El donar (sangre) se va a acabar

La sangre es un tipo especial de tejido conectivo que se compone de glóbulos blancos, glóbulos rojos, plaquetas y plasma y tiene una gran variedad de funciones en el cuerpo. El plasma es el material extracelular compuesto por agua, sales y diversas proteínas que, junto con las plaquetas, estimulan la coagulación de la sangre. Los glóbulos blancos son los responsables de la respuesta inmunitaria, buscando a los organismos invasores y minimizando sus efectos en el cuerpo.

Los glóbulos rojos, por su parte, son los que dan el color rojo brillante a la sangre. Algo tan nimio como dos gotas de sangre contienen aproximadamente mil millones de glóbulos rojos. Estas células son las responsables del transporte de oxígeno y dióxido de carbono por todo el cuerpo. También son los responsables del fenómeno de tipificación: en sus membranas se encuentran unas proteínas que el cuerpo reconoce como propias, razón por la cual una persona solo puede utilizar el tipo de sangre que es compatible con la suya.

Un poco de historia

Desde tiempos remotos ha habido una necesidad imperiosa de encontrar un sustituto para la sangre. Sin embargo, no fue hasta el año 1616 cuando realmente se hizo un progreso real, con el médico inglés William Harvey describiendo cómo circula la sangre por todo el cuerpo. La creciente comprensión de la anatomía humana dio lugar, en los años venideros, a experimentar en técnicas de transfusión sanguínea. Los médicos tenían la esperanza de que el cambio de sangre de una persona podría tener diferentes efectos beneficiosos, no solo reemplazar una eventual pérdida de sangre, sino también curar enfermedades o incluso cambiar la personalidad. Las primeras transfusiones sanguíneas a humanos las realizó en 1667 el médico francés Jean-Baptiste Denys, pero desafortunadamente se detuvieron porque los pacientes que las recibieron morían días más tarde.

Esquemas de la circulación sanguínea del propio William Harvey.

Se probaron diferentes sustancias como sustitutos de la sangre, como la leche, de la que se creía que ayudaba a regenerar los glóbulos blancos de la sangre. Otros sustitutos potenciales fueron orina, resinas vegetales e incluso cerveza. Un avance significativo se produjo en 1883 con la creación de la solución de Ringer, compuesta de sales de sodio, potasio y calcio. Aplicando dicha solución, el corazón de una rana podía mantenerse latiendo fuera del cuerpo, lo que llevó a descubrir que ayudaba a restaurar la presión arterial tras la disminución causada por una pérdida de sangre. A pesar de que todavía se utiliza hoy en día como un expansor del volumen sanguíneo, con lactato actuando como tampón, la solución de Ringer no reemplaza la acción de los glóbulos rojos, por lo que realmente no se trata de un verdadero sustituto de la sangre.

Otros materiales que se probaron durante siglo XIX fueron la hemoglobina y el plasma animal. Ambos enfoques se vieron obstaculizados por problemas significativos. En primer lugar, la dificultad de aislar un gran volumen de hemoglobina de los glóbulos rojos. Y en segundo lugar, la toxicidad para los seres humanos de muchos de las compuestos presentes en el plasma animal.

Karl Landsteiner (1868-1943) fue un médico austríaco cuyas investigaciones se centraron en inmunología y serología. Siempre tuvo entre ceja y ceja la falta de seguridad y la eficacia de las transfusiones sanguíneas. Cuando la sangre de diferentes sujetos se mezclaban, algunas veces los glóbulos rojos aglutinaban, formando grumos visibles, y otras no. Landsteiner supuso que había similitudes y diferencias intrínsecas en la bioquímica de la sangre.

Karl Landsteiner descubrió los grupos sanguíneos.

Usando muestras de sangre de sus compañeros, separó las células sanguíneas del suero y suspendió los glóbulos rojos en una solución salina. A continuación, mezcló el suero de cada individuo con una muestra de cada suspensión celular y pudo observar que solo en algunos casos se producía aglutinación. Landsteiner determinó que los seres humanos podían ser separados en grupos sanguíneos de acuerdo con la capacidad de aglutinación de sus glóbulos rojos en presencia de diferentes sueros. Llamó a tales grupos A, B y O (un cuarto grupo, AB, fue descubierto el año siguiente), a la sazón, los grupos sanguíneos que todos conocemos. El resultado de este trabajo fue que paciente y donante podía ser estipulado de antemano, convirtiendo la transfusión sanguínea en una práctica médica segura y rutinaria. En 1930, Landsteiner fue galardonado por la Academia Sueca con el Premio Nobel de Fisiología y Medicina. Como dato curioso, destacar que el Día Mundial del Donante de Sangre se celebra el 14 de Junio porque tal día pero en el año 1868 nació este gran científico.

El tipo de sangre es determinado, en parte, por los antígenos de
los grupos sanguíneos A, B, O, presentes en los glóbulos rojos.

Cuadro de compatibilidad entre grupos sanguíneos.

