MADRID, 31 Ene. (EUROPA PRESS) -
Investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Estados Unidos; la Universidad Tecnológica de Nanyang (Singapur) y el Instituto Pasteur (Francia) junto a otras instituciones han diseñado un dispositivo microfluídico, o 'bazo en un chip', que modela cómo las células sanguíneas falciformes obstruyen los filtros del bazo, provocando la anemia falciforme, una enfermedad potencialmente mortal, según publican en la revista 'Proceedings of the National Academy of Sciences'.
Cada día, miles de millones de glóbulos rojos pasan por el bazo, órgano encargado de filtrar las células sanguíneas viejas o dañadas. Esta tarea resulta más difícil cuando los glóbulos están deformados, como ocurre en los pacientes con anemia falciforme, que afecta a millones de personas en todo el mundo. Las células sanguíneas falciformes pueden obstruir los filtros del bazo, en un un proceso conocido como secuestro esplénico agudo, provocando una situación potencialmente mortal.
Los investigadores descubrieron que los niveles bajos de oxígeno aumentan las probabilidades de que se obstruyan los filtros del bazo. También demostraron que el aumento de los niveles de oxígeno puede desobstruir los filtros, lo que podría ayudar a explicar cómo las transfusiones de sangre ayudan a los pacientes que padecen esta enfermedad.
"Si aumentamos los niveles de oxígeno, se revierte la obstrucción --explica Ming Dao, investigador principal del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales del MIT y uno de los autores principales del estudio--. Esto imita lo que se hace cuando hay una crisis de secuestro esplénico. Lo primero que hacen los médicos es una transfusión y, en la mayoría de los casos, eso alivia un poco al paciente".
La mayoría de los glóbulos rojos tienen una vida útil de unos 120 días, por lo que cada día hay que eliminar casi el 1% de la sangre. Dentro del bazo, la sangre fluye a través de un tejido conocido como pulpa roja, que contiene unos conductos estrechos llamados hendiduras interendoteliales.
Estas hendiduras, formadas por los espacios entre las células endoteliales que recubren los vasos sanguíneos del bazo, tienen unas dimensiones máximas de abertura significativamente menores que las de un glóbulo rojo. Los hematíes que no pueden pasar por estas diminutas aberturas, porque están dañados, rígidos o deformados, quedan atrapados y son destruidos por unas células inmunitarias llamadas macrófagos.
Para modelizar la función de filtración del bazo, los investigadores crearon un dispositivo de microfluidos con dos módulos: el chip S, que imita las hendiduras interendoteliales, y el chip M, que imita los macrófagos. El dispositivo también incluye un canal de gas que permite controlar la concentración de oxígeno de cada chip para simular las condiciones del organismo.
Con este dispositivo, los investigadores pretendían comprender mejor el secuestro esplénico agudo, que se produce en aproximadamente el 5 por ciento de los pacientes con anemia falciforme, generalmente en niños. Cuando esto ocurre, el bazo se agranda y el paciente sufre una anemia grave. Los médicos suelen tratarla con transfusiones de sangre, pero si eso no ayuda, puede ser necesario extirpar quirúrgicamente el bazo.
Los investigadores utilizaron glóbulos rojos sanos y glóbulos rojos falciformes de pacientes con anemia falciforme para hacerlos fluir a través del dispositivo con niveles de oxígeno controlados.
En condiciones normales de oxígeno (20%), las células falciformes obstruían las ranuras, pero quedaba espacio para que pasaran otras células sanguíneas. Sin embargo, cuando el nivel de oxígeno disminuía hasta el 2%, las rendijas se obstruían por completo.
Cuando los investigadores volvieron a aumentar el nivel de oxígeno, la obstrucción desapareció. Esto podría explicar en parte por qué las transfusiones de sangre, que aportan células sanguíneas oxigenadas al bazo, pueden ayudar a los pacientes que sufren un secuestro esplénico agudo, afirma Dao.
"Nuestros hallazgos proporcionan un marco científico general para orientar y racionalizar lo que observan los médicos. También ayudan a dilucidar cómo el bazo desempeña una función crítica para ayudar a filtrar las células sanguíneas", afirma Subra Suresh, exdecano de Ingeniería del MIT, catedrático emérito de Ingeniería Vannevar Bush y expresidente de la Universidad Tecnológica Nanyang de Singapur.
Los investigadores descubrieron que unas condiciones de desoxigenación leve (5 por ciento de oxígeno) provocan cierta obstrucción, pero no la suficiente como para producir una crisis de secuestro esplénico, lo que podría explicar por qué tales crisis ocurren raramente, indica Dao.
A continuación, los investigadores utilizaron el otro módulo del dispositivo, el chip M, para modelizar lo que ocurre cuando los hematíes se encuentran con macrófagos en diferentes condiciones. Descubrieron que cuando los niveles de oxígeno eran bajos, los hematíes falciformes tenían muchas más probabilidades de ser atrapados por los macrófagos e ingeridos por ellos. De hecho, eran tantos los glóbulos atrapados que los macrófagos se veían desbordados y no podían destruirlos con suficiente rapidez, lo que contribuía a la obstrucción de las rendijas.
También descubrieron que las células falciformes rígidas conservaban su forma falciforme incluso después de ser ingeridas, lo que dificultaba que los macrófagos las descompusieran. "Aproximadamente la mitad de estas células permanecen en forma de hoz durante mucho tiempo y ralentizan todo el proceso de digestión", apunta Dao.
Cuando se aumentaron los niveles de oxígeno, las células sanguíneas recuperaron su forma normal, incluso las que habían sido ingeridas. Esto permitió a los macrófagos digerirlas más fácilmente y limpiar los filtros obstruidos.
Los investigadores están utilizando ahora el 'bazo en un chip' para estudiar cómo los fármacos utilizados para tratar la anemia falciforme, como el voxelotor y la hidroxiurea, afectan al comportamiento celular que observaron en este estudio. También esperan que el dispositivo pueda utilizarse algún día para ayudar a los médicos a analizar las células sanguíneas de cada paciente y controlar la evolución de su enfermedad.
"Este método debería ayudar a diseñar ensayos que ofrezcan diagnósticos y pronósticos específicos para cada paciente --afirma Pierre Buffet, director médico del Instituto Pasteur y catedrático de la Universidad de París, que también ejerce como médico--. Eso puede dar a los médicos alguna idea de cómo está el paciente y en qué situación necesitan hacer una esplenectomía o tomar otras medidas".
