Los cerdos pueden respirar por el culo. ¬ŅPueden los humanos?

Los cerdos pueden respirar por el culo. ¬ŅPueden los humanos?

Los ratones, las ratas y los cerdos comparten un superpoder secreto: todos pueden utilizar sus intestinos para respirar, y los científicos lo descubrieron bombeando oxígeno por el trasero de los animales.

¬ŅPor qu√© realizar estos experimentos? El equipo de investigaci√≥n quer√≠a encontrar una posible alternativa a la ventilaci√≥n mec√°nica, un tratamiento m√©dico en el que una m√°quina introduce aire en los pulmones del paciente a trav√©s de la tr√°quea. Los ventiladores llevan ox√≠geno a los pulmones y ayudan a eliminar el di√≥xido de carbono de la sangre, pero las m√°quinas no siempre est√°n disponibles.

Al principio de la pandemia de COVID-19, por ejemplo, los hospitales se enfrentaron a una grave escasez de ventiladores, inform√≥ The New York Times. Aunque los m√©dicos tambi√©n pueden utilizar una t√©cnica llamada oxigenaci√≥n por membrana extracorp√≥rea (ECMO), en la que la sangre se bombea fuera del cuerpo y se reoxigena con una m√°quina, el procedimiento conlleva riesgos inherentes, como hemorragias y co√°gulos de sangre; y suele estar menos disponible que los ventiladores, seg√ļn la Cl√≠nica Mayo.

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En busca de otra soluci√≥n, los autores del estudio se inspiraron en animales acu√°ticos como los pepinos de mar y los peces de agua dulce llamados lochas(Misgumus anguillicandatus), que utilizan sus intestinos para respirar. No estaba claro si los humanos y otros mam√≠feros tienen capacidades similares, aunque algunos cient√≠ficos intentaron responder a esa pregunta en los a√Īos 50 y 60.

"Inicialmente examinamos un sistema modelo de ratón para ver si podíamos suministrar gas de oxígeno por vía intraanular", dijo el autor principal, el Dr. Takanori Takebe, profesor de la Universidad Médica y Dental de Tokio y director del Centro de Investigación y Medicina de Células Madre y Organoides del Centro Médico del Hospital Infantil de Cincinnati.

"Cada vez que realizamos experimentos, nos sorprendimos bastante", dijo Takebe a Live Science.

Sin ventilaci√≥n intestinal, los ratones colocados en un entorno con poco ox√≠geno s√≥lo sobrevivieron unos 11 minutos; con ventilaci√≥n en el ano, el 75% sobrevivi√≥ durante 50 minutos, gracias a una infusi√≥n de ox√≠geno que lleg√≥ a sus corazones. A continuaci√≥n, el equipo prob√≥ a utilizar l√≠quido oxigenado, en lugar de gas, en ratones, ratas y cerdos, y obtuvo resultados igualmente prometedores. El equipo se√Īal√≥ que todav√≠a hay que trabajar m√°s para ver si el m√©todo es seguro y eficaz en humanos, seg√ļn un art√≠culo sobre sus hallazgos publicado el 14 de mayo en la revista Med.

"La pandemia ha puesto de manifiesto la necesidad de ampliar las opciones de ventilación y oxigenación en las enfermedades críticas, y este nicho persistirá incluso cuando la pandemia disminuya", ya que habrá momentos en los que la ventilación mecánica no esté disponible o sea inadecuada por sí sola, escribió el Dr. Caleb Kelly, becario clínico y médico-científico de la Facultad de Medicina de Yale, en un comentario sobre el estudio. Si, tras una nueva evaluación, la ventilación intestinal acaba convirtiéndose en una práctica habitual en las unidades de cuidados intensivos, este nuevo estudio "quedará marcado por los historiadores como una contribución científica clave", escribió.

Antes de iniciar sus experimentos con roedores, el equipo se familiarizó con las tripas de las lochas. Los peces toman el oxígeno principalmente a través de sus branquias, pero ocasionalmente, cuando se exponen a condiciones de bajo oxígeno, las lochas utilizan una parte de sus intestinos para el intercambio de gases, dijo Takebe. De hecho, en respuesta a la falta de oxígeno, la estructura de los tejidos intestinales cercanos al ano cambia de forma que aumenta la densidad de los vasos sanguíneos cercanos y disminuye la secreción de fluidos relacionados con la digestión.

Estos sutiles cambios permiten a las langostas "absorber el ox√≠geno de forma m√°s eficaz", afirma Takebe. Adem√°s, el revestimiento m√°s externo del intestino de las langostas -el epitelio- es muy fino, lo que significa que el ox√≠geno puede atravesar f√°cilmente el tejido para llegar a los vasos sangu√≠neos que hay debajo, a√Īadi√≥. Para simular esta estructura en sus modelos de rat√≥n, el equipo adelgaz√≥ el epitelio intestinal de los roedores utilizando productos qu√≠micos y diversos procedimientos mec√°nicos.

A continuación, colocaron a los ratones en condiciones de muy bajo nivel de oxígeno y utilizaron un tubo para bombear gas de oxígeno por el vientre de los animales hasta su intestino grueso.

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En comparación con los ratones cuyo epitelio intestinal no se había adelgazado, los ratones con epitelios delgados sobrevivieron significativamente más tiempo en el experimento: la mayoría sobrevivió 50 minutos en comparación con unos 18 minutos. Por su parte, los ratones que no recibieron oxígeno sólo sobrevivieron unos 11 minutos. Además de sobrevivir más tiempo, el grupo con el epitelio adelgazado mostró signos de que ya no les faltaba oxígeno; dejaron de jadear o de mostrar signos de paro cardíaco, y la presión de oxígeno en sus principales vasos sanguíneos mejoró.