Las investigaciones en transfusión de sangre no avanzaron hasta que los científicos desarrollaron una mejor comprensión del papel de la sangre y las cuestiones relacionadas con su función en el cuerpo. Durante la Primera Guerra Mundial, una solución salino-gomosa con ácido glucónico y galactosa se usó como expansor del plasma, aunque su uso disminuyó significativamente durante las décadas posteriores. La Segunda Guerra Mundial reavivó el interés en la investigación de la sangre y sus sustitutos, usándose el plasma donado por seres humanos para reemplazar la sangre y, en muchos casos, para salvar a los soldados de morir por hemorragias. Esto condujo a la creación de bancos de sangre de la Cruz Roja Americana en 1947.

En 1966, surgió un nuevo tipo de sustituto sanguíneo, los compuestos perfluorados (PFC, PerFluorinated Chemicals), unos polímeros de cadena larga similares al Teflón. En investigaciones con ratones se encontró que podían sobrevivir incluso después de haber sido sumergidos en PFC, y es que este líquido puede ser respirado como si de aire se tratara. Esto dio a los científicos la idea de utilizar los PFC como diluyentes de la sangre, ya que puede disolver oxígeno y dióxido de carbono en grandes cantidades. En 1968, la idea fue probada en ratas: la sangre de éstas fue completamente eliminada y reemplazada con una emulsión de PFC; los animales se recuperaron por completo después de que su sangre fuera reemplazada.

Sin embargo, el sistema de bancos de sangre establecido en los países desarrollados funcionó tan bien que la investigación sobre sustitutos de la sangre disminuyó en tales países. Recibió un renovado interés cuando se descubrieron deficiencias de sangre durante el conflicto de Vietnam, llevando a algunos investigadores a comenzar a buscar soluciones de hemoglobina y otros portadores de oxígeno sintéticos. Cuando las investigaciones en este área se vio agravada fue en 1986, cuando se descubrió que los virus del VIH y la hepatitis pueden ser transmitidos a través de transfusiones de sangre.

Sangre artificial

La sangre artificial ideal debe reunir las siguientes características: 1) tiene que ser segura de usar y compatible dentro del cuerpo humano, es decir, que los diferentes tipos de sangre sean indiferentes y que pueda ser procesada para eliminar todos los agentes causantes de enfermedades; 2) debe ser capaz de transportar el oxígeno por todo el cuerpo y liberarlo donde se necesite; 3) debe ser estable durante el almacenamiento, a diferencia de las donaciones de sangre.

A grandes rasgos, se pueden diferenciar dos tipos, de los cuales algunas variedades se comercializan desde hace varios años:

Basada en PFC

Esquema molecular de los PFC.

Como se ha comentado antes, los PFC son unos materiales biológicamente inertes que pueden disolver aproximadamente 50 veces más oxígeno que el plasma sanguíneo. Son relativamente baratos de producir y se pueden hacer desprovistos de cualquier material biológico. Esto elimina la posibilidad real de propagación de una enfermedad infecciosa a través de una transfusión sanguínea. Desde un punto de vista tecnológico, tienen dos importantes obstáculos a superar antes de que puedan ser utilizados como sangre artificial. En primer lugar, no son solubles en agua, lo que significa que para trabajar con ellos tienen que combinarse con emulsionantes capaces de suspender las partículas diminutas de los PFC en la sangre. En segundo lugar, tienen la capacidad de llevar mucho menos oxígeno que los productos basados en la hemoglobina, por lo que debe utilizarse significativamente más PFC.

Basada en hemoglobina

Estructura de la hemoglobina.

La hemoglobina transporta el oxígeno desde los pulmones a los demás tejidos del cuerpo. La sangre artificial basada en hemoglobina se aprovecha de esta función natural, lo que implica el aislamiento o la síntesis química de la molécula. A diferencia de los basados en PFC, en los que la disolución de oxígeno es el mecanismo clave, la hemoglobina se une al oxígeno de manera covalente. Estos productos se diferencias de la sangre natural en que no están contenidos en una membrana, de modo que se elimina el problema de la tipificación ABO de la sangre. Sin embargo, la hemoglobina “en bruto” no se puede utilizar porque se deshace en trozos más pequeños que son tóxicos para el cuerpo. También hay problemas con su estabilidad en solución. El reto más prometedor en la creación de una sangre artificial basada en hemoglobina es modificar dicha molécula para resolver estos problemas.

Los retos del futuro

La medicina transfusional y la hemoterapia son parte esencial de la medicina actual. Existen varias empresas que trabajan en la producción de sustitutos de sangre seguros y eficaces. Pero a pesar de tantos años de investigación, el sustituto ideal sigue eludiendo a los investigadores, lamentablemente los creados hasta el momento adolecen de ciertas limitaciones, por lo que no se puede pensar más que en aplicaciones de reemplazo de la sangre a corto plazo.

Existen tecnologías de bioingeniería muy prometedoras pero el camino es largo, aunque ya menos que antes. Mientras tanto, desde aquí sigo motivando a los que todavía son los pilares esenciales de la transfusión sanguínea, a esos potenciales donantes de sangre y a los que gestionan este tipo de actividades altruistas para seguir proporcionando un suministro de sangre seguro para hoy y para mañana. ¡Da vida, dona sangre!

Por Jesús Gil @JGilMunoz

FUENTES

Este post participa en el LVIII Carnaval de la Química (Ed. Cerio), albergado en el blog "Pero esa es otra historia y debe ser contada en otra ocasión" de Dolores Bueno (@Ununcuadio).