Máquina de limpieza de sangre elimina rápidamente el monóxido de carbono en ratas
ARRIBA: Un eliminador de CO extracorpóreo con máquina de fototerapia (ECCOR-P) CORTESÍA DEL HOSPITAL GENERAL DE MASSACHUSETTS
La hemoglobina en los glóbulos rojos del cuerpo se une el monóxido de carbono es 200 veces más concentrado que el oxígeno, lo que explica por qué la exposición al gas puede ser tan mortal. Pero este vínculo tóxico puede romperse con la luz. A pesar del descubrimiento de esta vulnerabilidad hace más de 100 años, los investigadores apenas comienzan a investigar su potencial clínico en casos de intoxicación por CO. Un artículo publicado hoy (9 de octubre) en Science Translational Medicine describe un dispositivo novedoso que, al iluminar la sangre con luz roja y al mismo tiempo intercambiar monóxido de carbono por oxígeno, puede eliminar rápidamente la toxina de las ratas.
Este dispositivo . . . podría acortar el tiempo de eliminación del monóxido de carbono, un paso importante en cualquier posible nuevo tratamiento para el envenenamiento por monóxido de carbono, escribe Mark Gladwin de la Universidad de Pittsburgh en un correo electrónico a The Scientist. Gladwin es el director del Instituto de Medicina Vascular del Corazón, los Pulmones y la Sangre de Pittsburgh y presidente de la junta directiva de Globin Solutions, una empresa que desarrolla antídotos para el envenenamiento por monóxido de carbono, y no participó en la investigación.
[El artículo] demuestra dos cosas: que pueden acelerar la tasa de eliminación de carboxihemoglobina de la rata con su dispositivo, y pueden hacerlo en ratas que tienen una lesión pulmonar grave y no pueden oxigenarse, dice Neil Hampson, un neumólogo emérito del Virginia Mason Medical Center en Seattle que tampoco participó en el estudio.
El monóxido de carbono es una de las causas más comunes de envenenamiento humano, ya sea como resultado de un incendio, ventilación defectuosa de los aparatos o inhalación de gases de escape de vehículos con aproximadamente 50,000 casos en los EE. UU. cada año. La mayoría de los pacientes son tratados con oxígeno al 100 por ciento, ya sea a presión normal o aumentada (en una cámara hiperbárica), pero dicho tratamiento no siempre es apropiado para los casos que involucran una lesión pulmonar grave. Si un paciente ha inhalado partículas, productos químicos o humo, por ejemplo, el intercambio de gases puede verse afectado en los pulmones y la inhalación prolongada de oxígeno puro puede incluso causar más daño pulmonar, explica el anestesiólogo Warren Zapol del Hospital General de Massachusetts y la Escuela de Medicina de Harvard, quien dirigió la investigación.
Por lo tanto, Zapol y sus colegas buscaban una forma no solo de acelerar la eliminación del monóxido de carbono en los casos de envenenamiento, sino también una que ayudara específicamente a las personas con una función pulmonar limitada. Eran conscientes de que la luz elimina el monóxido de carbono, pero no el oxígeno, de la hemoglobina, un hallazgo que data de 1896, pero también que el simple hecho de iluminar el cuerpo de una persona no ayudaría. Si tuviera que disociar el monóxido de carbono en la piel o algo así, se volvería a asociar, explica Zapol, necesita un pulmón para poder exhalar el gas. El equipo demostró recientemente que en ratas era posible abrir el pecho, iluminar los pulmones y acelerar la liberación de monóxido de carbono. Pero cuando llegué a animales más grandes, el pulmón no era lo suficientemente transparente. . . por lo que no fue muy efectivo, dice Zapol.
Su nuevo enfoque consiste en bombear sangre desde una vena en la pierna, enviarla a través de una membrana porosa para el intercambio de gases, donde se fuerza la entrada de oxígeno y la salida de monóxido de carbono, e iluminarlo simultáneamente con luz de 623 nm (roja) de la longitud de onda que se muestra para maximizar la liberación de monóxido de carbono. La sangre recién limpiada luego se bombea de vuelta a una vena en el cuello. Debido a que el abordaje requiere la inserción de solo dos cánulas intravenosas, no sería muy invasivo y en veinte minutos o cuarenta minutos, boom, estarías limpio, dice Zapol. La idea sería tener una versión móvil para usar en la ambulancia, explica.
En experimentos de prueba de principio en ratas severamente envenenadas por el gas, el dispositivo aumentó la eliminación de monóxido de carbono en un 79 por ciento en comparación con para controlar animales cuya sangre no estaba oxigenada ni iluminada pero aun así pasaba a través del dispositivo. La máquina, que consta de cánulas, tubos, una bomba y la unidad de oxigenación alojada en plexiglás para la iluminación, también duplicó la tasa de eliminación observada en ratas que respiraban oxígeno al 100 por ciento.
Cuando los animales fueron sometidos a daño pulmonar, el dispositivo casi triplicó la velocidad de eliminación del monóxido de carbono en comparación con la de respirar oxígeno solo. Y mejoró las posibilidades de supervivencia de los animales. El dispositivo realmente lo saca de ti, dice Zapol, cuyo equipo ahora está trabajando en un dispositivo similar para probarlo en mamíferos más grandes.
Queda por ver si los humanos experimentarán los mismos beneficios. La tasa acelerada de eliminación de la carboxihemoglobina del cuerpo no se ha asociado necesariamente con un cambio en el resultado clínico, dice Hampson. Curiosamente, señala que el nivel de monóxido de carbono en el cuerpo de un paciente no es una indicación de cómo le irá bien. Alguien puede ingresar con un nivel de carboxihemoglobina del 50 por ciento, y puede estar hablando con usted y tener dolor de cabeza. Alguien más puede entrar con un nivel del 10 por ciento y puede estar en coma. Esta relación no lineal entre la dosis y el resultado puede tener menos que ver con la falta de oxígeno y más con los efectos patológicos adicionales del monóxido de carbono, que incluyen la unión a otras proteínas que contienen hemo y el desencadenamiento de respuestas inflamatorias. Dicho esto, debido a que el dispositivo mejoró la supervivencia en animales con lesión pulmonar, puede tener potencial para pacientes en situaciones similares, que de otra manera no pueden ser tratados, dice Hampson.
Si bien los efectos del envenenamiento por monóxido de carbono pueden no ser ser dependiente de la dosis y el gas puede afectar a los pacientes de manera diferente, sin duda es algo que desea eliminar de su sangre lo más rápido posible, dice Zapol, quien espera que una versión clínica de su dispositivo permita precisamente eso.
Ruth Williams es una periodista independiente que vive en Connecticut. Envíele un correo electrónico a ruth@wordsbyruth.com o encuéntrela en Twitter @rooph.
L . Zazzeron et al., La fototerapia y la oxigenación por membrana extracorpórea facilitan la eliminación de monóxido de carbono en ratas, Sci Transl Med, 11:eaau4217, 2019 .