Substituto do sangue repara órgãos danificados horas após o coração parar

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 sangue 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 células de mamíferos morrem. Paradoxalmente, restaurar o oxigênio para as células que foram privadas dele também causa estresse e danos – um fenômeno chamado lesão de reperfusão ou reoxigenação. Durante décadas, os cientistas têm procurado estratégias para proteger células e órgãos contra os efeitos prejudiciais da privação e reintrodução de oxigênio que podem ocorrer após um acidente vascular cerebral, 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 células 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 sangue artificial contendo oxigênio e uma mistura de outros produtos químicos para evitar a morte celular e promover processos de reparo.

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

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

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

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

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

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

Em 2019, Vrselja e sua equipe relataram que seu sistema poderia reverter os sinais de morte celular quando conectado ao cérebro 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 anestesia 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 coração-pulmão 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 sangue para seus órgãos do que os animais colocados em uma máquina coração-pulmão, na qual muitos dos vasos sanguíneos menores entraram em colapso.

Testes em células e amostras de tecidos dos animais mostraram que aqueles tratados com OrganEx tiveram menos morte celular e restauraram o funcionamento das células, julgados por medidas como a quantidade de glicose 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 saúde 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 sangue para o coração ou o cérebro, 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 lesão 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 coração 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 humano. 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 isquemia 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 células 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 cérebro 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 isquemia quente, a aplicação de OrganEx preservou a integridade do tecido, 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 células que refletem processos de reparo molecular e celular específicos.

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

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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.