Hidrogeles de péptidos podrían ayudar a curar traumatismos craneoencefálicos


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Investigadores del Instituto de Tecnología de Nueva Jersey (Estados Unidos) han desarrollado un hidrogel peptídico autoensamblable que, cuando se inyecta en el cerebro de ratas con lesión craneoencefálica, aumenta el crecimiento de los vasos sanguíneos y la supervivencia neuronal.

La investigación se presenta en la Reunión y Exposición Nacional de Otoño de 2019 de la American Chemical Society (ACS), que se celebra en San Diego.

"Cuando pensamos en traumatismos craneoencefálicos, pensamos en soldados y atletas -admite Biplab Sarkar, quien presenta el trabajo en la reunión-. Pero la mayoría ocurre en realidad cuando las personas se caen o están involucradas en accidentes de tráfico".

Las lesiones craneoencefálicas abarcan dos tipos de lesiones. La lesión primaria resulta del daño mecánico inicial a las neuronas y otras células en el cerebro, así como a los vasos sanguíneos.

Las lesiones secundarias, que pueden ocurrir segundos después de la inicial y durar años, incluyen estrés oxidativo, inflamación e interrupción de la barrera hematoencefálica. "La lesión secundaria crea este ambiente neurotóxico que puede conducir a efectos cognitivos a largo plazo", explica Sarkar.

Por ejemplo, los supervivientes de traumatismos craneoencefálicos pueden experimentar un control motor deteriorado y una mayor tasa de depresión, dice. Actualmente, no existe un tratamiento regenerativo efectivo para estas lesiones.

Sarkar y Vivek Kumar, investigador principal del proyecto, querían desarrollar una terapia que pudiera ayudar a tratar las lesiones secundarias. "Queríamos poder regenerar nuevos vasos sanguíneos en el área para restablecer el intercambio de oxígeno, que se reduce en pacientes con traumatismos craneoencefálicos -dice Sarkar-. Además, queríamos crear un entorno donde las neuronas puedan ser compatibles e incluso prosperar".

Los investigadores habían desarrollado previamente péptidos que pueden autoensamblarse en hidrogeles cuando se inyectan en roedores. Al incorporar fragmentos de secuencias de proteínas particulares en los péptidos, el equipo puede darles diferentes funciones.

Por ejemplo, desarrollaron previamente hidrogeles de péptidos angiogénicos que hacen crecer nuevos vasos sanguíneos cuando se inyectan debajo de la piel de los ratones.

Para adaptar su tecnología al cerebro, Sarkar y Kumar modificaron las secuencias de péptidos para hacer que las propiedades del material del hidrogel se asemejen más a las de tejido cerebral, que es más suave que la mayoría de los otros tejidos del cuerpo. También adjuntaron una secuencia de una proteína neuroprotectora llamada ependimina.

Probaron el nuevo hidrogel péptido en un modelo de rata de lesión craneoencefálica. Cuando se inyecta en el sitio de la lesión, los péptidos se auto-ensamblan en un hidrogel que actuó como un nicho neuroprotector al que se podrían adjuntar neuronas.

Una semana después de la inyección del hidrogel, el equipo examinó los cerebros de las ratas. Descubrieron que, en presencia del hidrogel, la supervivencia de las células cerebrales mejoró sustancialmente, dando como resultado aproximadamente el doble de neuronas en el sitio de la lesión en las ratas tratadas que en los animales de control.

Además, los investigadores vieron signos de formación de nuevos vasos sanguíneos. "Vimos algunas indicaciones de que las ratas en el grupo tratado eran más ambulatorias que las del grupo de control, pero necesitamos hacer más experimentos para cuantificar eso", apunta Sarkar.

Según Kumar, uno de los próximos pasos será estudiar el comportamiento de los animales tratados para evaluar su recuperación funcional de un traumatismos craneoencefálicos.