El gel antioxidante preserva la función de los islotes después de la extirpación del páncreas

Investigadores de la Universidad Northwestern (Estados Unidos) han desarrollado un nuevo biomaterial antioxidante que algún día podría proporcionar el alivio que tanto necesitan las personas que viven con pancreatitis crónica. El estudio se publica en la revista ‘Science Advances’.

Antes de que los cirujanos extirpen el páncreas de pacientes con pancreatitis crónica grave y dolorosa, primero recolectan trozos de tejido productor de insulina, llamados islotes, y los trasplantan a la vasculatura del hígado. El objetivo del trasplante es preservar la capacidad del paciente para controlar sus propios niveles de glucosa en sangre sin inyecciones de insulina.

Desafortunadamente, el proceso destruye inadvertidamente entre el 50% y el 80% de los islotes y un tercio de los pacientes se vuelven diabéticos después de la cirugía. Tres años después de la cirugía, el 70% de los pacientes requieren inyecciones de insulina, que van acompañadas de una lista de efectos secundarios, entre ellos aumento de peso, hipoglucemia y fatiga.

En el nuevo estudio, los investigadores trasplantaron islotes del páncreas al epiplón (el tejido graso grande y plano que cubre los intestinos) en lugar del hígado. Y para crear un microambiente más saludable para los islotes, los investigadores adhirieron los islotes al epiplón con un biomaterial inherentemente antioxidante y antiinflamatorio que se transforma rápidamente de líquido a gel cuando se expone a la temperatura corporal.

En estudios con ratones y primates no humanos, el gel previno con éxito el estrés oxidativo y las reacciones inflamatorias, mejorando significativamente la supervivencia y preservando la función de los islotes trasplantados. Esta es la primera vez que se utiliza un gel antioxidante sintético para preservar la función de los islotes trasplantados.

«Aunque el trasplante de islotes ha mejorado con los años, los resultados a largo plazo siguen siendo deficientes», afirma Guillermo A. Ameer de Northwestern, quien dirigió el estudio. «La necesidad de soluciones alternativas es clara. Diseñamos un material sintético de próxima generación que proporciona un microambiente de apoyo para la función de los islotes. Cuando lo probamos en animales, tuvimos éxito. Mantuvo la función de los islotes maximizada y restableció los niveles normales». También reportaron una reducción en las unidades de insulina requeridas por los animales”.

«Con este nuevo enfoque, esperamos que los pacientes ya no tengan que elegir entre vivir con el dolor físico de la pancreatitis crónica o las complicaciones de la diabetes», añade Jacqueline Burke, profesora asistente de investigación de ingeniería biomédica en Northwestern y primera autora del artículo. . .

Para proteger los islotes y mejorar los resultados, Ameer recurrió a una plataforma de biomateriales a base de citrato con propiedades antioxidantes inherentes desarrollada en su laboratorio. Utilizados en productos aprobados por la Administración de Drogas y Alimentos de EE. UU. para cirugía musculoesquelética, los biomateriales a base de citrato han demostrado la capacidad de controlar las respuestas inflamatorias del cuerpo. Ameer decidió investigar si una versión de estos biomateriales con propiedades de cambio de fase biodegradables y sensibles a la temperatura proporcionaría una alternativa superior a un gel biológico obtenido de la sangre.

En cultivos celulares, los islotes de ratón y humanos almacenados en el gel a base de citrato mantuvieron su viabilidad mucho más tiempo que los islotes en otras soluciones. Cuando se exponen a la glucosa, los islotes secretan insulina, lo que demuestra una funcionalidad normal. Además de los cultivos celulares, el equipo de Ameer probó el gel en modelos animales pequeños y grandes. Líquido a temperatura ambiente, el material se convierte en gel a temperatura corporal, lo que facilita su aplicación y se mantiene en su lugar con facilidad.

En estudios con animales, el gel fijó eficazmente los islotes en el epiplón de los animales. En comparación con los métodos actuales, sobrevivieron más islotes y, con el tiempo, los animales restauraron los niveles normales de glucosa en sangre. Según Ameer, el éxito se debe en parte a la biocompatibilidad y la naturaleza antioxidante del nuevo material.

«Los islotes son muy sensibles al oxígeno», dice Ameer. «Se ven afectados tanto por la falta como por el exceso de oxígeno. Las propiedades antioxidantes innatas del material protegen las células. Su propio plasma sanguíneo no ofrece el mismo nivel de protección».

Después de aproximadamente tres meses, el cuerpo reabsorbió entre el 80 y el 90% del gel biocompatible. Pero en ese momento ya no fue necesario. «Lo fascinante es que los islotes regeneraron los vasos sanguíneos», dice Ameer. «El cuerpo ha generado una red de nuevos vasos sanguíneos para reconectar los islotes al cuerpo. Esto es un gran avance porque los vasos sanguíneos mantienen los islotes vivos y saludables. Sin embargo, nuestro gel simplemente se reabsorbe en el tejido circundante, dejando poca evidencia».

Ameer tiene intención de probar su hidrogel en modelos animales durante un largo período de tiempo. El nuevo hidrogel también podría usarse para varias terapias de reemplazo celular, incluidas las células beta derivadas de células madre para el tratamiento de la diabetes, explica.