A lo largo de la historia, el cuerpo humano ha sido objeto de un escrutinio ilimitado y maravilla. Numerosos desconcertados durante la función de todos estos órganos y fluidos que se encuentran dentro. Esto incluyó el propósito de la sangre, que se vio alternativamente ignorada como simplemente para “enfriar el cuerpo”, a ser responsable de regular los humores del cuerpo, lo que lleva a la práctica de la sangría y otros remedios cuestionables. Sin embargo, a medida que avanzaba la ciencia médica, nos preocupamos una perspectiva bastante diferente.
En pocas palabras, nuestro sistema circulatorio y la sangre dentro de ella, es lo que nos permite existir grandes organismos multicelos. Lleva oxígeno y nutrientes a las células, al tiempo que permite la eliminación de productos de desecho, así como un camino fácil para las células que conforman nuestro sistema inmunológico. Nuestra sangre y los tejidos involucrados con ella son importantes para una existencia saludable. Esto es algo que se aclara dolorosamente cuando hablamos de lesiones y cirugías que involucran la pérdida de sangre severa.
Si bien la práctica de las transfusiones de sangre de la sangre donada ha hecho una diferencia notable aquí, no siempre es fácil mantener cada tipo de sangre almacenada, especialmente no en hospitales remotos, en una ambulancia, o en medio de una zona de guerra. Aquí, el uso de la sangre sintética, totalmente libre de los requisitos de almacenamiento complicados y la necesidad de equilibrar los tipos de sangre, podría ser revolucionario y salvar numerosas vidas, incluidas aquellas cuya religión prohíbe la transfusión de la sangre humana.
Aunque se ha realizado muchos avances en este campo, con un número limitado de productos útiles, sin embargo, demostró ser un desafío para alcanzar un reemplazo que marca todas las cajas necesarias para hacerlo genérico y seguro.
No solo fluido
Privado Roy W. Humphrey of Toledo, Ohio se le da plasma sanguíneo después de que fue herido por la metralla en Sicilia el 9 de agosto de 1943. (Fuente: Nara)
Aunque existen informes de los incas practicantes transfusiones de sangre entre los humanos hasta el siglo XVI, no fue hasta que William Harvey (1578 – 1657) describió el sistema circulatorio humano y las propiedades de la sangre en el siglo XVII que los puntos de vista modernos. De este aspecto de la fisiología humana comenzó a tomar forma. Esto vino junto a los experimentos de transfusión de sangre principalmente entre animales.
En 1665, el médico Richard más bajo realizó una transfusión de sangre cruda entre dos perros, con aparentemente, sin ningún efecto en el animal después de dicho procedimiento. En este momento, también se intentó transfusiones de sangre de un animal a un animal a un hombre humano (xenotransfusión), con numerosos de los sujetos humanos que no sobreviven al procedimiento, presumiblemente debido al rechazo del cuerpo de esta sangre extranjera.
Temas similares que con Xenotransfusion se cultivan con transfusiones de sangre entre los humanos: mientras que en algunos casos funcionaría, otras veces, el sujeto receptor sufriría efectos negativos y algunos morirían como resultado. Esto llevó a las transfusiones de sangre que tienen una mayor credibilidad en el siglo XIX. No fue hasta 1901 cuando Karl Landsteiner descubrió los tres grupos sanguíneos humanos (A, B, O) que una explicación para estos resultados se aclaró.
Cuando se mezclan los tipos de sangre incompatibles, uno podría observar claramente cómo se agruparían los glóbulos rojos. Fue en ese punto, fácil de pensar en lo que sucedería dentro del cuerpo humano si se produciría una reacción durante una transfusión de sangre. Esta percepción llevó a la primera de numerosas revoluciones que harían las transfusiones de sangre como un lugar seguro y común, ya que son hoy.
Copiando de un maestro
La complicación aparente con el intento de replicar la funcionalidad de la sangre humana es que estamos tratando de recrear algo que se ha desarrollado durante millones de años, dentro de un sistema más grande (el cuerpo) que depende de sus numerosos aspectos para funcionar correctamente. Incluso si no se pretende estar en el cuerpo por más tiempo de lo necesario hasta que se hayan recuperado los niveles naturales en la sangre, no se puede permitir que cause mucho más daño de lo que previene.
En los humanos, la sangre representa ~ 7% del peso corporal total. Su densidad es de alrededor de 1060 kg / m3, que está muy cerca de los 1000 kg / m3 de agua. Un humano adulto tiene en promedio aproximadamente 4,5 l de sangre, que consiste en ~ 45% fuera de los glóbulos rojos, ~ 54.3% de plasma, y aproximadamente el 0,7% de los glóbulos blancos. Típicamente, cada uno de estos formamos los tres grupos principales de la sangre.
Los glóbulos rojos incluyen la hemoglobina, que unir el oxígeno, los glóbulos blancos (junto con los anticuerpos) forman una parte importante del sistema inmunológico, y el plasma incluye los nutrientes, electrolitos y elementos de coagulación sanguínea que sostienen las células y permiten la reparación de las lesiones a través de coagulación. De esto podemos deducir lo que se requiere en un sustituto de la sangre: crucialmente la funcionalidad de los glóbulos rojos, junto con un fluido portador similar al plasma (que es ~ 95% de agua).
