Los roedores y los cerdos comparten con ciertos organismos acuáticos la capacidad de utilizar sus intestinos para respirar, según un estudio publicado el 14 de mayo en la revista Med. Los investigadores demostraron que el suministro de oxígeno gaseoso o líquido oxigenado a través del recto proporcionó un rescate vital a dos modelos de mamíferos con insuficiencia respiratoria.
"El soporte respiratorio artificial juega un papel vital en el manejo clínico de la insuficiencia respiratoria debido a enfermedades graves como la neumonía o el síndrome de dificultad respiratoria aguda", dice el autor principal del estudio, Takanori Takebe, de la Universidad Médica y Dental de Tokio y del Centro Médico del Hospital Infantil de Cincinnati. "Aunque los efectos secundarios y la seguridad deben evaluarse a fondo en humanos, nuestro enfoque puede ofrecer un nuevo paradigma para ayudar a los pacientes críticamente enfermos con insuficiencia respiratoria".
Varios organismos acuáticos han desarrollado mecanismos de respiración intestinal únicos para sobrevivir en condiciones de bajo oxígeno utilizando órganos distintos de los pulmones o las branquias. Por ejemplo, los pepinos de mar, los peces de agua dulce llamados lochas y ciertos bagres de agua dulce usan sus intestinos para respirar. Pero se ha debatido mucho si los mamíferos tienen capacidades similares.
En el nuevo estudio, Takebe y sus colaboradores proporcionan evidencia de la respiración intestinal en ratas, ratones y cerdos. Primero, diseñaron un sistema de ventilación de gases intestinales para administrar oxígeno puro a través del recto de ratones. Demostraron que sin el sistema, ningún ratón sobrevivió 11 minutos en condiciones de oxígeno extremadamente bajo. Con la ventilación de gas intestinal, llegó más oxígeno al corazón y el 75% de los ratones sobrevivieron 50 minutos de condiciones de bajo oxígeno normalmente letales.
Debido a que el sistema de ventilación de gas intestinal requiere la abrasión de la muscosa intestinal, es poco probable que sea clínicamente factible, especialmente en pacientes gravemente enfermos, por lo que los investigadores también desarrollaron una alternativa a base de líquido que utiliza perfluoroquímicos oxigenados. Ya se ha demostrado clínicamente que estos productos químicos son biocompatibles y seguros en humanos.
El sistema de ventilación líquida intestinal proporcionó beneficios terapéuticos a roedores y cerdos expuestos a condiciones no letales de bajo oxígeno. Los ratones que recibían ventilación intestinal podían caminar más lejos en una cámara de oxígeno al 10% y llegaba más oxígeno a su corazón, en comparación con los ratones que no recibieron ventilación intestinal. Se obtuvieron resultados similares en cerdos. La ventilación líquida intestinal revirtió la palidez y el frío de la piel y aumentó sus niveles de oxígeno, sin producir efectos secundarios evidentes. En conjunto, los resultados muestran que esta estrategia es eficaz para proporcionar oxígeno que llega a la circulación y alivia los síntomas de insuficiencia respiratoria en dos sistemas modelo de mamíferos.
Con el apoyo de la Agencia Japonesa de Investigación y Desarrollo Médico para combatir la pandemia de la enfermedad por coronavirus 2019 (COVID-19), los investigadores planean expandir sus estudios preclínicos y seguir pasos regulatorios para acelerar el camino hacia la traducción clínica.
"La reciente pandemia de SARS-CoV-2 está abrumando la necesidad clínica de ventiladores y pulmones artificiales, lo que resulta en una escasez crítica de dispositivos disponibles y pone en peligro la vida de los pacientes en todo el mundo", dice Takebe. "El nivel de oxigenación arterial proporcionado por nuestro sistema de ventilación, si se escala para la aplicación humana, probablemente sea suficiente para tratar a pacientes con insuficiencia respiratoria grave, lo que podría proporcionar una oxigenación que les salve la vida".
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