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Trasplantes: inicios y éxitos recientes

Cirujanos realizando un trasplante

«Jesus. Dit gant werk !» (Jesús. ¡Esto va a funcionar!) -. Estas fueron las palabras de estupefacción exclamadas por Christiaan Neethling Barnard, cirujano torácico sudafricano que saltó a la fama mundial por realizar el primer trasplante de corazón humano el 3 de diciembre de 1967 en Ciudad del Cabo.

Desde tiempos ancestrales el ser humano ha intentando reemplazar partes dañadas del cuerpo por otras sanas, con la idea no solo de preservar la vida, si no también de mejorarla. El principal problema con el que se han encontrado todos aquellos que lo han intentando es el rechazo por parte del receptor.

En este artículo el lector podrá profundizar en las bases inmunológicas de este tratamiento médico, así como también conocer un poco más los inicios de este tipo de cirugía.

Tipos de trasplantes

Un trasplante es un tratamiento quirúrgico mediante el cual se reemplaza un órgano o tejido que se encuentra dañado o que pone en peligro la vida del paciente por el de otro sujeto o donante que funciona adecuadamente.

Según el tipo de relación entre donante y receptor, se puede realizar una clasificación de los tipos de trasplante:

  1. Autotrasplante o trasplante autólogo: donante y receptor son la misma persona.
  2. Isotrasplante: donante y receptor son personas distintas, pero idénticas, como es el caso de gemelos univitelinos.
  3. Homotrasplante o alotrasplante: donante y receptor son diferentes personas pero pertenecen a la misma especie.
  4. Xenotrasplante: donante y receptor pertenecen a especies diferentes.

Breve historia de los trasplantes

Varias religiones recogen mitos que hablan de trasplantes, como por ejemplo «el milagro de San Cosme y San Damián», que en el s. III d. C. reemplazaron la pierna gangrenada de Justiniano por la de un esclavo sano.

San Cosme y San Damián. Obra realizada por Hans von KulmbachGermanisches Nationalmuseum (Wikipedia)

Sin embargo, no es hasta la Edad Media cuando se recogen datos de los primeros trasplantes exitosos, siendo Gaspare Tagliacozzi (1597) el primero en darse cuenta de la existencia del rechazo al órgano trasplantado por parte del receptor.

Durante el s. XVII se descubrió el funcionamiento del sistema circulatorio, lo que condujo a la realización de las primeras transfusiones en perros. Sin embargo, su aplicación en humanos tuvo como resultado muchas defunciones, y esto lo que llevó a la prohibición de su realización por parte del Papa. Este hecho es importante ya que los avances en trasplantes van ligados a la posibilidad de incorporación de sangre al receptor durante la cirugía y también al desarrollo de la cirugía vascular; y no es hasta el inicio del s. XX cuando el biólogo y cirujano Alexis Carrel realizó su descubrimiento de la sutura vascular.

En 1869, el cirujano suizo Jacques-Louis Reverdin realizó el primer trasplante de piel, siendo este procedimiento la extracción quirúrgica de parches cutáneos del propio paciente que se le aplicaban en otra parte del cuerpo.

Al principio del s. XX se realizaron con éxito los primeros trasplantes de riñón en perros y, en 1906, Mathieu Jaboulay llevó a cabo los primeros trasplantes en humanos, usando para ello como donantes un cerdo y una cabra. Como hemos comentado con anterioridad, este tipo de trasplantes en los cuales se emplean diferentes especies para donante y receptor se conocen como xenotrasplantes.

En los años posteriores se siguieron realizando xenotrasplantes en humanos. En todos estos casos en los que se emplearon órganos de animales, los pacientes murieron a los pocos días.

En 1933, el cirujano ruso Y. Voronoy realizó el primer alotrasplante renal en ser humano del que se tiene conocimiento, cirugía que fracasó al existir problemas de incompatibilidad en el grupo sanguíneo entre donante y receptor condujo al fallecimiento de la receptora 48 horas después del procedimiento.

