemente en tercer lugar son los fosfatos de calcio. Una de sus formas, conocida como hidroxiapatito, es uno de los componentes principales de los huesos y el esmalte dental, lo que da idea de su dureza e insolubilidad.

Estas tres familias de sales constituyen el 98% de todos los casos de cálculos renales. Este problema viene realmente de lejos, ya que se han encontrado este tipo de piedras en momias de 2.500 años de antigüedad.

PIEDRAS EN LA VESíCULA: ME SUBE LA BILIRRUBINA

Los cálculos biliares son el segundo gran grupo de piedras internas que nos pueden dar problemas. En este caso, la composición está ampliamente dominada por el colesterol, de forma que la mayor parte de los cálculos biliares (aproximadamente el 80%) son colesterol en un 96%. Aún recuerdo las prácticas que hacíamos en Ampliación de Química Orgánica, allá por el año… bueno, mejor corramos un tupido velo, en las que aislábamos colesterol puro a partir de unas piedrecitas que nos daban, y que no eran otra cosa que cálculos biliares que algún profesor había conseguido gracias a sus contactos en la Facultad de Medicina…bilirrubina

El 20% restante de los cálculos biliares están compuestos por sales cálcicas de pigmentos biliares, principalmente bilirrubina, que es lo que decía que le subía Juan Luis Guerra. Sin embargo, sabemos que el bueno de Juan Luis no decía la verdad, ya que un aumento en los niveles de bilirrubina en el organismo se manifiesta de una forma claramente visible: ictericia, o pigmentación amarilla de la piel. El arrepentimiento por mentir a tantos millones de seguidores está probablemente en el giro que dio en su carrera hacia la composición de temas religiosos y espirituales…

La bilirrubina procede de la degradación del grupo hemo, cuyo complejo de hierro está en el corazón de proteínas tan importantes para nosotros como la hemoglobina y la mioglobina. El grupo hemo es un anillo bastante grande (macrociclo es como le llamamos los químicos), que al romperse da lugar a una estructura abierta, como la que aparece en la bilirrubina. Estos desechos se acumulan en la vesícula biliar, y se excretan en la bilis que pasa al conducto digestivo. Los pigmentos biliares, como la bilirrubina, son responsables del color de las heces. Cualquier problema en la eliminación de estos pigmentos puede dar lugar a un aumento de los niveles de bilirrubina, que nunca anuncian nada bueno, ya que son indicativos de diversas enfermedades hepáticas, como la cirrosis o la hepatitis. Casi lo menos malo que puede suceder es que se acumulen en la vesícula y formen una de esas piedras que nos han ocupado hoy.

Como podéis ver, hay mucha química en los cálculos. Y tanta variedad, que un geólogo o un cristalógrafo podrían entretenerse bastante con los productos que nuestro organismo tiene a bien (o no tan bien) producir de vez en cuando.

calculo_SEM

Acerca de isqch

El Instituto de Síntesis Química y Catálisis Homogénea (ISQCH) es un instituto de investigación química mixto entre el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad de Zaragoza.

10 comentarios el “La química de los cálculos

  1. Gonzalo Jimenez
    16/02/2013

    Muy buen post, José Ignacio, como todos! Reconozco que yo había entrado a leerlo por otros motivos, pero este artículo sobre otro tipo de “cálculos” me ha encantado. Un tema interesante es la cinética de cristalización de estos compuestos, que puede llevar bastante tiempo, mientras que cuando queremos un monocristal de un compuesto sintetizado en el laboratorio, si tarda mas de dos semanas, ya nos ponemos nerviosos!
    Saludos y muchos ánimos para los siguientes posts!
    Gonzalo

    • jigarciaisqch
      16/02/2013

      Me ha pasado como a Juan Luis Guerra, que te he engañado con el título. Voy a hacer acto de contrición y a preparar una entrada mucho más espiritual, para compensar… ¡Gracias por tus palabras de aliento, que siempre vienen bien!

