Bactérias e biofilme identificados em espaços vazios dentro das estruturas dos cálculos renais
reprodução PNAS
Bactérias estão presentes dentro dos cálculos renais mais comuns — inclusive naqueles tradicionalmente classificados como “não infecciosos”, de acordo com um estudo publicado na revista científica “Proceedings of the National Academy of Sciences” (PNAS).
A pesquisa mostra que cálculos de oxalato de cálcio (responsáveis por mais de 70% dos casos) contêm camadas organizadas de biofilmes bacterianos integradas à estrutura mineral.
A presença de bactérias no interior dos cálculos pode ajudar a explicar a recorrência frequente da doença e as infecções que surgem após fragmentação das pedras, como em procedimentos de litotripsia, técnica que quebra cálculos renais com ondas de choque ou laser para facilitar sua eliminação pela urina.
A descoberta também desafia o entendimento convencional e abre espaço, segundo os autores, para novas estratégias de prevenção e tratamento da doença.
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Até então, a presença de bactérias era associada principalmente aos chamados cálculos de estruvita, conhecidos como “pedras infecciosas” e ligados a infecções urinárias, que representam apenas 2% a 6% dos casos.
Já os cálculos à base de cálcio, especialmente os de oxalato de cálcio (CaOx), eram considerados formações predominantemente abióticas, resultado da supersaturação de cálcio e oxalato na urina.
Mas com técnicas avançadas de microscopia eletrônica e fluorescência, os pesquisadores identificaram:
Estruturas celulares com morfologia típica de bactérias;
Matrizes fibrosas compatíveis com biofilmes;
Presença de DNA bacteriano e polissacarídeos característicos dessas comunidades microbianas.
Esses achados foram observados tanto em cálculos com cultura bacteriana positiva quanto em pedras que haviam testado negativo em exames clínicos tradicionais.
Arte mostra formação de cálculo renal
Reprodução/TV Globo
Estrutura interna revela camadas orgânico-minerais
Ao analisar fragmentos polidos de cálculos renais, os cientistas observaram um padrão com camadas alternadas de material orgânico e cristalino.
As regiões ricas em material orgânico apresentaram cristais significativamente menores (cerca de 7 micrômetros)
Já as camadas predominantemente minerais tinham cristais muito maiores (média de 236 micrômetros).
DNA pode funcionar como “molde” para cristalização
Os pesquisadores acreditam que o ambiente urinário — rico em cálcio — impõe estresse às bactérias, levando à liberação de DNA extracelular (eDNA), um dos principais componentes dos biofilmes.
Esse DNA, altamente carregado negativamente, teria capacidade de atrair íons de cálcio e organizar essas partículas em distâncias moleculares favoráveis à cristalização do oxalato de cálcio.
O estudo aponta que a densidade de carga do DNA é significativamente maior que a de outras macromoléculas já estudadas na formação de cálculos, o que poderia torná-lo um molde mais eficiente para nucleação cristalina.
Bactérias também foram cultivadas
Além das análises estruturais e químicas, os pesquisadores realizaram culturas microbiológicas em fragmentos de cálculos removidos cirurgicamente.
Dos 22 cálculos analisados por estratégia de “culturomics” direcionada, 17 apresentaram bactérias viáveis, com concentrações que variaram em até seis ordens de magnitude.
Entre as espécies identificadas estão:
Escherichia coli
Proteus mirabilis
Enterococcus faecalis
Staphylococcus epidermidis
Mais de 30% das amostras apresentaram colonização polimicrobiana.
Possível explicação para recorrência e infecções
A presença de bactérias no interior dos cálculos pode ajudar a explicar:
A recorrência frequente da doença, que pode chegar a 80% em alguns casos;
Infecções que surgem após fragmentação das pedras, como em procedimentos de litotripsia.
Como os biofilmes são conhecidos por proteger bactérias em estados metabólicos de baixa atividade, sua presença dentro da estrutura mineral pode permitir que esses microrganismos persistam mesmo quando exames convencionais indicam ausência de infecção.
Mudança de paradigma
Os autores afirmam que os dados sustentam um novo modelo conceitual: os cálculos renais à base de cálcio não seriam apenas aglomerados minerais formados por supersaturação urinária, mas sim biocompósitos orgânico-inorgânicos, nos quais biofilmes bacterianos fazem parte da arquitetura estrutural.
Embora o estudo reconheça que múltiplos fatores participam da formação de cálculos — como proteínas urinárias e níveis de supersaturação —, os resultados indicam que bactérias e seus componentes moleculares podem desempenhar papel mais amplo do que se imaginava.
A identificação desse possível caminho biogênico de formação abre espaço, segundo os autores, para novas estratégias de prevenção e tratamento da doença.
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