Proteger los pulmones de lesiones inducidas por el ventilador
Crédito: CC0 Dominio público
Una verdad desafortunada sobre el uso de ventilación mecánica para salvar la vida de pacientes con dificultad respiratoria es que es probable que la presión utilizada para inflar los pulmones provoque más daño pulmonar
En un nuevo estudio, los científicos identificaron una molécula que producen las células inmunitarias durante la ventilación mecánica para tratar de disminuir la inflamación, pero que no es capaz de prevenir completamente las lesiones pulmonares inducidas por el ventilador.
El equipo está trabajando para explotar ese proceso natural en busca de una terapia que podría reducir las posibilidades de daño pulmonar en pacientes con ventiladores. La administración de altos niveles de la molécula útil con una nanopartícula fue eficaz para evitar el daño pulmonar relacionado con el ventilador en ratones con ventilación mecánica.
«Nuestros datos sugieren que los pulmones saben que se supone que no deben estar demasiado inflados en de esta manera, y el sistema inmunitario hace todo lo posible para tratar de solucionarlo, pero desafortunadamente no es suficiente», dijo el Dr. Joshua A. Englert, profesor asistente de medicina pulmonar, de cuidados intensivos y del sueño en el Centro Médico Wexner de la Universidad Estatal de Ohio y co-autor principal del estudio. «¿Cómo podemos explotar esta respuesta y tomar lo que la naturaleza ha hecho y aumentarlo? Eso condujo a los objetivos terapéuticos de este estudio».
El trabajo se basa en los hallazgos del laboratorio del coautor Samir Ghadiali. , profesor y presidente de ingeniería biomédica en el estado de Ohio, quien durante años ha estudiado cómo la fuerza física generada durante la ventilación mecánica activa la señalización inflamatoria y causa lesiones pulmonares.
Los esfuerzos en otros laboratorios para diseñar sistemas de ventilación que podrían reducir el daño a los pulmones no se ha solucionado, dijo Ghadiali.
«No hemos encontrado formas de ventilar a los pacientes en un entorno clínico que elimine por completo las fuerzas mecánicas dañinas», dijo. «La alternativa es usar un fármaco que reduzca las lesiones y la inflamación causadas por el estrés mecánico».
La investigación se publica hoy (12 de enero de 2021) en Nature Communications.
Aunque faltan años para una terapia para humanos, el progreso llega en un momento en que más pacientes que nunca requieren ventilación mecánica: los casos de síndrome de dificultad respiratoria aguda (SDRA) se han disparado debido a la pandemia de COVID-19 en curso. El ARDS es una de las causas más frecuentes de insuficiencia respiratoria que lleva a poner a los pacientes en un ventilador.
«Antes de COVID, había varios cientos de miles de casos de ARDS en los Estados Unidos cada año, la mayoría de los cuales requerían ventilación mecánica. Pero en el último año ha habido 21 millones de pacientes con COVID-19 en riesgo», dijo Englert, un médico que trata a pacientes de la UCI.
La respuesta inmunitaria a la ventilación y la inflamación que la acompaña puede sumarse a la acumulación de líquido y niveles bajos de oxígeno en los pulmones de pacientes que ya están tan enfermos que requieren soporte vital.
La molécula que disminuye la inflamación en respuesta a la ventilación mecánica se llama microARN-146a (miR- 146a). Los microARN son pequeños segmentos de ARN que inhiben las funciones de creación de proteínas de los genes; en este caso, desactivan la producción de proteínas que promueven la inflamación.
Los investigadores descubrieron que las células inmunitarias de los pulmones llamadas macrófagos alveolares, cuyo trabajo es proteger los pulmones de la infección activan miR-146a cuando están expuestos a una presión que imita la ventilación mecánica. Esta acción hace que miR-146 forme parte de la respuesta inmunitaria innata o inmediata que lanza el organismo para iniciar su lucha contra lo que percibe como una infección: la ventilación mecánica.
«Esto significa un regulador innato de la el sistema inmunológico se activa por el estrés mecánico. Eso me hace pensar que está ahí por una razón», dijo Ghadiali. Esa razón, dijo, es ayudar a calmar la naturaleza inflamatoria de la misma respuesta inmunitaria que produce el microARN.
El equipo de investigación confirmó el aumento moderado de los niveles de miR-146a en los macrófagos alveolares en una serie de pruebas en células de pulmones de donantes que fueron expuestas a presión mecánica y en ratones con ventiladores en miniatura. Los pulmones de los ratones modificados genéticamente que carecían del microARN sufrieron más daños por la ventilación que los pulmones de los ratones normales, lo que apunta al papel protector de miR-146a en los pulmones durante la asistencia respiratoria mecánica. Finalmente, los investigadores examinaron las células del líquido pulmonar de los pacientes de la UCI con ventiladores y encontraron que los niveles de miR-146a en sus células inmunitarias también aumentaron.
El problema: la expresión de miR-146a en circunstancias normales no es t lo suficientemente alto como para detener el daño pulmonar por la ventilación prolongada.
La terapia prevista sería introducir niveles mucho más altos de miR-146a directamente en los pulmones para evitar la inflamación que puede provocar lesiones. Cuando se provocó la sobreexpresión de miR-146a en células que luego se expusieron a estrés mecánico, se redujo la inflamación.
Para probar el tratamiento en ratones con ventiladores, el equipo entregó nanopartículas que contenían miR-146a directamente a los pulmones de los ratones, que resultó en un aumento de 10,000 veces en la molécula que redujo la inflamación y mantuvo los niveles de oxígeno normales. En los pulmones de ratones ventilados que recibieron nanopartículas «placebo», el aumento de miR-146a fue modesto y ofreció poca protección.
A partir de aquí, el equipo está probando los efectos de manipular los niveles de miR-146a en otros tipos de células, estas funciones pueden diferir drásticamente, dependiendo del trabajo de cada tipo de célula.
«En mi opinión, el siguiente paso es demostrar cómo usar esta tecnología como una herramienta de precisión para apuntar a las células que más lo necesitan, dijo Gadiali.
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Las mejores prácticas para la ventilación mecánica en pacientes con SDRA, COVID-19 Más información: Nature Communications (2021). DOI: 10.1038/s41467-020-20449-w Información del diario: Nature Communications
Proporcionado por la Universidad Estatal de Ohio Cita: Proteger los pulmones de las lesiones inducidas por el ventilador ( 2021, 12 de enero) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-01-lungs-ventilator-duced-injury.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.