Los mamíferos pueden usar sus intestinos para respirar
Los modelos preclínicos de mamíferos, incluidos cerdos y ratones, son capaces de respirar intestinalmente, lo que puede ofrecer una vía adicional de administración de oxígeno a los pacientes que necesitan asistencia respiratoria. Asuka Kodaka, YCU
Ventiladoresmáquinas que Forzar el aire en los pulmones puede salvar la vida de los pacientes que no pueden respirar por sí mismos debido a una lesión o enfermedad. Pero también pueden causar daño pulmonar debido a la fuerte presión que ejercen. Además, el número de ventiladores es limitado, lo que ha creado una escasez crítica durante la pandemia de COVID-19.
En un estudio publicado hoy (14 de mayo) en Med, los investigadores presentan una alternativa vía de oxigenación: a través del ano. Introdujeron oxígeno en forma gaseosa o líquida en los intestinos de ratones y cerdos que habían experimentado asfixia o condiciones de bajo nivel de oxígeno y demostraron que los animales sobrevivieron mucho más tiempo que los que no recibieron el tratamiento.
Nunca lo había hecho. leyó o pensó en la ventilación mediante el sistema enteral, dice Divya Patel, médica de cuidados intensivos y pulmonares de la Facultad de Medicina de la Universidad de Florida que no participó en el trabajo. Los ventiladores mecánicos son un puente. Nos dan tiempo para que el cuerpo sane, [pero] el problema con ellos es que también causan lesiones en los pulmones, explica. Estos autores realmente tienen la mente abierta y piensan fuera de la caja.
Nunca había leído o pensado en la ventilación usando el sistema enteral.
Divya Patel, Facultad de Medicina de la Universidad de Florida Medicina
Takanori Takebe, afiliado al Hospital Infantil de Cincinnati, la Universidad Médica y Dental de Tokio y la Universidad de la Ciudad de Yokohama, generalmente se enfoca en la manipulación de células madre para desarrollar órganos humanos funcionales en una placa de Petri. Pero hace tres años, su padre, que tiene una afección pulmonar crónica, desarrolló el síndrome de dificultad respiratoria aguda (SDRA), una complicación pulmonar que puede ser letal y es común en pacientes con COVID-19 grave y necesitaba ventilación. Su padre sobrevivió, pero la experiencia le impresionó a Takebe cuán limitados son los tratamientos para la insuficiencia respiratoria.
El estándar de atención es realmente dañino para la función pulmonar nativa, dice. Su padre ahora tiene una función pulmonar comprometida, lo que no es poco común en pacientes que han estado ventilados, particularmente durante un período de tiempo prolongado. Me di cuenta de que necesitamos diferentes formas de apoyo respiratorio sin involucrar el pulmón nativo, agrega.
Takebe y su equipo leyeron un poco y aprendieron que muchos organismos, incluidos los peces como las lochas y los artrópodos, usan órganos que incluyen la piel y el intestinos para adquirir oxígeno. Para determinar si los mamíferos tienen tales habilidades, comenzaron con ratones. Los ratones que recibieron aire hipóxico a través de sus tráqueas sobrevivieron durante un promedio de 18 minutos cuando los investigadores introdujeron gas oxígeno en sus intestinos a través del ano, pero solo alrededor de 11 minutos sin hacerlo. Cuando los investigadores rasparon el revestimiento intestinal con un cepillo y luego introdujeron oxígeno gaseoso, la mayoría de los animales sobrevivieron durante al menos 50 minutos.
Cuando se aplican condiciones hipóxicas letales en el ratón y se suministra oxígeno por vía enteral, la supervivencia se duplicó en términos de tiempo, explica. Eso nos dará mucho más tiempo para manejar la condición hasta que el tratamiento esté disponible.
Luego, los investigadores probaron un método más factible que raspar el revestimiento del intestino y bombear gas: introduciendo un líquido oxigenado conocido como perfluorocarbono a través del ano. En estudios clínicos anteriores, los perfluorocarbonos que transportan oxígeno disuelto se administraron directamente en los ojos y los vasos sanguíneos humanos, así como en las vías respiratorias de los bebés prematuros para ayudar a reducir las lesiones pulmonares. Los investigadores infundieron perfluorocarbono cargado de oxígeno o solución salina a través del recto de ratones en una cámara con poco oxígeno. Los animales que recibieron el líquido oxigenado mostraron mejoras en la presión de oxígeno en la sangre y fueron más activos después de la infusión de perfluorocarbono que los ratones que recibieron solución salina.
Luego, el equipo probó la estrategia del líquido oxigenado en animales anestesiados. cerdos, que comparten más fisiología con los humanos que los ratones. Usaron un ventilador solo cinco o seis veces por minuto para inducir una insuficiencia respiratoria no letal y luego rescataron a los cerdos de la hipoxia con una administración similar a un enema de perfluorocarbono cargado de oxígeno y no observaron efectos secundarios obvios. Para probar aún más la seguridad, hicieron infusiones de perfluorocarbono en los intestinos de ratas. Las ratas no estaban deshidratadas, no experimentaron diarrea y los niveles de marcadores de toxicidad de órganos fueron iguales o menores que los observados en el control de solución salina.
La red vascular está marcada en púrpura en esta imagen de un intestino de ratón disecado. Takebe y sus colegas plantean la hipótesis de que el intestino de los mamíferos brinda acceso a esta red de vasos sanguíneos para un posible intercambio de gases. Yosuke Yoneyama y Akiko Kinebuchi, TMDU
Estos hallazgos son un ejemplo de la evolución jugando con algún sistema que probablemente evolucionó para otro propósito, es decir, para digerir los alimentos y mover los nutrientes por el cuerpo y luego cooptar ese sistema para hacer otra cosa que sea realmente útil para el organismo, dice Art Woods, biólogo de la Universidad de Montana. No participó en el nuevo estudio, pero en un artículo de 2017 que lo inspiró, mostró con sus colegas que las arañas marinas usan sus entrañas para transportar oxígeno. Es bastante inteligente hacer esto de algún modo intervencionista, como una técnica médica, agrega. optimista sobre la seguridad [y] la tolerabilidad en aplicaciones humanas, dice Takebe. Él y sus colegas están formando una nueva empresa para realizar más análisis preclínicos de seguridad y también evaluar más modelos de enfermedades animales. Él dice que esperan comenzar los ensayos clínicos el próximo año, pero advierte que aún no está claro si mejorar la oxigenación a través de este método sería útil en pacientes con coronavirus. El COVID-19 no se trata solo de SDRA o de un problema de oxigenación pulmonar, sino que hay una serie de patologías diferentes involucradas, explica.
Comprender el mecanismo ayudaría a alentar a las personas a adoptarlo y realizar más investigaciones al respecto. , dice Patel. Otros próximos pasos incluyen investigar la efectividad de las estrategias en un modelo de SDRA o neumonía, así como investigar más la seguridad de esta aplicación de perfluorocarbonos en las personas, agrega. Si la técnica demuestra ser efectiva y segura, podría ser una forma de evitar el ventilador mecánico o de poder configurarlo en configuraciones muy bajas, para que no esté causando la lesión pulmonar inducida por el ventilador.
R. Okabe et al., La ventilación enteral de mamíferos mejora la insuficiencia respiratoria, Med, doi:10.1016/j.medj.2021.04.004, 2021 .