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Substituto do sangue repara órgãos danificados horas após o coração parar

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Um novo estudo, publicado na revista Nature, demonstrou melhor recuperação de órgãos após privação de oxigênio.

De acordo com as descobertas, um método modificado usando um substituto artificial do sangue1 para fornecer oxigênio a todo o corpo pode restaurar a função dos órgãos dos porcos uma hora após a morte dos animais. A conquista aponta maneiras de melhorar os transplantes e o tratamento de derrames e ataques cardíacos.

Sem oxigênio, as células2 de mamíferos morrem. Paradoxalmente, restaurar o oxigênio para as células2 que foram privadas dele também causa estresse e danos – um fenômeno chamado lesão3 de reperfusão ou reoxigenação. Durante décadas, os cientistas têm procurado estratégias para proteger células2 e órgãos contra os efeitos prejudiciais da privação e reintrodução de oxigênio que podem ocorrer após um acidente vascular cerebral4, ataque cardíaco ou a interrupção da respiração.

No atual estudo, pesquisadores descrevem um sistema chamado OrganEx que permite que o oxigênio seja recirculado por todo o corpo de um porco, preservando células2 e órgãos uma hora após uma parada cardíaca.

O método, que até agora foi testado em porcos, envolve conectar um animal a uma bomba que perfunde seus corpos com um substituto de sangue1 artificial contendo oxigênio e uma mistura de outros produtos químicos para evitar a morte celular e promover processos de reparo.

“Mostramos que as células2 não morrem tão rapidamente quanto assumimos, o que abre possibilidades de intervenção. Podemos persuadir as células2 a não morrerem”, diz Zvonimir Vrselja, da Escola de Medicina de Yale.

Atualmente, as pessoas cujos corações estão falhando podem estar conectadas a máquinas coração5-pulmão6, que oxigenam o sangue1, removem o dióxido de carbono dele e o bombeiam pelo corpo.

Mas se o coração5 de alguém parar enquanto está fora de um hospital, suas células2 e órgãos são rapidamente danificados pela falta de oxigênio e suas chances de sobrevivência7 caem. Seu sangue1 se torna mais ácido devido ao acúmulo de CO2 e muitas substâncias prejudiciais são liberadas. “O sangue1 está cheio de todo tipo de coisas ruins”, diz John Dark, da Universidade de Newcastle, Reino Unido, que não esteve envolvido no trabalho.

Leia sobre "Hipóxia8", "Transplante de órgãos" e "Circulação9 extracorpórea".

O novo sistema, OrganEx, dilui o sangue1 do animal na proporção de 1 para 1 com um substituto de sangue1 artificial que transporta oxigênio, tem a acidez correta e tem os níveis certos de eletrólitos10 e outros bioquímicos. Ele também tem 13 medicamentos adicionados.

Estes são medicamentos existentes ou medicamentos experimentais, incluindo compostos que afinam o sangue1 para impedir que pequenos vasos sanguíneos11 sejam bloqueados por coágulos, medicamentos que bloqueiam um processo de morte celular chamado necroptose e outros que têm efeitos anti-inflamatórios.

O substituto do sangue1 também é incomum, pois não contém glóbulos vermelhos, que normalmente transportam oxigênio ligado a uma proteína chamada hemoglobina12. Em vez disso, o fluido contém um composto chamado Hemopure, uma forma de hemoglobina12 obtida do sangue1 de vaca.

Em 2019, Vrselja e sua equipe relataram que seu sistema poderia reverter os sinais13 de morte celular quando conectado ao cérebro14 de porcos, quatro horas depois de terem sido decapitados. No estudo mais recente, eles queriam ver se o fluido poderia ajudar a reverter os danos que ocorrem em outros órgãos após a morte e testá-lo em corpos inteiros.

Os porcos foram colocados para dormir com anestesia15 geral e colocados em ventiladores para controlar sua respiração. Em seguida, seus corações foram parados eletricamente e os ventiladores foram desligados, ponto em que normalmente seriam considerados mortos.

Após 1 hora, começaram os tratamentos para tentar restaurar a função celular. Seis porcos foram conectados ao sistema OrganEx e outros seis foram conectados a uma máquina coração5-pulmão6 comum como comparação, com a temperatura corporal de ambos os grupos reduzida para 28°C para ajudar a reduzir os danos. Havia mais três grupos de controle, nos quais os animais não receberam tratamento.

Após 6 horas, a extensão do fluxo sanguíneo foi medida injetando corante e fazendo varreduras dos animais. Os porcos que receberam o tratamento com OrganEx tiveram melhor suprimento de sangue1 para seus órgãos do que os animais colocados em uma máquina coração5-pulmão6, na qual muitos dos vasos sanguíneos11 menores entraram em colapso16.

Testes em células2 e amostras de tecidos dos animais mostraram que aqueles tratados com OrganEx tiveram menos morte celular e restauraram o funcionamento das células2, julgados por medidas como a quantidade de glicose17 que podiam metabolizar.

A equipe diz que o primeiro uso prático do sistema pode ser manter os órgãos para transplantes saudáveis por mais tempo, para que possam ser transportados entre doadores falecidos e pessoas que precisam deles.

