La falta de oxígeno es un peligro importante para cualquiera de los tejidos de su cuerpo, pero el corazón es particularmente sensible a tales condiciones hipóxicas, que pueden provocar daños a los tejidos a largo plazo o incluso ataques cardíacos.
En nuevos estudios realizados en la Universidad de California en San Francisco, un novedoso tratamiento con suministro de oxígeno restableció la función del tejido cardíaco sin oxígeno en un modelo animal de hipoxia global. A diferencia de sus predecesores experimentales, el nuevo medicamento no parece causar efectos secundarios sistémicoso sobrecorregir con oxigenación sanguínea excesiva, que puede ser tóxica. En cambio, el nuevo medicamento entrega su preciosa carga de oxígeno solo a los tejidos que más lo necesitan.
"Cualquier tejido con flujo sanguíneo comprometido, ya sea debido a un traumatismo, accidente cerebrovascular o enfermedad cardíaca, podría ser el objetivo de un tratamiento como este", dijo Emin Maltepe, MD, PhD, profesor asociado de pediatría en UCSF y co-seniorautor del artículo
El nuevo medicamento, llamado OMX-CV, fue desarrollado por Omniox, Inc., una compañía biofarmacéutica que desarrolla terapias de suministro de oxígeno para el tratamiento del cáncer, enfermedades cardiovasculares, traumatismos y otras afecciones en las que los niveles bajos de oxígeno o la hipoxia,impactar negativamente en los resultados de la enfermedad.
Omniox, que fue una de las primeras empresas de biotecnología que se lanzó en el espacio de la incubadora QB3 "Garage" en el campus de Mission Bay de UCSF, en 2010, se unió con Maltepe y otros investigadores de UCSF para probar el tratamiento, y publicó sus hallazgos el 18 de octubre, 2018, en el diario PLOS Biología .
Hipoxia durante la enfermedad cardíaca: una amenaza clínica no satisfecha
Las enfermedades cardiovasculares como la enfermedad de las arterias coronarias pueden privar al corazón de oxígeno, provocando disfunción cardíaca o ataques cardíacos en adultos, pero la hipoxia en el corazón también es un problema en los niños. Según los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades CDC,alrededor de 10,000 niños nacen cada año con un defecto cardíaco congénito crítico. Muchos de estos bebés requieren cirugía cardíaca dentro de su primer año de vida, durante el cual la sangre se puede extraer temporalmente del corazón, dejando al órgano sin oxígeno.
En condiciones normales, el corazón consume más oxígeno en peso que cualquier otro órgano, y cuando los niveles de oxígeno son bajos, su demanda aumenta aún más. El corazón hipóxico bombea con más fuerza para suministrar oxígeno al resto del cuerpo y, paradójicamente, requieremás y más oxígeno en sí mismo para mantener la función. Un medicamento que administra oxígeno como OMX-CV podría aliviar el estrés físico de la hipoxia y mejorar la recuperación después de un ataque cardíaco o después de una cirugía a corazón abierto en adultos y niños.
Los científicos han intentado diseñar formas de combatir la hipoxia mediante el suministro de oxígeno en la parte posterior de la hemoglobina, la proteína que permite que los glóbulos rojos transporten oxígeno por todo el cuerpo y también produce su color escarlata. Pero estos tratamientos también llevan mucho equipaje.
Los medicamentos a base de hemoglobina han demostrado ser demasiado buenos en su trabajo: tienden a inundar la sangre con un exceso de oxígeno que puede causar graves daños en los tejidos. Además, cuando está fuera de los límites de un glóbulo rojo, la hemoglobina puede agarrar óxido nítrico, un relajante muscular natural que se encuentra en los vasos sanguíneos. Los vasos sin óxido nítrico se contraen, lo que hace que la presión arterial salte, aumenta el riesgo de ataque cardíaco y disminuye el flujo sanguíneo a órganos importantes como los riñones.
OMX-CV evita estos problemas al emplear una proteína bacteriana de ingeniería conocida como H-NOX como su base, en lugar de la hemoglobina. Las proteínas H-NOX contienen un "cofactor" llamado grupo hem, el mismo cofactor quele da su nombre a la hemoglobina, que permite que la proteína se una no solo al oxígeno sino también al óxido nítrico. Al modificar la estructura química de las proteínas H-NOX, los científicos de Omniox los rediseñaron para que se mantengan firmes al oxígeno, pero dejen el óxido nítrico solo.
