Pathological mineralization of calcium phosphate

Based on the study of non-infected calcium phosphate renal calculi, solid concretions formed in simulated body fluid and calcific deposits formed in human aortic valves, two different mechanisms of hydroxyapatite (HAP) formation are described. In a mechanism, the formation of spherical HAP particles takes place via aggregation of Posner’s clusters present in the liquid, after reaching a certain size gradually settled in the liquid and became incorporated into developing concretion. In the other mechanism, the microcolumnar HAP crystals were nucleated on randomly distributed detritus of organic origin embedded in the compact phase. Keywords: Biological hydroxyapatite, formation mechanism, renal calculi, aortic valve, body fluidBasándonos en estudios de los cálculos renales no infecciosos, concreciones sólidas obtenidas in vitro utilizando fluidos biológicos simulados y depósitos calcificados formados en válvulas aórticas humanas, se describen dos mecanismos diferentes que explican el desarrollo de la hidroxiapatita (HAP). En uno de los mecanismos, la formación de nanopartículas esféricas de HAP tiene lugar a través de la agregación de macroespecies de Posner presentes en el líquido, que a su vez se agrupan mediante nucleación superficial formando concreciones de mayor tamaño. En el otro mecanismo, la formación de cristales microcolumnares de HAP tiene lugar mediante procesos de nucleación heterogénea sobre detritus de materia orgánica localizados en espacios confinados y poco irrigados. Palabras clave: Hidroxiapatita biológica, mecanismo de formación, cálculo renal, vávula aórtica, fluido biológic

Calcificaciones ectópicas: mecanismos, similitudes y diferencias

Introducción: El plasma está siempre sobresaturado en hidroxiapatita, ya que si no fuera así el hueso no se podría formar. A pesar de ello las calcificaciones ectópicas no se dan de forma masiva, siendo su mecanismo de desarrollo todavía poco conocido. En este trabajo se presentan tres casos de calcificación ectópica muy diferentes, con el fin de profundizar en su mecanismo de formación, analizando analogías y diferencias. Pacientes y Métodos: Se seleccionaron tres pacientes con calcificaciones ectópicas: un paciente con calcificación de cadera resultado de la necrosis de la misma producida por un fuerte golpe. Un paciente con Síndrome de Solapamiento autoinmune que presenta calcificaciones múltiples en varias zonas del cuerpo y un paciente con tendinitis calcificante del hombro. Se efectuaron estudios mineralógicos de muestras extraídas de cada paciente mediante microscopía electrónica de barrido y microanálisis por energía dispersiva de Rayos X. Se determinó también los niveles de fitato urinario en cada paciente. Resultados: En el paciente con calcificación en la cadera se detectó la presencia de materia orgánica e hidroxiapatita carbonatada no esferulítica de estructura compacta similar al hueso. En los otros dos pacientes se observó la presencia de materia orgánica calcificada con hidroxiapatita carbonatada junto con gran cantidad de esferulitos o bien objetos esferoidales de carboxiapatita. En todos los casos los valores de fitato urinario correspondieron a valores bajos (alrededor de 0.5 μM). Discusión: Este estudio confirma que en cualquier caso, si se genera una calcificación ectópica es porque se ha producido una lesión tisular previa. La morfología de dicha calcificación dependerá del tamaño y disposición del espacio en la que se genere. Así, si se trata de regiones de tejido denso, con poco espacio vacío y sin excesiva renovación de líquido, dará lugar a estructuras compactas de carboxiapatita nucleada directamente sobre la materia orgánica. Si se trata de zonas con cavidades mas o menos abiertas y llenas de líquido, se formarán estructuras amorfas esferulíticas o esferoidales. Se discute también el papel de los inhibidores de la cristalización y del sistema inmunitario en la evolución de estos depósitos.Introduction: Plasma is always supersaturated in hydroxyapatite, because if not the bone would not be formed. However ectopic calcifications do not occur massively and, their formation mechanism is still poorly understood. In this work three cases of different ectopic calcifications are presented and similarities and differences are analyzed in order to deepen in their formation mechanism. Patients and Methods: Three patients with ectopic calcifications were selected. A patient with hip calcification as a result of necrosis produced by a blow, a patient with a autoimmune overlap syndrome having multiple calcifications in several areas of the body and one patient with calcifying tendinitis of the shoulder. Mineralogical studies of samples taken from each patient were performed using scanning electron microscopy with microanalysis by X-ray dispersive energy. Urinary phytate levels in each patient were also determined. Results: The presence of organic matter and no spherulitic carbonated hydroxyapatite with bone-like compact structure was detected in the patient with hip calcification. In the other two patients the presence of organic matter calcified with carbonated hydroxyapatite with a lot of spherulites or spheroidal carboxyapatite objects was observed. In all cases the urinary phytate levels correspond to low values (about 0.5 μM). Discussion: This study confirms that in all cases, if an ectopic calcification is generated this is due to a previous tissue injury. The morphology of that calcification will depend on the size and status of the available space where is generated. So, if it comes in regions of dense tissues, with little empty space and without excessive fluid renewal, it will lead to compact carboxyapatite structures that nucleate directly on organic matter . If the region has more or less open cavities fluid-filled, spherulitic or spheroidal amorphous structures are formed. The role of crystallization inhibitors and immune system in the development of these deposits is also discussed