Ciencia y salud

Por José Antonio Lozano Teruel

El riñón bioartificial

Se calcula que en el mundo están sometidos a programas de hemodiálisis cerca de un millón de personas que sufren de fallos renales. Este problema supone unos costos globales que superan los dos billones y medio de pesetas anuales. La hemodiálisis fue descrita, por primera vez, en 1914 y su comercialización se inició en 1956. El riñón bioartificial, podría ser, en el futuro, su heredero terapéutico.

En la revista Nature Biotechnology del presente mes se describe la fabricación y uso del primero de estos riñones bioartificiales y se analizan las prometedoras investigaciones realizadas con el mismo, sobre perros con fallos renales. Recordemos que el riñón sirve para filtrar selectivamente y eliminar de la sangre a las sustancias metabólicas de desecho así como al agua en exceso. Ante la falta de órganos adecuados para el trasplante, y de los problemas aun no resueltos de los xenotrasplantes, en el caso de ciertos fallos renales la hemodiálisis o riñón artificial es el único sistema para intentar sustituir la función de los glomérulos renales, pero solo lo consigue parcialmente. El proceso de difusión se vehicula con la utilización de unas membranas sintéticas semipermeables, a través de las cuales se eliminan los solutos solubles. Otra variante del proceso es la hemofiltración, que utiliza como fuerza motriz la diferencia de presión para la separación de los metabolitos, a través de una membrana de ultrafiltración. Aunque la hemofiltración se parece más que la hemodiálisis a la función real de los glomérulos renales, se utiliza con mucha menor frecuencia por su alto costo

PROBLEMAS. Es claro que la hemodiálisis y la hemofiltración han logrado reducir notablemente las tasas de mortalidad entre los pacientes que sufren un fallo renal agudo. Pero, por otra parte, y esta es la pega principal, ninguna de las terapias de hemofiltración o hemodiálisis existente es totalmente sustitutiva de las importantes funciones de los túbulos renales: absorción, metabólicas, endocrinas o inmunológicas. Por ello, la morbilidad y la mortalidad asociadas con estas terapias son indeseablemente altas y buena parte de los pacientes sometidos a ellas suponen una pobre calidad de vida. Por término medio, un paciente de 50-54 años de edad, con una enfermedad crónica renal final, sometido a una terapia de hemodiálisis, suele tener una probabilidad del 47% para la supervivencia de cinco años.

Efectivamente, estas terapias logran la eliminación de pequeños solutos y la de algunas toxinas urémicas, ayudando también a mantener el balance de fluidos y electrolitos. Pero lo que no pueden servir es para sustituir a otras muchas diferentes funciones que realizan normalmente en las unidades excretoras renales, las nefronas sanas. Por ejemplo, la transportar y eliminar los desechos metabólicos en una mínima cantidad de agua. O la de reabsorber a los metabolitos interesantes, o la de realizar ciertos procesos metabólicos y/o endocrinológicos. Para todo ello es imprescindible el concurso de las células epiteliales vivas de los túbulos proximales renales.

Ante tal situación es lógico que las miradas de los científicos se dirijan hacia las aplicaciones biotecnológicas de la terapia celular. La terapia celular trabaja con células específicas y busca su multiplicación o expansión para que puedan realizar funciones específicas. Y, para ello, intenta introducir estas células o productos celulares en los pacientes, a través de implantes o mediante el uso de circuitos extracorpóreos.

RIÑÓN BIOARTIFICIAL. Esta es la meta que precisamente persigue el grupo investigador capitaneado por el Dr. H. Davis Hume, integrado por componentes de los Departamentos de Medicina Interna de la Universidad de Michigan y del Medical Center de Ann Arbor, en Estados Unidos. El título (traducido) de su trabajo de Investigación es la mejor descripción y resumen de su tarea: Reparación de la función renal en animales urémicos mediante el uso de un tejido renal biotecnológico.

El sistema, extracorpóreo, consta de un cartucho de hemofiltración estándar, un hemofiltro, tras el cual se coloca otro cartucho que hace de túbulo proximal. En éste cartucho, su cara interna, es decir, el lumen de la membrana, se cubrió con pronectina-L, que es una proteína recombinante que favorece los procesos de adhesión celular. Ello favoreció la formación, sobre esa superficie interna luminal, de una monocapa de células epiteliales tubulares proximales de origen renal porcino, que previsiblemente pudieran servir para realizar los mismos procesos de transporte / reabsorción que tienen lugar en los túbulos renales: transporte de sodio, bicarbonato, glucosa e iones. O actividades metabólicas tales como la generación y secreción de amoniaco, transporte de glutatión y síntesis de 1,25-dihidroxivitamina D a partir de sus precursores.

RESULTADOS. Los primeros resultados obtenidos han sido muy prometedores, usando perros urémicos y recubriendo el lumen interno del cartucho tubular proximal con células renales de origen porcino. La sangre procedente de los perros urémicos fue hemofiltrada en el primer cartucho y el ultrafiltrado se hizo pasar, a continuación, por el segundo cartucho tubular proximal, cuyo ultrafiltrado se reinfundió nuevamente en el sistema circulatorio del animal, eliminándose todos los desechos de las filtraciones. Ciertos dispositivos del sistema garantizan que las cantidades de los diversos fluidos sean las adecuadas.

En primer lugar, ha sido muy destacable la ausencia de procesos inmunológicos de rechazo (en este caso entre las células caninas y las porcinas). Esta característica tan favorable deberá ser confirmada en las próximas investigaciones en curso a realizar en diferentes circunstancias. Respecto a la cuantía de los procesos renales capaces de ser restituidos con el aparato, la capacidad funcional del cartucho tubular proximal se ha evaluado en un 10-50% de la del riñón humano natural, lo que constituye una cifra muy esperanzadora. Por otra parte, en posibles aplicaciones humanas, el recubrimiento con células derivadas del propio tejido renal humano parece bastante posible ya que el epitelio tubular renal posee un gran potencial de regeneración y de realización de cultivos celulares en el laboratorio y tras su aplicación a las membranas del cartucho se orientan polarmente en la forma adecuada y forman la monocapa deseada.

Tan positivo ha resultado todo que el grupo del Dr. Hume ya está preparando las primeras investigaciones en pacientes humanos, que corresponderán a algunos de ellos con situaciones isquémicas o de fallo renal nefrotóxico agudo, ya que en estos casos, con las terapias convencionales, las tasas de mortalidad suelen ser muy elevadas. Por otra parte, todo ello puede ser el punto de partida para el soñado futuro desarrollo de un verdadero riñón bioartificial implantable a los pacientes. Las esperanzas, al respecto, poseen entidad, aunque, por ahora, sea imposible predecir cuando se harán realidad.