Los investigadores también demostraron que las proteínas modificadas se unen al oxígeno con tanta fuerza que solo renuncian a su agarre cuando se encuentran con un tejido severamente hipóxico.
"A diferencia de los portadores de oxígeno a base de hemoglobina, OMX-CV está ajustado para liberar solo oxígeno en condiciones patológicas", dijo Ana Krtolica, PhD, vicepresidenta de investigación de Omniox y coautora principal del artículo ". Relativamente pequeñadosis de la droga transforman la capacidad del corazón para mantenerse al día frente a la hipoxia severa ".
Entrega dirigida a tejidos sin oxígeno
Los autores prevén que OMX-CV se usa principalmente para tratar muchas afecciones afectadas por la hipoxia en adultos, pero el nuevo estudio también se diseñó con miras a las aplicaciones pediátricas. La investigación se realizó a través de la Iniciativa para el Desarrollo de Medicamentos y Dispositivos Pediátricos, oiPD3, una colaboración entre UCSF y la Universidad de Maryland, Baltimore. El esfuerzo apunta a diseñar y probar terapias específicamente para la atención pediátrica, en lugar de "transmitir" terapias diseñadas para adultos.
"Los niños cambian tanto a medida que crecen; su metabolismo de los medicamentos cambia dramáticamente año tras año", dijo Maltepe. "Después de que los medicamentos se establecen en adultos, los pediatras esencialmente tienen que experimentar con los niños para comprender los perfiles de toxicidad de los tratamientos y la dosis adecuadapara diferentes grupos de edad ". Al diseñar y probar inicialmente drogas con los niños en mente, y tomando medidas como el uso de modelos animales juveniles de la enfermedad, los investigadores esperan sortear estas conjeturas difíciles de manejar".
En sus experimentos, los científicos probaron los efectos de OMX-CV en la hipoxia aguda, y para asegurarse de que sus resultados también se aplicaran a los niños, los investigadores examinaron la capacidad del medicamento para suministrar oxígeno a los corazones de animales jóvenes, que comparten importantes características anatómicas ycaracterísticas fisiológicas con los corazones de los bebés humanos.
Los investigadores encontraron que OMX-CV suministraba oxígeno a los corazones estresados pero no a los tejidos con un suministro de oxígeno adecuado. La infusión de OMX-CV mejoró la capacidad de los corazones de contraerse casi el doble que su propia línea de base en condiciones hipóxicas, sin el tóxicoefectos de los tratamientos basados en hemoglobina. Por el contrario, la función cardíaca de los animales no tratados se deterioró significativamente durante el estudio de una hora.
Estos resultados impresionantes se obtuvieron con una dosis relativamente baja de OMX-CV: cada animal fue tratado con una dosis equivalente a solo el 2 por ciento de la capacidad de transporte de oxígeno de la hemoglobina circulante de la sangre.
Los estudios en curso en la UCSF financiados por los Institutos Nacionales de Salud, que utilizan modelos similares de animales juveniles, están diseñados para evaluar si OMX-CV se puede desarrollar para proteger los corazones infantiles sometidos a cirugía de derivación cardíaca.
Una miríada de aplicaciones s
Se necesita más investigación preclínica antes de que OMX-CV llegue a los ensayos clínicos en humanos. Mirando hacia el futuro, los investigadores esperan ensayos clínicos separados para las diversas aplicaciones del medicamento.
"Dada la necesidad general de oxígeno a través de tejidos y órganos, la hipoxia está asociada con una serie de afecciones patológicas", dijo Krtolica. Omniox está desarrollando programas preclínicos centrados en el suministro de oxígeno en el accidente cerebrovascular isquémico, que compromete el flujo sanguíneo al cerebro, comobien como en cáncer.
"Este tratamiento se dirige a un problema fundamental en la medicina: en la UCI, por ejemplo, siempre se lucha contra los tejidos que se vuelven hipóxicos", dijo Maltepe, y agregó que la tecnología algún día podría formar la base de un producto de reemplazo de sangre más general, considerado durante mucho tiempo un 'santo grial' de la medicina.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - San Francisco . Original escrito por Nicoletta Lanese. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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