Peter Friend, da Universidade de Oxford, diz que os resultados iniciais são promissores, mas a melhor maneira de avaliar a saúde18 dos órgãos dos animais seria transplantá-los para outro animal. “Isso permite que você veja se eles funcionam”, diz ele. “Se o objetivo é otimizar o transplante, basta transplantar o órgão.”

O sistema também poderia ser usado para ajudar pessoas que tiveram ataques cardíacos ou derrames – quando o suprimento de sangue1 para o coração5 ou o cérebro14, respectivamente, é reduzido – pela perfusão de qualquer um desses órgãos com o fluido de cura. “Se for bem-sucedido em ressuscitar um órgão que sofreu uma lesão3 fatal, potencialmente isso é muito emocionante”, diz Friend.

Stephen Latham, um especialista em ética da Universidade de Yale que fez parte da equipe de pesquisa, diz que o uso mais radical de tentar “reverter a morte” – por exemplo, ao tratar alguém algum tempo depois que seu coração5 parou devido a um afogamento – seria muito mais no futuro.

“Há muito mais experimentação que seria necessária”, diz ele. “O perfusato teria que ser adaptado a um corpo humano19. E você teria que pensar em qual é o estado ao qual um ser humano seria restaurado. Se você der a eles um perfusato que reverte alguns, mas não todos os danos, isso pode ser uma coisa terrível.”

No artigo publicado, os pesquisadores descrevem a recuperação celular após isquemia20 quente prolongada de todo o corpo.

Eles contextualizam que, após a interrupção do fluxo sanguíneo ou exposições isquêmicas semelhantes, iniciam-se cascatas moleculares deletérias em células2 de mamíferos, levando eventualmente à sua morte. No entanto, com intervenções direcionadas, esses processos podem ser mitigados ou revertidos, mesmo minutos ou horas post mortem, como também relatado no cérebro14 suíno isolado usando a tecnologia BrainEx.

Até o momento, a tradução de intervenções de órgãos únicos para aplicações intactas de corpo inteiro permanece dificultada por desafios fisiológicos circulatórios e multissistêmicos.

Neste estudo, é descrito o OrganEx, uma adaptação do sistema de perfusão pulsátil extracorpórea BrainEx e perfusato citoprotetor para configurações de corpo inteiro suínas.

Após 1 h de isquemia20 quente, a aplicação de OrganEx preservou a integridade do tecido21, diminuiu a morte celular e restaurou processos moleculares e celulares selecionados em vários órgãos vitais.

Comensuravelmente, a análise transcriptômica de núcleo único revelou padrões de expressão gênica específicos de órgãos e tipos de células2 que refletem processos de reparo molecular e celular específicos.

A análise compreende um recurso abrangente de alterações específicas do tipo de célula22 durante intervalos isquêmicos definidos e intervenções de perfusão abrangendo vários órgãos, e revela um potencial subestimado para recuperação celular após isquemia20 quente prolongada de corpo inteiro em um grande mamífero.

Veja também sobre "Doação de órgãos", "Acidente Vascular Cerebral4" e "Infarto do Miocárdio23".

 

Fontes:
Nature, publicação em 03 de agosto de 2022.
Nature, notícia publicada em 03 de agosto de 2022.
New Scientist, notícia publicada em 03 de agosto de 2022.

 

NEWS.MED.BR, 2022. Substituto do sangue repara órgãos danificados horas após o coração parar. Disponível em: <https://www.news.med.br/p/medical-journal/1422110/substituto-do-sangue-repara-orgaos-danificados-horas-apos-o-coracao-parar.htm>. Acesso em: 2 out. 2022.