Aunque este experimento inicial sugería que el oxígeno podía atravesar el intestino y llegar a la circulación, el adelgazamiento del epitelio intestinal probablemente no sería factible en pacientes humanos, dijo Takebe.

Especialmente en los pacientes en estado cr√≠tico, "creo que un da√Īo adicional al intestino ser√≠a realmente peligroso, desde el punto de vista del tratamiento", dijo Takebe. Pero "en el transcurso de los experimentos, nos dimos cuenta de que incluso el intestino intacto tiene cierta capacidad, no realmente eficiente, pero s√≠ de intercambio de gases", se√Īal√≥, lo que significa que puede haber una forma de introducir ox√≠geno a trav√©s del intestino sin adelgazar primero los tejidos.

Por eso, en otro experimento, en lugar de utilizar ox√≠geno gaseoso, el equipo prob√≥ la perfluorodecalina (PFD), un fluorocarbono l√≠quido que puede infundirse con una gran cantidad de ox√≠geno. Este l√≠quido ya se utiliza en las personas, por ejemplo, en los pulmones de los beb√©s con problemas respiratorios graves, se√Īalan los autores en su informe.

Los cerdos pueden respirar por el culo. ¬ŅPueden los humanos?

(Crédito de la imagen: Shutterstock)

El l√≠quido tambi√©n act√ļa como tensioactivo, una sustancia que reduce la tensi√≥n superficial; dado que un tensioactivo recubre los sacos de aire de los pulmones y ayuda a impulsar el intercambio de gases en el √≥rgano, el PFD podr√≠a cumplir un prop√≥sito similar en los intestinos, dijo Takebe.

Al igual que en los experimentos con oxígeno-gas, el PFD oxigenado rescató a los ratones de los efectos de ser colocados en una cámara con poco oxígeno, permitiendo a los roedores deambular por su jaula más que los ratones que no recibieron el tratamiento. Tras una sola inyección de 1 mililitro del líquido, las mejoras de los roedores se mantuvieron durante unos 60 minutos.

"No estamos muy seguros de por qu√© esta mejora persiste durante mucho m√°s tiempo que las expectativas originales", se√Īal√≥ Takebe, ya que los autores esperaban que los efectos desaparecieran en apenas un par de minutos. "Pero la observaci√≥n es realmente reproducible y muy robusta".

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A continuación, el equipo pasó a un modelo porcino de insuficiencia respiratoria, en el que colocaron a los cerdos en respiradores y sólo les proporcionaron un bajo nivel de oxígeno y luego les inyectaron PDF en la parte posterior de los cerdos con un tubo largo. En comparación con los cerdos a los que no se les administró el tratamiento con PDF, los cerdos a los que se les administró la PDF mejoraron en cuanto a la saturación de oxígeno de su sangre, y el color y el calor volvieron a su piel. Una infusión de 400 ml (13,5 oz) mantuvo estas mejoras durante unos 18 o 19 minutos, y el equipo descubrió que podía administrar dosis adicionales a los cerdos sin efectos secundarios apreciables.

El equipo tambi√©n prob√≥ la seguridad de repetir la dosis en ratas y descubri√≥ que, aunque sus niveles de ox√≠geno aumentaban, los animales no mostraban efectos secundarios notables, ni marcadores de da√Īos en los √≥rganos, ni restos de PFD en sus c√©lulas.

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Tras este √©xito en modelos animales, Takebe dijo que su equipo espera iniciar un ensayo cl√≠nico del tratamiento en humanos en alg√ļn momento del pr√≥ximo a√Īo. Probablemente empezar√°n por comprobar la seguridad del m√©todo en voluntarios sanos y empezar√°n a determinar qu√© niveles de dosis ser√≠an razonables, dijo. Sin embargo, para dar el salto de los animales a los pacientes humanos, el equipo tendr√° que abordar una serie de cuestiones fundamentales.

Por ejemplo, el tratamiento podr√≠a estimular el nervio vago -un largo nervio que conecta el intestino y el cerebro-, por lo que los organizadores del ensayo deber√≠an estar atentos a efectos secundarios como la ca√≠da de la presi√≥n arterial o los desmayos, se√Īal√≥ Takebe. Adem√°s, el intestino inferior contiene relativamente poco ox√≠geno en comparaci√≥n con otros √≥rganos del cuerpo, a√Īadi√≥. La comunidad de bacterias y virus que vive en el intestino est√° adaptada a estas condiciones de poco ox√≠geno, y una infusi√≥n repentina de ox√≠geno podr√≠a alterar esos microbios, dijo.

"Se desconocen las consecuencias de revertir esta llamada 'hipoxia fisiol√≥gica'", se√Īal√≥ Kelly en su comentario, haci√©ndose eco de los sentimientos de Takebe. En los seres humanos, ser√° importante determinar cu√°ntas dosis de l√≠quido oxigenado podr√≠an administrarse con seguridad en el intestino sin causar cambios no deseados en el entorno intestinal, escribi√≥.

Adem√°s, los modelos animales del estudio no reflejan plenamente lo que experimentan los pacientes en estado cr√≠tico durante la insuficiencia respiratoria, una condici√≥n que a menudo coincide con la infecci√≥n, la inflamaci√≥n y el bajo flujo sangu√≠neo, se√Īal√≥ Kelly. Por lo tanto, puede haber factores adicionales a tener en cuenta en los pacientes en estado cr√≠tico que no eran relevantes en los roedores y los cerdos. Adem√°s, seg√ļn el estado de un paciente determinado, puede necesitar una dosis mayor o menor de PFD; todos estos detalles deber√°n evaluarse cuidadosamente en futuros ensayos, se√Īal√≥ Takebe.

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