Los desafíos de encontrar un sustituto de la sangre humana

A lo largo de la historia, el cuerpo humano ha sido objeto de un sinfín de exámenes y maravillas. Muchos estaban confundidos acerca de la función de todos estos órganos y fluidos que se encuentran en su interior. Esto incluía el propósito de la sangre, que alternativamente se ignoraba por ser simplemente para "enfriar el cuerpo", para ser responsable de regular los tumores del cuerpo, lo que lleva a la práctica del sangrado y otros remedios reprensibles. Sin embargo, a medida que avanzaba la ciencia médica, llegamos a una perspectiva completamente diferente.

En pocas palabras, nuestro sistema circulatorio y la sangre que contiene es lo que nos permite tener organismos multicelulares grandes. Transporta oxígeno y nutrientes a las células, al mismo tiempo que permite la eliminación de productos de desecho y facilita el camino a las células que forman nuestro sistema inmunológico. Nuestra sangre y los tejidos involucrados en ella son cruciales para una existencia saludable. Esto es algo que se vuelve dolorosamente claro cuando hablamos de lesiones y cirugías que implican una pérdida severa de sangre.

Si bien la práctica de donar transfusiones de sangre ha marcado una gran diferencia aquí, no siempre es fácil almacenar todo tipo de sangre, especialmente no en hospitales remotos, en una ambulancia o en medio de una zona de guerra. Aquí, el uso de sangre artificial, sin complicados requisitos de conservación y sin la necesidad de equilibrar los tipos de sangre, podría ser revolucionario y salvar innumerables vidas, incluidas aquellas cuya religión prohíbe la transfusión de sangre humana.

Aunque se ha avanzado mucho en este campo, con un número limitado de productos prácticos, sin embargo, resulta un desafío encontrar un reemplazo que marque todas las casillas necesarias para que sea general y seguro.

No cualquier fluido

El soldado Roy W. Humphrey de Toledo, Ohio, recibe plasma sanguíneo después de ser herido por metralla en Sicilia el 9 de agosto de 1943. (Fuente: NARA)

Aunque hay informes de que los incas practicaban transfusiones de sangre entre humanos desde el siglo XVI, solo cuando William Harvey (1578-1657) describió el sistema circulatorio humano y las características de la sangre en el siglo XVII, los puntos de vista modernos. a partir de este aspecto de la fisiología humana comenzó a formarse. Esto vino junto con experimentos de transfusión de sangre principalmente entre animales.

En 1665, el médico Richard Lower realizó una cruda transfusión de sangre entre dos perros, aparentemente sin efectos adversos en ninguno de los animales después del procedimiento en cuestión. Alrededor de ese tiempo también se intentaron transfusiones de sangre de un animal a un humano (xenotransfusión), y muchos de los sujetos humanos no sobrevivieron al procedimiento, presumiblemente debido al rechazo del cuerpo de esa sangre extraña.

Cosas similares a las de la xenotransfusión surgieron con las transfusiones de sangre entre personas: mientras que a veces esto funcionaría, otras veces el sujeto receptor sufriría efectos negativos y algunos morirían como resultado. Esto llevó a que las transfusiones de sangre tuvieran mala reputación en el siglo XIX. Solo en 1901, cuando Karl Landsteiner descubrió los tres grupos sanguíneos humanos (A, B, O), quedó clara una explicación de estos resultados.

Cuando se mezclan tipos de sangre incompatibles, se puede observar claramente cómo se unen los glóbulos rojos. En este punto, era fácil imaginar lo que sucedería dentro del cuerpo humano si tal respuesta ocurriera durante una transfusión de sangre. Este entendimiento condujo a la primera de muchas revoluciones que harían que las transfusiones de sangre fueran tan seguras y ordinarias como lo son hoy.

Copia del Maestro

La complicación obvia de intentar reproducir la funcionalidad de la sangre humana es que estamos intentando recrear algo que ha evolucionado durante millones de años, dentro de un sistema más grande (el cuerpo) que depende de sus muchos aspectos para funcionar correctamente. Incluso si no está destinado a permanecer en el cuerpo más tiempo del necesario hasta que los niveles sanguíneos naturales vuelvan a la normalidad, no se puede permitir que cause más daño del que previene.

En los seres humanos, la sangre representa aproximadamente el 7% del peso corporal total. Su densidad es de unos 1060 kg / m3, que se acerca mucho a los 1000 kg / m3 de agua. Un ser humano adulto tiene un promedio de aproximadamente 4.5 L de sangre, que consiste en ~ 45% de glóbulos rojos, ~ 54.3% de plasma y aproximadamente 0.7% de glóbulos blancos. En general, cada uno de estos forma los tres grupos de funciones principales de la sangre.

Los glóbulos rojos contienen hemoglobina transportadora de oxígeno, los glóbulos blancos (junto con los anticuerpos) forman una parte importante del sistema inmunológico y el plasma contiene los nutrientes, electrolitos y factores de coagulación de la sangre que apoyan a las células y permiten que las heridas se reparen. coagulación. De esto podemos deducir lo que se requiere en el reemplazo de sangre: lo que es más importante, la función de los glóbulos rojos, junto con el transporte de un líquido similar al plasma (que es ~ 95% de agua).

Si bien este último es relativamente simple en forma de soluciones cristaloides (por ejemplo, solución salina), la complejidad viene al reemplazar la funcionalidad de los glóbulos rojos. En este caso, dos enfoques han tenido una investigación importante y un uso (limitado): portadores de oxígeno basados ​​en perfluorocarbono y hemoglobina (PFBOC y HBOC, respectivamente).

