Un método para reavivar y preservar órganos como el cerebro, corazón, hígado y los riñones, así como tejidos de casi todo el cuerpo de cerdos después de una hora de haber muerto, fue desarrollado por un equipo de científicos estadounidenses y neerlandeses.
Con esta nueva tecnología –que podría ser un parteaguas que permitiría incrementar la disponibilidad de órganos para trasplantes y para desarrollar nuevos métodos clínicos de reanimación en el futuro, ya que se pueden restaurar algunas funciones celulares, moleculares e incluso genéticas.
En los grandes mamíferos, como los humanos y cerdos, ocurre la muerte inevitable 20 minutos después de interrumpidas la función del corazón y la corriente sanguínea (isquemia), así como el flujo de oxígeno. Es la muerte cardiorrespiratoria.
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La investigación publicada en la revista Nature por un equipo de 27 científicos encabezados por Nenad Sestan, de la Escuela de Medicina de la Universidad de Yale, utiliza un nuevo sistema de perfusión llamado OrganEx, que suministra oxígeno y una solución sustituta de sangre o “sangre artificial” que se hace circular por todo el cuerpo de los animales y restaura la función de los órganos de los cadáveres. (Ver: https://www.nature.com/articles/s41586-022-05016-1).
"Estas células estaban funcionando horas después de que no debían hacerlo”, dijo Nenad Sestan, en conferencia de prensa. “Lo que esto nos dice es que se puede detener la desaparición de las células y restaurar su funcionalidad en múltiples órganos vitales, incluso una hora después de la muerte".
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Inmediatamente después de la muerte, la falta de oxígeno y nutrientes desencadenan una cascada de acontecimientos que conducen a la muerte de las células de todo el cuerpo. Se produce una liberación sistémica de hormonas y citoquinas, seguida de la activación de los sistemas inmunitarios y de coagulación, que conducen a la acidosis metabólica sistémica, edema y la destrucción de los órganos. Pero la investigación demuestra que esto ocurre en diversos momentos y no en un solo instante.
El oxígeno es vital para las células de los mamíferos; sin este elemento, las células mueren y tan solo pocos minutos sin irrigación sanguínea y oxigenación deja secuelas graves, por ello, desde hace décadas los científicos han buscado estrategias para proteger las células y los órganos de los efectos perjudiciales de la falta de oxígeno y su reintroducción o perfusión, que puede producirse tras un accidente cerebrovascular, un ataque cardíaco o el cese de la respiración.
Por ejemplo, desde los años 70 se han realizado estudios y se han desarrollado técnicas cuyo objetivo es evitar o ralentizar la muerte celular como la Perfusión Normotérmica Regional (PNR) y la Oxigenación por Membrana Extracorpórea (ECMO, por sus siglas en inglés) que son caras y muy especializadas, y se utilizan en más de 540 centros médicos de todo el mundo como intervención para salvar la vida de pacientes cuyo corazón, pulmones o ambos han dejado de funcionar.
Estos métodos usan máquinas que oxigenan la sangre y mantienen el flujo sanguíneo pulsante en el organismo (perfusión), en algún órgano o miembro. Asimismo, se han utilizado estos procedimientos para preservar órganos para su donación.
Las enfermedades cardiovasculares y cardiopatías isquémicas se encuentran entre las principales causas de muerte en el mundo y, de acuerdo con la Organización Mundial de la Salud, cada año 18 millones de personas en todo el planeta pierden la vida por estas causas (Consultar: https://www.who.int/es/health-topics/cardiovascular-diseases#tab=tab_1).
La nueva técnica
El nuevo enfoque publicado esta semana puede restablecer la circulación sistémica, al tiempo que añade estrategias de recuperación molecular y celular de órganos específicos en todo el cuerpo, señalan los científicos en el artículo. “De este modo, lograr la recuperación tras 1 hora de isquemia caliente puede facilitar el desarrollo de oportunidades en varias disciplinas clínicas”.