El primer trasplante renal con supervivencia se realizó en Boston en 1954 entre hermanos gemelos idénticos por parte de los cirujanos Murray, Merril y Harrison. Para entonces ya se sabía que los trasplantes entre humanos fracasaban por problemas de intolerancia inmunológica. Esto se debía a que el sistema inmune del receptor reconocía el nuevo órgano como «extraño» y lo atacaba, pero si ambas personas eran gemelos univitelinos el éxito en el procedimiento estaba prácticamente asegurado.

Trasplantes de otros órganos entre humanos como hígado, páncreas o corazón se realizaron con éxito a finales de 1960, mientras que los trasplantes de pulmón e intestino no llegaron hasta los años 80.

A principios del 2022 saltó la noticia en los informativos de todo el mundo que se había realizado con éxito el primer xenotrasplante en humanos usando para ello el corazón de un cerdo, lo cual ha constituido todo un hito en el campo de los trasplantes a pesar de que dos meses después falleció el hombre receptor del órgano.

¿Por qué se produce el rechazo de los trasplantes?

Como hemos leído en al apartado anterior, a lo largo de la historia, múltiples científicos han intentado sin éxito conseguir el injerto de órganos de donantes sanos en receptores. Pero, ¿cuál es la razón de que fracasaran?

Para poder responder a esta pregunta debemos inicialmente conocer al sistema de defensa que trabaja en nuestro organismo y que nos protege de las agresiones externas, el sistema inmunológico.

El sistema inmunológico

El sistema inmunitario está formado por un conjunto de órganos, células y moléculas que actúan en la defensa del organismo empezando por la detección de los patógenos o cuerpos extraños. Esta detección se realiza a través de los antígenos, moléculas propias de los patógenos que activan las alertas del sistema inmune y desencadenan una respuesta inmune.

Muchos patógenos, como por ejemplo los virus, utilizan la maquinaria celular para multiplicarse, para lo cual deben conseguir engañar a los mecanismos de defensa e introducirse en el interior de la célula. El problema reside en que si los patógenos han alcanzado el interior celular ya no pueden ser localizados por los sistemas defensivos; aquí es donde entran en escena los linfocitos T y lo que se conoce como el complejo mayor de histocompatibilidad (MHC).

Los linfocitos T son células del sistema inmune que participan en lo que se conoce como inmunidad adquirida, que es aquella que se adquiere al entrar en contacto con agentes invasores específicos.

Se conocen diferentes tipos de linfocitos T:

  • Linfocitos T colaboradores (Th): son los más abundantes y ayudan a otras células inmunitarias a realizar sus funciones.
  • Linfocitos T reguladores o supresores (Treg): aunque se siguen estudiando las múltiples funciones de estas células, se conoce que participan en la regulación del funcionamiento del sistema inmunológico y previenen reacciones inmunológicas excesivas.
  • Linfocitos T citotóxicos (Tc): también conocidas como killer cells, ya que no sólo producen la destrucción de los patógenos invasores sino también de las propias células del individuo.

Los linfocitos quedan activados al unirse al antígeno para poder desarrollar su función. El inconveniente es que no pueden unirse directamente a ellos, ya que sólo los reconocen al estar unidos a proteínas específicas de superficie de determinadas células del sistema inmunitario a las que se les conoce como células presentadoras de antígenos (CPA).

Estas proteínas específicas relacionadas con la detección de antígenos pertenecen a la familia de moléculas MHC (del inglés, Major Histocompatibility Complex) y las cuales fueron nombradas tras comprobar su relación con el rechazo tras el trasplante de órganos o tejidos.

El complejo mayor de histocompatibilidad (MHC)

Los MHC son un conjunto de genes altamente polimórficos, localizados en el cromosoma 6 del ser humano, que codifican para complejos proteicos de membrana. Las glicoproteínas MHC, también conocidas como HLA (del inglés, human leukocyte antigens) se combinan con fragmentos de antígenos que se han digerido en el interior de la célula y que presentan en la superficie celular para que sean visibles y puedan ser reconocidas por parte de los linfocitos T.

Expresión de las moléculas MHC I y MHC II en humanos. El gran polimorfismo de estas moléculas genera una gran variabilidad en la población. (Wikimedia commons)

Aunque existen tres tipos de MHC en este artículo nos centraremos en los tipos I y II relacionados con la respuesta inmune.

