SANGRE ARTIFICIAL: MITO O REALIDAD?

Fernando Palomino

Desde los inicios mitológicos, la reposición de la sangre perdida por medio de sustitutos no sanguíneos ha sido una búsqueda constante. Desde el advenimiento de la transfusión de sangre a comienzos del siglo XX, la práctica transfusional se ha convertido en un procedimiento universal en el quehacer médico-quirúrgico. A pesar de esto, en años recientes se ha retomado el interés por la “sangre artificial”, término que no es muy adecuado. La razón para este renovado interés radica en el incremento progresivo de los costos de la colecta, procesamiento y distribución de sangre y componentes de esta, sensibilización de la opinión pública sobre la seguridad de la sangre alogénica en términos de su potencialidad como transmisora de agentes infecciosos, las reacciones adversas a la transfusión y, sobre todo en países como Colombia, la corta oferta de sangre frente a la demanda no satisfecha.

Los primeros ensayos de laboratorio sobre la sustitución de la sangre por mezclas artificiales datan de 1937. Ha sido largo el camino recorrido desde entonces habiéndose alcanzado avances notables. Estos avances se restringen a sustitutos del plasma y a sustitutos de los eritrocitos. Las características ideales de estos sustitutos son: no tener propiedades antigénicas, tener estabilidad a temperatura ambiente, largo tiempo de conservación, suficiente vida media en la circulación, ausencia de toxicidad y, en el caso de los sustitutos de eritrocitos unas propiedades similares a los eritrocitos naturales en términos de su capacidad para transportar O₂ y CO₂.

En el caso de los sustitutos del plasma, se ha buscado que estos cumplan con algunos de los atributos fisiológicos del plasma sanguíneo, esto es, el mantenimiento del volumen de compartimiento intravascular, condición necesaria para la perfusión tisular. En la actualidad se usan rutinariamente sustitutos que pueden agruparse en dos categorías: soluciones de cristaloides y suspensiones coloidales, cada una de estas con sus indicaciones y restricciones de manejo.

Dado que está firmemente establecido que uno de los atributos fisiológicos fundamentales de los eritrocitos es el transporte de los llamados gases respiratorios, resulta evidente que cualquier aproximación a un sustituto de los eritrocitos debe ser capaz de emular, de alguna manera, esta funcionalidad transportadora. Como sería de esperar, es la misma hemoglobina la primera molécula candidata para cumplir este papel. Los primeros experimentos de infusión a humanos de soluciones de hemoglobina libre de estroma eritrocitario se realizaron en 1949. A pesar de muchos avances, aun no se dispone de un sustituto de eritrocitos basado en hemoglobina y licenciado para su uso clínico.

En la búsqueda de un transportador artificial de gases respiratorios basado en hemoglobina (Hb), han surgido varios obstáculos que paulatinamente se han ido solucionando. El primero de dichos obstáculos es el hecho que en solución acuosa la molécula tetramérica de Hb se disocia espontáneamente en dos dímeros ab, los cuales tienen un peso molecular inferior al límite de exclusión de la barrera de filtración glomerular, lo cual tiene como resultado una rápida depuración de la circulación y una notable nefrotoxicidad. La estrategia utilizada para evitar la disociación de la Hb ha sido buscar la estabilización del tetrámero mediante entrecruzamiento covalente de las cadenas de globina. Se han desarrollado y se siguen desarrollando reactivos de entrecruzamiento, varios de los cuales han logrado el objetivo buscado.

Otro obstáculo es el hecho que en solución acuosa a pH fisiológico, la Hb al estar en un medio desprovisto de 2,3-difosfoglicerato (2,3-DPG) muestra una elevada afinidad para el O₂, con una P₅₀ alrededor de 12 mm Hg, lo cual la hace inadecuada para ceder este gas a los tejidos en las condiciones reinantes en la circulación capilar sistémica. La estrategia utilizada para aumentar la P₅₀ ha sido el uso de reactivos de entrecruzamiento selectivos que bloquean los extremos amino-terminal de las cadenas b. Una de las especies moleculares mejor lograda mediante entrecruzamiento covalente es la denominada diaspirina-Hb, la cual no se disocia en dímeros y posee una afinidad por el O₂ similar a aquella de la Hb eritrocitaria nativa. Lamentablemente el bloqueo de los amino-terminales reduce la capacidad de formación de carbamino-Hb y con ello de transporte de CO₂ químicamente combinado, pero esto es un mal menor. Otra aproximación ha sido embeber tanto a la Hb como a análogos del 2,3-DPG al interior de liposomas de fosfolípidos, lo que algunos han llamado nanocélulas. Esta estrategia aun no ha dado los frutos esperados, en contraste con el éxito obtenido con la tecnología de liposomas para administrar ciertos medicamentos. Una tercera estrategia utilizada ha sido la polimerización de la Hb, tanto homopolímeros como heteropolímeros con otras macromoléculas, proteicas y no proteicas; los resultados de esta estrategia son promisorios aunque todavía incipientes.