Mientras que este último es relativamente sencillo en forma de servicios de cristaloides (por ejemplo, solución salina), la complejidad viene con alternadoriterando la funcionalidad de los glóbulos rojos. Aquí, dos métodos han visto una investigación importante y (limitado) USE: Portadores de oxígeno basados en la hemoglobina (PFBOC y HBOC, respectivamente).
Oxígeno vinculante, sin apretar
Estructura de la hemoglobina humana. Las subunidades α y β están en rojo y azul, respectivamente, y los grupos de hemo que contienen hierro en verde. (Crédito: Richard Wheeler)
Cuando se complica una portadora de oxígeno con las cualidades de los glóbulos rojos, es que estas moléculas no solo deben unirse al oxígeno, sino que también deberían ponerlo a disposición fácilmente para los tejidos del cuerpo. Un pensamiento aparente aquí sería sintetizar la hemoglobina y usarlo directamente. El enganche es que la hemoglobina por sí misma tiene una afinidad de oxígeno muy alta, tiene una vida media corta en la sangre, y puede dañar los riñones. En una célula de sangre roja (RBC), la hemoglobina constituye solo el 33% de la masa de la célula, con la masa restante que actúa para estabilizar la hemoglobina.
Por esta razón, una HBOC que usa hemoglobina simple sería inútil, ya que no ofrecería suficiente oxígeno a los tejidos. Para resolver esto, la hemoglobina debe estabilizarse de una manera que aún permite la unión al oxígeno, al tiempo que no inhibe la distribución a los tejidos. Varias compañías han realizado esfuerzos para llevar a cabo dichos HBOC en el mercado, con Hemassist (Baxter Healthcare), Hemolink (Hemosol, Inc.) y Hemopure (Biopure Corp) y otros que fallan durante los juicios, o poco después de ingresar a las ventas comerciales .
Los problemas comunes observados incluyen la vasoconstricción, presumiblemente debido a la unión de la hemoglobina al óxido nítrico. Muchos de estos HBOC estaban dirigidos a un uso en animales no humanos, donde la mortalidad mejorada llevó a estos productos que no pasaban ensayos médicos, o que se detuvieron en el mercado dentro de unos años.
En contraste, hay una PFBOC aprobada por la FDA: FluoOSOL-DA, con por ejemplo. Sutherland et al. (1984), informando sobre su efectividad con los gatos, y Ohyanagi et al. (1984) Sobre la efectividad de la infusión de fluósol-da 20% con los pacientes con Jehová. Como en la religión de este último grupo, los lleva a rechazar las transfusiones de sangre y similares, esto puede ser problemático con la atención médica.
Aun así, la complejidad de los clientes de fluósol debe respirar una atmósfera de oxígeno puro para “cargar” las moléculas de PFBOC con suficiente oxígeno, y su complicado almacenamiento (congelación) y el tratamiento de requisitos llevó a cesar la producción en 1994.
Aún no se sangra
A pesar de los numerosos reveses a lo largo de los años para obtener un sustituto de la sangre sólida en el mercado, la necesidad de un servicio de este tipo es demasiado inmenso para que la investigación cese. Esto nos lleva a los desarrollos actuales, con el ejército estadounidense, es uno de los compradores interesados para estos sustitutos de sangre. No solo para los transportistas de oxígeno, sino también para las plaquetas sintéticas (para la coagulación) y el plasma seco.
Los principales puntos de venta aquí son una vida útil mejorada, la eliminación de una coincidencia complicada de los tipos de sangre, disminuyendo la posibilidad de reacciones alérgicas, y así sucesivamente. Aunque hemos recorrido un largo camino desde los primeros días de las transfusiones de la sangre, todavía dependemos de las donaciones de sangre y el sistema que procesa esta sangre. Si bien es un sistema que ahorra numerosas vidas cada año, viene con los inconvenientes de la logística compleja, la vida útil corta y la posibilidad de sangre contaminada.
La sangre sintética tiene la ventaja aquí que se puede producir en cualquier cantidad deseada y en condiciones estrictamente controladas. Una ventaja adicional de por ejemplo. PFBOCS es que cuentan con moléculas mucho más pequeñas que las RBC, lo que les permite pasar por alto incluso los bloqueos y las constricciones en las arterias. Esto permitiría la oxigenación de los tejidos que, de lo contrario, terminaría siendo privado de oxígeno y morir, lo que puede evitar la necrosis, la amputación y otros problemas de lesiones traumáticas.
Ciencia ficción hasta que sea realidad
Aunque el optimismo de finales del siglo XX sobre los sustitutos de la sangre parece haberse calmado después de numerosos contratiempos de las últimas décadas, hay muchas cosas que hemos aprendido no solo en lo que no funciona, sino también lo que hace. También ganamos mucha información esencial sobre aspectos de la fisiología humana, que sirven para aumentar nuestra comprensión del sistema cardiovascular.
Hace unos pocos cientos de años, la gente pensó que la sangre de las ovejas o incluso el vino tinto o la orina harían buenos sustitutos de la sangre humana. Hoy entendemos numerosos de las complejidades de la determinación de tipo de sangre, pueden procesar sangre donada para usar solo los RBC, plasma o plaquetas, para tratar una serie de afecciones médicas, etc. Con sustitutos de sangre que se han reducido principalmente a una pregunta de ingeniería médica, es probable que podamos ver el progreso aquí en poco tiempo.