Las glicoproteínas MHC tipo I se encuentran en la superficie celular de todas las células con núcleo, a excepción de las neuronas.

Las glicoproteínas MHC tipo II se expresan junto con MHC I en la superficie celular de las células presentadoras de antígenos o CPA y se encarga de presentarle los antígenos desconocidos a los linfocitos. Entre las CPA podemos incluir a los linfocitos B, a las células dendríticas o los macrófagos, entre otros.

Complejo MHC

Creado con smart.servier.com 

Como hemos comentado anteriormente, los genes MHC son altamente polimórficos, es decir, existen múltiples variantes del gen (alelos) en la población, por lo que varían de persona en persona dependiendo de qué alelo han heredado de sus padres. Existen tantos alelos en la población que es altamente improbable que dos personas presenten los mismos, a no ser que sean gemelos idénticos o univitelinos.

Las proteínas MHC y el rechazo en trasplantes

Cuando se realiza un trasplante, las MHC del donante actúan como antígenos en el cuerpo del receptor; disparan la respuesta inmune y lo atacan.

Es por ello que actualmente se realiza un estudio de la compatibilidad donante-receptor antes de realizar el trasplante; así también se usan fármacos inmunosupresores en el receptor que «acallen» al sistema inmunológico para evitar el rechazo del órgano trasplantado.

El último hito en la historia de los trasplantes ha sido la supervivencia por dos meses de un paciente que ha recibido el corazón de un cerdo modificado genéticamente. Para ello se usó el sistema CRISPR/Cas9 de edición genética, eliminando 3 genes porcinos que activan nuestro sistema inmunológico y añadiendo 6 genes humanos con la finalidad de que el cuerpo aceptara el nuevo órgano. Una última modificación consistió en evitar que el órgano respondiera a la hormona de crecimiento para asegurar el tamaño adecuado.

Anteriormente, ya se había empleado esta técnica en primates no humanos con fines científicos. Sin embargo, los cirujanos consideran que el uso de monos babuinos para el estudio de trasplantes en humanos no favorece a esta técnica, ya que sus anticuerpos son diferentes de los nuestros y la puesta a puesto en esta especie no asegura el éxito en el ser humano.

Próximos objetivos

Mantener vivo a un paciente tras un xenotrasplante, aunque tan sólo fuera durante dos meses, es todo un logro jamás conseguido con anterioridad. A esto hay que añadir que el donante no era un cerdo seleccionado al azar en una granja, sino un animal modificado genéticamente para conseguir una mayor compatibilidad con nuestro sistema inmunitario.

Esto da pie al desarrollo de animales modificados genéticamente y diseñados de forma personalizada para el receptor generando nuevas esperanzas para todos aquellos que están en las listas de trasplantes a la espera de recibir esa ansiada llamada.

Sin embargo, se abre así la puerta a la creación de un nuevo modelo de negocio, el de las granjas de animales con modificaciones genéticas, fuente de órganos y tejidos para trasplantes en humanos.

Pero, ¿todo vale cuando hablamos del negocio de la salud? Las organizaciones animalistas que intentan acabar con la ganadería intensiva y el sistema de macrogranjas no consideran que este nuevo uso de los animales vaya a acabar con el sufrimiento de los mismos. Así también, los virólogos consideran que este uso de los animales pueda aumentar el contagio en humanos de patógenos propios de otras especies.

Para conocer más detalles sobre el sistema inmunitario los siguiente artículos están disponibles en la plataforma:

Bibliografía

Organización Nacional de Trasplantes http://www.ont.es

Barker CF, Markmann JF. Historical overview of transplantation. Cold Spring Harb Perspect Med. 2013;3(4):a014977. Published 2013 Apr 1. doi:10.1101/cshperspect.a014977

First pig-to-human heart transplant: what can scientists learn? Sara Reardon. Nature News

InterPro: Classification of protein families https://www.ebi.ac.uk/interpro/

Xenotrasplantation: Are pigs the future of the organ transplants? https://www.bbc.com/news/health-60708120

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Alida Taberner

Licenciada en CC Biológicas, doctora en Biotecnología y curiosa por naturaleza

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