Cómo el café y las gominolas inspiraron un nuevo tratamiento para enfermedades intestinales

Normalmente considerado como un veneno, el monóxido de carbono (CO) es un “gas incoloro, inodoro e insípido producido al quemar gasolina, madera, propano, carbón vegetal u otro combustible”.

En altas concentraciones, el CO puede acumularse en la sangre, desplazar el oxígeno en los glóbulos rojos y causar daño a los tejidos. Los posibles efectos secundarios incluyen dolores de cabeza, debilidad, mareos, náuseas, vómitos, dificultad para respirar, confusión, visión borrosa y pérdida del conocimiento.

Sin embargo, un grupo de científicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), la Escuela de Medicina de Harvard, la Universidad de Iowa y otras universidades, publicaron los resultados de un estudio en la revista Science Translational Medicine el 29 de junio de 2022 que describe cómo una familia de los «materiales que atrapan gases (GEM)» podrían usarse para administrar CO al tracto gastrointestinal (GI) como tratamiento para «enfermedades que afectan la mucosa GI, como la enfermedad inflamatoria intestinal o la lesión por radiación».

Uno de los autores del estudio, Leo E. Otterbein, Profesor de Cirugía en el Centro Médico Beth Israel Deaconess, afirmó que si bien el gas es tóxico en niveles altos, el monóxido de carbono se está aceptando como un potencial terapéutico que puede modular la inflamación, según STAT News. 

Café, ositos de goma y pop rocks

James D. Byrne, primer autor del artículo de investigación y profesor asistente de oncología e ingeniería biomédica en la Universidad de Iowa Health Care, quien realizó su formación posdoctoral en el MIT, afirmó que su inspiración para desarrollar GEM se derivó de los sifones batidos en Starbucks.

Al construir su propio dispositivo similar presurizado hasta 200 psi (libras por pulgada cuadrada), o aproximadamente siete veces la presión de un neumático de automóvil, pudieron atrapar el gas CO dentro de pequeñas burbujas en un GEM de espuma.

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El medio seleccionado tiene amplias aplicaciones debido a su capacidad de ser transportado fácilmente a diferentes partes del mundo.

Otro sistema de administración viable se basó en un sistema tipo osito de goma, con un gel utilizado para atrapar el CO. Byrnes describió el sistema como un «alginato de sodio reticulante iónico dentro de una solución de cloruro de calcio».

Los ‘pop rocks’ también despertaron el interés de los investigadores, que profundizaron en los videos de YouTube sobre cómo se fabrican y se dispusieron a crear GEM sólidos que permitieran la liberación controlada de gas CO en el intestino.

Giovanni Traverso, profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT y otro autor del estudio, afirmó: “Uno de los objetivos clave desde el principio era realmente usar reactivos o ingredientes de bajo costo, uno por escalabilidad y por un producto que sea viable, no solo eficaz”.

Terapias de monóxido de carbono

Quizás el método de administración de CO terapéutico más obvio sea la inhalación, pero estudios previos han revelado varios desafíos. Uno de esos desafíos es la «variabilidad en la ventilación del paciente, las preocupaciones de seguridad ambiental para los pacientes y los trabajadores de la salud», además de «la necesidad de grandes cantidades de gas CO comprimido en cilindros que representan un peligro para la salud debido a la posibilidad de fuga del cilindro o despresurización rápida».

Las formulaciones desarrolladas por los investigadores se probaron en «tres modelos de animales pequeños asociados con inflamación y lesión tisular inducida por estrés oxidativo: lesión hepática aguda inducida por paracetamol (APAP), colitis experimental y proctitis inducida por radiación».

El paracetamol se conoce más comúnmente como Tylenol, y la colitis experimental se parece a las enfermedades inflamatorias del intestino, como la colitis ulcerosa y la enfermedad de Crohn.

La administración de CO a través del intestino es ventajosa no solo por la «alta difusividad del CO a través de la barrera epitelial del estómago y los intestinos», afirmaron los autores, sino también por los «efectos antiinflamatorios locales».

Cuando la espuma se administra a través del recto a las áreas afectadas del intestino, se necesita menos CO para lograr el efecto deseado. Además, dado que la sangre drena del intestino al hígado, el CO administrado puede ayudar a tratar la inflamación del hígado.

Otras aplicaciones de la administración de CO incluyen el tratamiento de infecciones y cánceres, así como enfermedades que afectan el corazón, los pulmones y los riñones. El Dr. Otterbein agregó que se ha demostrado que el CO inhalado ayuda a los pacientes con dificultad respiratoria y actualmente se encuentra en ensayos clínicos en pacientes con enfermedad pulmonar.

Comentó que había “30 personas caminando que fueron tratadas con monóxido de carbono durante sus trasplantes de riñón”.

La investigación adicional implicará producir una formulación de acción más prolongada que se pueda tomar de manera óptima una vez al día. La espuma se puede administrar a través de la boca o el recto, y las formulaciones rectales generalmente se toleran bien.

Sin embargo, se necesita investigación sobre seguridad y eficacia, especialmente sobre el uso de los GEM en humanos.