Complementos

1 Sangue: O sangue é uma substância líquida que circula pelas artérias e veias do organismo. Em um adulto sadio, cerca de 45% do volume de seu sangue é composto por células (a maioria glóbulos vermelhos, glóbulos brancos e plaquetas). O sangue é vermelho brilhante, quando oxigenado nos pulmões (nos alvéolos pulmonares). Ele adquire uma tonalidade mais azulada, quando perde seu oxigênio, através das veias e dos pequenos vasos denominados capilares.
2 Células: Unidades (ou subunidades) funcionais e estruturais fundamentais dos organismos vivos. São compostas de CITOPLASMA (com várias ORGANELAS) e limitadas por uma MEMBRANA CELULAR.
3 Lesão: 1. Ato ou efeito de lesar (-se). 2. Em medicina, ferimento ou traumatismo. 3. Em patologia, qualquer alteração patológica ou traumática de um tecido, especialmente quando acarreta perda de função de uma parte do corpo. Ou também, um dos pontos de manifestação de uma doença sistêmica. 4. Em termos jurídicos, prejuízo sofrido por uma das partes contratantes que dá mais do que recebe, em virtude de erros de apreciação ou devido a elementos circunstanciais. Ou também, em direito penal, ofensa, dano à integridade física de alguém.
4 Acidente vascular cerebral: Conhecido popularmente como derrame cerebral, o acidente vascular cerebral (AVC) ou encefálico é uma doença que consiste na interrupção súbita do suprimento de sangue com oxigênio e nutrientes para o cérebro, lesando células nervosas, o que pode resultar em graves conseqüências, como inabilidade para falar ou mover partes do corpo. Há dois tipos de derrame, o isquêmico e o hemorrágico.
5 Coração: Órgão muscular, oco, que mantém a circulação sangüínea.
6 Pulmão: Cada um dos órgãos pareados que ocupam a cavidade torácica que tem como função a oxigenação do sangue.
7 Sobrevivência: 1. Ato ou efeito de sobreviver, de continuar a viver ou a existir. 2. Característica, condição ou virtude daquele ou daquilo que subsiste a um outro. Condição ou qualidade de quem ainda vive após a morte de outra pessoa. 3. Sequência ininterrupta de algo; o que subsiste de (alguma coisa remota no tempo); continuidade, persistência, duração.
8 Hipóxia: Estado de baixo teor de oxigênio nos tecidos orgânicos que pode ocorrer por diversos fatores, tais como mudança repentina para um ambiente com ar rarefeito (locais de grande altitude) ou por uma alteração em qualquer mecanismo de transporte de oxigênio, desde as vias respiratórias superiores até os tecidos orgânicos.
9 Circulação: 1. Ato ou efeito de circular. 2. Facilidade de se mover usando as vias de comunicação; giro, curso, trânsito. 3. Movimento do sangue, fluxo de sangue através dos vasos sanguíneos do corpo e do coração.
10 Eletrólitos: Em eletricidade, é um condutor elétrico de natureza líquida ou sólida, no qual cargas são transportadas por meio de íons. Em química, é uma substância que dissolvida em água se torna condutora de corrente elétrica.
11 Vasos Sanguíneos: Qualquer vaso tubular que transporta o sangue (artérias, arteríolas, capilares, vênulas e veias).
12 Hemoglobina: Proteína encarregada de transportar o oxigênio desde os pulmões até os tecidos do corpo. Encontra-se em altas concentrações nos glóbulos vermelhos.
13 Sinais: São alterações percebidas ou medidas por outra pessoa, geralmente um profissional de saúde, sem o relato ou comunicação do paciente. Por exemplo, uma ferida.
14 Cérebro: Derivado do TELENCÉFALO, o cérebro é composto dos hemisférios direito e esquerdo. Cada hemisfério contém um córtex cerebral exterior e gânglios basais subcorticais. O cérebro inclui todas as partes dentro do crânio exceto MEDULA OBLONGA, PONTE e CEREBELO. As funções cerebrais incluem as atividades sensório-motora, emocional e intelectual.
15 Anestesia: Diminuição parcial ou total da sensibilidade dolorosa. Pode ser induzida por diferentes medicamentos ou ser parte de uma doença neurológica.
16 Colapso: 1. Em patologia, é um estado semelhante ao choque, caracterizado por prostração extrema, grande perda de líquido, acompanhado geralmente de insuficiência cardíaca. 2. Em medicina, é o achatamento conjunto das paredes de uma estrutura. 3. No sentido figurado, é uma diminuição súbita de eficiência, de poder. Derrocada, desmoronamento, ruína. 4. Em botânica, é a perda da turgescência de tecido vegetal.
17 Glicose: Uma das formas mais simples de açúcar.
18 Saúde: 1. Estado de equilíbrio dinâmico entre o organismo e o seu ambiente, o qual mantém as características estruturais e funcionais do organismo dentro dos limites normais para sua forma de vida e para a sua fase do ciclo vital. 2. Estado de boa disposição física e psíquica; bem-estar. 3. Brinde, saudação que se faz bebendo à saúde de alguém. 4. Força física; robustez, vigor, energia.
19 Corpo humano: O corpo humano é a substância física ou estrutura total e material de cada homem. Ele divide-se em cabeça, pescoço, tronco e membros. A anatomia humana estuda as grandes estruturas e sistemas do corpo humano.
20 Isquemia: Insuficiência absoluta ou relativa de aporte sanguíneo a um ou vários tecidos. Suas manifestações dependem do tecido comprometido, sendo a mais frequente a isquemia cardíaca, capaz de produzir infartos, isquemia cerebral, produtora de acidentes vasculares cerebrais, etc.
21 Tecido: Conjunto de células de características semelhantes, organizadas em estruturas complexas para cumprir uma determinada função. Exemplo de tecido: o tecido ósseo encontra-se formado por osteócitos dispostos em uma matriz mineral para cumprir funções de sustentação.
22 Célula: Unidade funcional básica de todo tecido, capaz de se duplicar (porém algumas células muito especializadas, como os neurônios, não conseguem se duplicar), trocar substâncias com o meio externo à célula, etc. Possui subestruturas (organelas) distintas como núcleo, parede celular, membrana celular, mitocôndrias, etc. que são as responsáveis pela sobrevivência da mesma.
23 Infarto do miocárdio: Interrupção do suprimento sangüíneo para o coração por estreitamento dos vasos ou bloqueio do fluxo. Também conhecido por ataque cardíaco.
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