  2. Pingback: La química de los cálculos | Artículos CIENCIA-TECNOLOGIA | Scoop.it

  3. pedro
    27/10/2015

    Hola, se dice que para evitar los calculos se debe de consumir los 2 grupos de iones (aniones y cationes) ya que si solo se consume los cationes puede hac}cer piedras, qué tan cierto es eso? cómo puedo hacer para consumir ambos, los aniones y cationes?

    • isqch
      27/10/2015

      En realidad, siempre se consumen los dos de forma equilibrada (al menos en cuanto a cargas eléctricas se refiere). Los cationes (iones cargados positivamente) y aniones (iones cargados negativamente) siempre aparecen
      emparejados, de forma que la carga total del sistema es cero. Por ejemplo, la sal de mesa, cloruro de sodio, consta de un anión con una carga negativa (el cloruro) y un catión con una carga positiva (el sodio), de forma que la sal de nuestro salero no tiene carga neta. De otro modo, tendríamos alimentos cargados eléctricamente, que serían, para empezar, muy incómodos de comer (recuerda las descargas que sufrimos en ocasiones al bajarnos del coche y tocar la puerta, o al dar la mano a otra persona). En realidad, la teoría del consumo equilibrado de aniones y cationes para evitar los cálculos no tiene ningún sentido, ya que, por una parte, siempre los consumimos de forma equilibrada, y por otra, hay cálculos que no están formados por sales (por ejemplo, los que consisten en colesterol, que es una molécula sin carga). Lo que sí que podría influir es el TIPO de aniones y cationes. Si un cálculo renal está compuesto de oxalato de calcio, está claro que el consumo desmesurado de alimentos ricos en ácido oxálico podría ser un factor de riesgo.

  4. Joncy martin
    18/12/2015

    Como evitamos entonces, la formacion de carbonato cálcico?

    • isqch
      18/12/2015

      Bueno, en realidad de oxalato de calcio. Ante todo, seguir las recomendaciones del médico. No siempre que se forma un cálculo renal significa que vayan a formarse continuamente. Si se detecta que hay cierta predisposición a que se formen este tipo de cálculos, normalmente los médicos suelen recomendar una dieta donde se limite el aporte de calcio (lácteos, algunos frutos secos, frutas y verduras). Pero esto depende del sexo y de la edad, así que la supervisión médica es fundamental.

  5. Marc
    29/08/2016

    Buenos días, primero de todo felicitarte por el artículo. Según entiendo, los alimentos, (o bueno, sustancias) que pueden “incitar” a la formación de cálculos renales no son los mismos que los que incitan a los biliares, no? Llevo desde los 2 años (ya tengo 22) formando cálculos biliares (bueno, en realidad ya no tengo vesícula ni colédoco, pero en lo que vendrían a ser los “conductos biliares” que me han sustituido. Al pasar prácticamente toda la vida con esta condición, hace ya unos cuantos años que me he empezado a interesar por la nutrición, con el fin de intentar minimizar esta producción de cálculos. Buscando en otras páginas web (debo decir que todas pseudo científicas, ya que en tema de nutrición y cálculos biliares hay algunos artículos científicos pero muy contados) encontré que había controversia con alimentos tipo remolacha o espinacas debido a los oxolatos, no obstante después de leer tu artículo deduzco que el problema de los oxolatos está en los cálculos renales, y NO en los biliares, me equivoco?

    Muchas gracias.

    • isqch
      29/08/2016

      En efecto, la composición química de unos y otros tipos de cálculos es completamente distinta. Los cálculos en los que el oxalato puede ser problemático son los renales, que dependen de la formación de sales de calcio. En principio, una dieta rica o pobre en oxalatos no debería afectar a la formación de cálculos biliares, cuyo origen y composición es muy distinto. En cualquier caso, y como bien dices, siempre hay que buscar las fuentes autorizadas para cualquier tema relacionado con la salud, comenzando por el médico y siguiendo con las publicaciones científicas.

      • Marc
        29/08/2016

        Muchas gracias por la respuesta!

        Saludos!

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Esta entrada fue publicada en 15/02/2013 por en Cristal, Cristalografía, Materiales, Productos naturales y etiquetada con , , , , .

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