W.uando algunas serpientes muerden, pueden lanzar un poderoso golpe de veneno lleno de toxinas que daña los sistemas de órganos e incluso puede provocar la muerte. Cada año mueren en todo el mundo unas 400.000 víctimas de mordeduras de serpiente. Uno de los efectos más devastadores del veneno de serpiente es su capacidad de provocar hemorragias o hemorragias internas.
Ahora, un equipo de investigadores desarrolló un artificial sistema de vasos sanguineos que pueden utilizar para estudiar exactamente cómo el veneno de serpiente los descompone y provoca sangrado.1 Crearon un modelo de vasos sanguíneos de órgano en un chip que imita mejor el sistema circulatorio humano para estudiar este proceso hemorrágico y descubrieron que los venenos de diferentes especies de serpientes actúan para descomponer los vasos sanguíneos de diferentes maneras. Publicaron sus resultados en Informes Científicos. Este modelo de vasos sanguíneos en 3D ahora permite a los investigadores estudiar eficazmente las peculiaridades de los venenos de diferentes especies y probar diferentes anticuerpos para mitigar los efectos perjudiciales.
“Esta es una muy buena contribución a nuestro campo porque nos permite estudiar el mecanismo de toxicidad en este modelo muy bien definido”, dijo José María Gutiérrez Gutiérreztoxicólogo de la Universidad de Costa Rica, que no participó en el estudio. “[The study] mejora nuestra comprensión del mecanismo de acción de las toxinas hemorrágicas porque reproduce la dinámica real del flujo sanguíneo en los vasos sanguíneos”.
Anteriormente, los investigadores estudiaron los efectos del veneno de serpiente en los vasos sanguíneos mediante el uso de cultivos de células endoteliales, las células que forman la pared de los vasos. Sin embargo, estos modelos llamados estáticos no logran reproducir lo que ocurre in vivo, ya que carecen de un componente clave del sistema circulatorio: las fuerzas físicas ejercidas por la sangre que fluye a través de los vasos sanguíneos. Estas fuerzas biofísicas, dijo Gutiérrez Gutiérrez, contribuyen potencialmente al daño causado por el veneno de serpiente.
Para crear un modelo del sistema circulatorio humano, biólogo Mátyás Bittenbinder se asoció con el químico Jeroen Koolambos investigadores de la Universidad Vrije de Ámsterdam.
Cultivaron células endoteliales junto con moléculas esenciales de los vasos sanguíneos, como el colágeno, e introdujeron la mezcla en canales de microfluidos. Allí, las células formaron estructuras tubulares tridimensionales que se parecían a vasos sanguíneos.
Una vez que tuvieron el modelo en su lugar, el equipo probó venenos de cuatro especies diferentes de serpientes comunes: la víbora de alfombra de África occidental, el krait de muchas bandas, la cobra escupidora de Mozambique y la cobra india. A medida que el veneno fluía a través de los vasos sanguíneos artificiales, los investigadores midieron la cantidad de trazadores fluorescentes que se escapaban de los vasos, un indicador de qué tan bien resistían las células endoteliales en presencia de los cócteles tóxicos. Los cuatro venenos de serpiente provocaron fugas en los vasos sanguíneos, aunque algunos más que otros y en diferentes momentos durante un período de observación de 90 minutos.
“Es una mejor imitación de las condiciones in vivo y puedes observar los efectos [in] en tiempo real, lo que obviamente no es posible en otros modelos animales”, afirmó Bittenbinder. “Realmente se puede ver cómo el vaso sanguíneo pierde su integridad”.
Pero, cuando los investigadores exploraron cómo se producía exactamente esta alteración, descubrieron que los venenos exhibían diferentes mecanismos de acción. En particular, el veneno altamente hemorrágico de la víbora de alfombra de África occidental, originaria de Nigeria, parecía “delaminar” la capa de células endoteliales de la matriz extracelular. Otros venenos de serpiente, como los de la cobra escupidora de Mozambique y la cobra india, indujeron citotoxicidad al alterar directamente la membrana celular y matar las células endoteliales.
En el futuro, los investigadores pueden utilizar el sistema para investigar toxinas específicas en el veneno e identificar los componentes responsables del daño, dijo Gutiérrez Gutiérrez. “Los venenos comprenden una gran mezcla de sustancias con diferentes acciones, por lo que es como una caja negra”.
Además, la nueva tecnología permite a los científicos ejecutar análisis de moléculas de alto rendimiento que podrían detener los efectos dañinos de los venenos. “Queremos utilizar esta información para ver cómo podemos bloquear la citotoxicidad”, dijo Kool. “No es una bala milagrosa que traerá los medicamentos al mundo, pero es otra herramienta valiosa para poder desarrollar nuevos tratamientos”.