Un obstáculo adicional es que en solución acuosa a pH fisiológico el hierro ferroso de la Hb se oxida al estado férrico (formación de meta-hemoglobina, MetHb), la cual no funciona para el transporte de O₂. Se han ensayado varias estrategias para evitar la oxidación de la Hb en los sustitutos con base en esta. Una de estas estrategias ha sido el uso de entrecruzamiento molecular selectivo; otra, la síntesis de heteropolímeros de Hb con enzimas removedoras de radicales libres del oxígeno, como por ejemplo la catalasa.

Ninguno de los productos arriba mencionados tiene propiedades antigénicas importantes y tampoco requiere de pruebas de compatibilidad. Muchos de estos tienen una vida media vascular entre 18 y 25 horas lo cual es adecuado para su uso agudo en reanimación del shock hemorrágico, pueden ser almacenados a 4°C o a temperatura ambiente por 1-2 años y podrían tener un precio razonable. Así las cosas, muchos de estos productos avanzaron exitosamente por las etapas de ensayos preclínicos y al menos tres de ellos llegaron a la fase de ensayos clínicos II y III. En el curso de estos estudios se acumuló evidencia que sugiere que el uso de estos sustitutos puede estar asociado con un incremento en la mortalidad en comparación con los protocolos habituales de reanimación; tal vez, el efecto indeseable más importante del uso de estos sustitutos es su capacidad para generar vasoconstricción, con hipertensión pulmonar y sistémica, riesgo de infarto del miocardio, de isquemia cerebral y de falla renal aguda, lo cual motivó la decisión de suspender indefinidamente la continuación de los ensayos clínicos. La razón de esta capacidad para generar marcada vasoconstricción estriba en que estos sustitutos adolecen de la incapacidad para emular a los eritrocitos nativos en otro de sus importantes atributos fisiológicos, esto es, la regulación del tono vascular, de la presión arterial y de la perfusión tisular, adaptándolas a las condiciones de oxigenación tisular, en buena parte mediante la remoción/generación de óxido nítrico (NO). Actualmente se encuentra en curso el planteamiento de estrategias para superar este obstáculo.

Los perfluorocarbonos (PFC) son moléculas carbonadas alifáticas con multisustitución de hidrógenos por halógenos, con un peso molecular de 400 a 500 daltons. Como es de esperar de esta estructura química, son altamente hidrofóbicos y, por lo tanto, insolubles en agua. Los PFC se desarrollaron como aceites aislantes para reactores nucleares y fueron introducidos en el campo de la medicina en 1966. Estas moléculas poseen la propiedad de unirse reversiblemente a gases como O₂, CO₂ y NO, siendo por lo tanto capaces de transportarlos. La cinética de la combinación PFC/gas es lineal y, por lo tanto, directamente proporcional a la presión parcial del gas en cuestión. Para su administración intravenosa, dada su insolubilidad en agua, es necesario prepararlos como una emulsión con un tamaño de partícula alrededor de 0.2 mm. Así preparados carecen de antigenicidad, son estables por dos años y son relativamente bien tolerados aun administrados en una suspensión concentrada al 60%, careciendo de actividad vasoconstrictora y de toxicidad renal. Algunos PFC estuvieron en el mercado por un tiempo.

A pesar de las notables y atractivas características de los PFC como transportadores de gases respiratorios, la cinética lineal de su combinación con estos, hace que para lograrse una fracción de extracción de O₂ similar a la necesaria para mantener un VO₂ fisiológico, sea menester que el paciente inhale una mezcla con una FiO₂ mayor de 0.7, lo cual resulta ser impráctico para su uso en circunstancias extrahospitalarias. Por otro lado, los PFC activan al sistema mononuclear fagocítico lo cual resulta eventualmente en el desencadenamiento de un cuadro inflamatorio sistémico, lo cual es un efecto adverso serio, pero que también existe en la transfusión de eritrocitos.

Es de esperar que en un futuro próximo, las estrategias implementadas o en curso de ser implementadas para superar los obstáculos encontrados en el desarrollo de los sustitutos de eritrocitos, logren su objetivo. Por fortuna, estas estrategias están basadas en un abordaje de ingeniería molecular. A diferencia de los problemas morales, teológicos, políticos o estéticos, cuando los problemas de la humanidad se convierten en problemas de ingeniería, tarde o temprano tienen solución.

ANEXO:

Tipo de presentación: ensayo

Conflictos de interés del autor: ninguno

Financiación: para la elaboración y presentación de este ensayo no se solicitó ni se utilizó ninguna financiación específica.


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