“El sistema está tiene dos componentes: el primero es un sistema de perfusión similar a los sistemas de soporte cardíaco y respiratorio, que se conecta al sistema circulatorio”, señaló en conferencia David Andrijevic, del Departamento de Neurociencias, de la Escuela de Medicina de Yale. “La segunda parte es un fluido celular sintético que se bombea y contiene diferentes elementos optimizados para promover la salud de las células, reducir la muerte celular y la inflamación por todo el cuerpo”.
Los investigadores utilizaron cerdos que dividieron en cinco grupos y a los cuales se les indujo un paro cardíaco por fibrilación ventricular y se generó el consecuente cese de la circulación sanguínea hasta su muerte; se les dejó una hora a temperaturas de 36 y 37 grados C , llamado isquemia cálida global.
Tres grupos de animales fueron grupos de control a los que se les dejó con diferentes tiempos isquémicos cálidos: uno de 0 horas y otro con 1 hora, con los cuales se pudo analizar la acumulación de lesiones moleculares y celulares antes de las intervenciones de perfusión. Otro grupo se dejó 7 horas para investigar el alcance total del daño que se produce sin ninguna intervención.
Al cuarto grupo se sometió a la perfusión-intervención después de 1?hora de haber muerto, a los que se les suministró circulación sanguínea durante seis horas con un dispositivo de perfusión de sustitución cardiopulmonar estándar clínico: la máquina de ECMO, que transporta oxígeno fresco a la propia sangre de los cerdos a través de arterias y venas de su cuerpo.
Al quinto grupo, con 20 cerdos, se le sometió a la nueva técnica de perfusión OrganEx. Antes del procedimiento se drenó la sangre del propio animal en el sistema y se mezcló con el nuevo fluido perfundido con 13 compuestos que los investigadores llamaron “perfusato crioprotector”, que se bombea a través de los vasos sanguíneos del cerdo.
El perfusato es un líquido que contiene hemopure, una hemoglobina sintética, que transporta el oxígeno en los glóbulos rojos, una especie de sangre artificial. También contiene moléculas crioprotectoras y anticoagulantes, que protegen las células y previenen coágulos, y antibióticos.
Esta solución se mezcla con la propia sangre de los animales en una proporción de 1:1 y se ralentiza la descomposición de las células y restauran rápidamente algunas funciones de los órganos, como la contracción del corazón, la actividad del hígado, los pulmones y riñones, entre otros. Incluso, algunos cerdos comenzaron a sacudir involuntariamente la cabeza, el cuello y el torso, cuando se les aplicó una solución de contraste.
Debido a que no se detectó ninguna actividad eléctrica en el cerebro de los cerdos con OrganEx los investigadores consideran que los movimientos pudieron surgir de la médula espinal, que controla algunas funciones motoras independientes del cerebro.
El fluido se bombea a través de las arterias del cuerpo de los animales utilizando un sistema controlado por computadora que incluye una bomba de perfusión, un oxigenador y una unidad de hemodiálisis, que mantiene los niveles estables de electrolitos y otras moléculas esenciales del perfusato.
Al analizar los resultados de los experimentos, los investigadores observaron que los cerdos sometidos al ECMO no tuvieron una perfusión adecuada de todos los órganos, y encontraron que muchos vasos sanguíneos se habían colapsado.
En cambio, aquellos sometidos al sistema OrganEx tuvieron una reperfusión y un consumo de oxígeno estable, y no detectaron alteraciones de electrolitos y fluidos corporales anormalmente ácidos típicos de la privación de oxígeno.
Al analizar los tejidos del cerebro, corazón, pulmones, hígado, riñones y páncreas notaron una menor destrucción celular e incluso, encontraron evidencias de que hubo reparación de los órganos. Examinaron genéticamente el riñón, hígado y corazón de los animales y observaron la expresión de genes implicados en varias funciones, como la muerte celular y la inflamación.
“La tecnología OrganEx demuestra que la muerte celular puede detenerse, y su estado puede cambiarse hacia la recuperación a nivel molecular y celular, incluso después de una isquemia caliente prolongada”, mencionan los investigadores en el artículo.
Pero para los científicos estos resultados también demuestran la capacidad subestimada del cuerpo de los grandes mamíferos para restaurar los parámetros hemodinámicos y metabólicos cruciales después del paro de la circulación cardíaca u otro estrés isquémico severo.