Oxígeno de unión, suelto

Estructura de la hemoglobina humana. Las subunidades α y β están en rojo y azul, respectivamente, y los grupos sanguíneos que contienen hierro en verde. (Crédito: Richard Wheeler)

Cuando el transporte de oxígeno se complica por las características de los glóbulos rojos, estas moléculas no solo se unen al oxígeno, sino que también lo hacen fácilmente disponible para los tejidos del cuerpo. Una idea obvia aquí sería sintetizar hemoglobina y usarla directamente. El problema es que la hemoglobina en sí misma tiene una afinidad por el oxígeno muy alta, tiene una vida media corta en la sangre y puede dañar los riñones. En los glóbulos rojos (RBC), la hemoglobina constituye solo el 33% de la masa de la célula, donde la masa restante actúa para estabilizar la hemoglobina.

Por lo tanto, HBOC que usa hemoglobina simple sería ineficaz ya que no proporcionaría suficiente oxígeno a los tejidos. Para resolver esto, la hemoglobina debe estabilizarse de manera que continúe permitiendo la unión al oxígeno, sin obstaculizar la distribución a los tejidos. Algunas empresas han hecho esfuerzos para llevar dichos HBOC al mercado, con HemAssist (de Baxter Healthcare), Hemolink (Hemosol, Inc.) y Hemopure (Biopure Corp) y otras fallaron durante las pruebas o poco después de entrar en una venta comercial.

Las causas comunes observadas incluyen vasoconstricción, presumiblemente debido a la unión de la hemoglobina al nitróxido. La mayoría de estos HBOC estaban destinados a su uso en animales no humanos, donde el aumento de la mortalidad provocó que estos productos no pasaran los ensayos médicos o fueran retirados del mercado en unos pocos años.

Por el contrario, hay un PFBOC aprobado por la FDA: Fluosol-DA, con p. Ej. Sutherland y col. (1984), informando sobre su eficacia con gatos, y Ohyanagi et al. (1984) sobre la eficacia de la infusión de Fluosol-DA al 20% en pacientes testigos de Jehová. Debido a que en el último grupo la religión les hace rechazar las transfusiones de sangre y cosas por el estilo, esto puede ser problemático con la atención médica.

Aun así, la complejidad de Fluosol (los pacientes deben respirar una atmósfera oxigenada limpia para "cargar" las moléculas de PFBOC con suficiente oxígeno) y sus complicados requisitos de almacenamiento (congelación) y manipulación llevaron al cese de la producción en 1994.

Aún no ha cambiado

A pesar de los muchos fracasos a lo largo de los años para conseguir un sustituto de sangre sólido en el mercado, la necesidad de una solución de este tipo es demasiado grande para que la investigación se detenga. Esto nos lleva a desarrollos actuales en los que el ejército de los EE. UU. Es uno de los compradores interesados ​​de estos sustitutos de la sangre. No solo para transportadores de oxígeno, sino también para plaquetas sintéticas (para coagulación) y plasma seco.

Los principales puntos de venta aquí son el aumento de la vida útil, la eliminación de la compatibilidad complicada del tipo de sangre, la reducción de la posibilidad de reacciones alérgicas, etc. Aunque hemos recorrido un largo camino desde los primeros días de las transfusiones de sangre, todavía dependemos de las donaciones de sangre y del sistema que procesa esta sangre. Aunque es un sistema que salva innumerables vidas cada año, tiene las desventajas de una logística compleja, una vida útil corta y la posibilidad de sangre contaminada.

La sangre sintética tiene aquí la ventaja de que se puede producir en cualquier cantidad deseada y bajo condiciones estrictamente controladas. Una ventaja adicional de, por ejemplo, los PFBOC es que tienen moléculas mucho más pequeñas que los glóbulos rojos, lo que les permite evitar incluso bloqueos y constricciones en las arterias. Esto permitiría la oxigenación de los tejidos que de otro modo terminarían sin oxígeno y morirían, lo que puede prevenir la necrosis, la amputación y otras complicaciones de una lesión traumática.

Ciencia ficción hasta que sea real

Aunque el optimismo de finales del siglo XX sobre el reemplazo de sangre parece haber disminuido después de tantos contratiempos en las últimas décadas, hay muchas cosas que hemos aprendido no solo sobre lo que no funciona, sino también sobre lo que funciona. También hemos obtenido una gran cantidad de información sobre aspectos de la fisiología humana que sirven para aumentar nuestra comprensión del sistema cardiovascular.

Hace unos cientos de años, la gente pensaba que la sangre de una oveja o incluso el vino o la orina serían buenos sustitutos de la sangre humana. Hoy en día comprendemos muchas de las complejidades de la determinación del tipo de sangre, podemos procesar la sangre donada para usar solo los glóbulos rojos, el plasma o las plaquetas, tratar algunas enfermedades, etc. Con los sustitutos de la sangre reducidos a un problema de ingeniería principalmente médica, es probable que veamos avances aquí pronto.

  • El comentarista anteriormente conocido como Ren dice:

    Y alimentar a los vampiros, no te olvides de preparar la alimentación de los vampiros. ¡Piense en todas las innumerables vidas vírgenes que podrían salvarse con un buen licuado de vampiro artificial!

América Aguilar
América Aguilar

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