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[ Scientific Activities - Actividades Científicas ]

Xenotrasplante. ¿Estamos listos?

Dr. Alberto Juffé Stein*
Dr. Rafael Mañez**
Dr. Fabián Crespo***

*Director del Programa de Trasplantes Cardíacos
**Director del Programa de Xenotrasplante
***Fellow de Trasplante Cardíaco
Complejo Hospitalario Juan Canalejo
Coruña. España

Introducción

En la mayoría de países occidentales el número de enfermos en lista de espera para el trasplante de algún órgano sólido aumenta cada año, mientras que el número de trasplantes que se realizan permanece estacionario o con incrementos mínimos. En España, con el mayor índice de donación de órganos por millón de habitantes del mundo, la lista de espera para el trasplante de órganos sólidos ha disminuido en los últimos años. A pesar de esto, sería necesario duplicar el número de trasplantes que actualmente se realizan para que todos los enfermos que se encuentran en lista de espera. El xenotrasplante, o trasplante de células, tejidos u órganos procedentes de otras especies animales, podría ser una posible solución a este problema.

Experiencia clínica en xenotrasplante

La idea de utilizar otras especies animales como fuente de órganos para los humanos, no es nueva. En la Tabla se recoge la experiencia clínica mundial en xenotrasplante cardíaco.

Experiencia clínica en xenotrasplante cardíaco

Año

Cirujano

Donante

Tipo

Supervivencia

1964

Hardy

Chimpancé

TCO

2 horas (no funcionó)

1968

Cooley

Oveja

TCO

Rechazo hiperagudo

68

Ross

Cerdo

TCH

Rechazo hiperagudo

68

Ross

Cerdo

Perfundido con sangre humana

Rechazo

69

Mariop

Chimpancé

TCO

No funcionó

77

Barnard

Babuino

TCH

5 horas (no funcionó)

77

Barnard

Chimpancé

TCH

4 días (rechazo vascular)

84

Bailey

Babuino

TCO

20 días (rechazo vascular)

92

Religa

Cerdo

TCO

24 horas

TCO: trasplante cardíaco ortotópico TCH: trasplante cardíaco heterotópico

¿Cuál es el donante xenogénico ideal para el hombre?

El hecho de que la mayoría de experiencias clínicas realizadas hasta el momento hayan utilizado primates no humanos como fuente de órganos, no es una coincidencia. En 1970 Calne dividió los xenotrasplantes en concordantes o discordantes , dependiendo de sí los órganos trasplantados entre dos especies distintas eran rechazados de forma hiperaguda, es decir inmediatamente después del trasplante. En los modelos discordantes la presencia antes del trasplante de anticuerpos naturales o preformados en el receptor contra el donante provoca un rechazo hiperagudo. Por el contrario, en los modelos concordantes los anticuerpos se generan tras la exposición a los antígenos del xenoinjerto, produciéndose el rechazo varios días después del trasplante. Aunque la distinción entre especies concordantes y discordantes no es perfecta, ya que humanos del grupo sanguíneo A son concordantes con babuinos del grupo sanguíneo A, mientras que humanos del grupo O son discordantes, es útil para indicar la presencia o ausencia de anticuerpos preformados en el receptor.

En general, las especies pertenecientes a un mismo orden zoológico no presentan anticuerpos preformados entre sí, y por lo tanto no hay rechazo hiperagudo al trasplantar órganos entre las mismas Los primates humanos y no humanos pertenecen al mismo orden zoológico, por lo que el trasplante de órganos entre ambas especies no comporta el rechazo hiperagudo de los de los mismos. Además, las similitudes anatómicas y funcionales entre estas especies, hacen que los primates no humanos sean la fuente de órganos más lógica para los humanos. Sin embargo, el uso de primates no humanos comporta muchas dificultades. Se reproducen lenta e ineficazmente en cautividad; algunos están en peligro de extinción, pueden ser el origen de graves infecciones, y su proximidad a los humanos hace que para muchos individuos sea éticamente inaceptable su utilización como fuente de órganos para trasplante.

La especie animal ideal para ser utilizado como fuente de órganos para trasplante sería una relativamente baja en al árbol filogenético, que se utilice habitualmente en la alimentación por los humanos. El cerdo cumple muchos de los requisitos que serían deseables en un animal como potencial fuente de órganos. Es domesticado, se reproduce en camadas numerosas, es fácil de alimentar, crece rápidamente, y comparte numerosas similitudes anatómicas y fisiológicas con los humanos.

Rechazo de los órganos de cerdo en primates

Siguiendo el modelo de rechazo que tiene lugar en el alotrasplante de receptores con anticuerpos contra los antígenos HLA del donante, o que reciben un órgano ABO incompatible, el rechazo de los órganos de cerdo en primates humanos y no humanos se ha considerado que podía ser: hiperagudo, vascular agudo, también denominado xenogénico tardío, celular y crónico. Esta división indica, por un lado, el tiempo transcurrido desde el trasplante. El rechazo hiperagudo tiene lugar entre minutos y horas después del trasplante, el vascular agudo o xenogénico tardío en días, el celular en días o meses, y el crónico en meses o años.

Rechazo Hiperagudo

El rechazo hiperagudo es una reacción que se manifiesta a nivel histopatológico por edema intersticial, hemorragia, trombosis difusa y necrosis celular, sin que apenas exista infiltrado celular. Los mecanismos responsables de estas alteraciones que sufren los órganos de cerdo, cuando son trasplantados en humanos o primates no humanos, y que constituyen la base de la discordancia entre estas especies, son fundamentalmente de tres: (a) la unión de anticuerpos naturales del receptor con antígenos presentes en las células endoteliales del xenoinjerto; (b) la activación del complemento; y (c) la incompatibilidad de las proteínas reguladoras del complemento del xenoinjerto con el complemento del receptor, lo que permite una activación incontrolable del complemento.

Anticuerpos naturales xenoreactivos

La importancia de los anticuerpos naturales en la iniciación del rechazo hiperagudo de órganos de cerdo trasplantados en primates, se fundamenta en diversas observaciones. Por un lado, los órganos que sufren un rechazo hiperagudo invariablemente contienen inmunoglobulinas del receptor, depositadas junto con los componentes del complemento. Por otro lado, la deplección de los anticuerpos naturales xenoreactivos en el receptor, prolonga significativamente la supervivencia del injerto, a pesar de que el sistema del complemento permanezca intacto. Del mismo modo, el trasplante de órganos de cerdo en primates recién nacidos, que carecen de anticuerpos pero presentan un complemento funcionante, no se asocia con rechazo hiperagudo. Aunque sería razonable pensar que los xenoanticuerpos naturales reconocen un amplio número de antígenos del cerdo, cerca del 80% de los anticuerpos humanos capaces de fijar complemento, y producir un rechazo hiperagudo, son IgM e identifican una sola estructura: el disacárido Galactosa a 1-3 Galactosa (a Gal). Este disacárido se encuentra presente en las células de todos los mamíferos inferiores y monos del Nuevo Mundo, en los que sustituye a los azúcares responsables de los grupos sanguíneos ABO, ya que poseen una enzima, la a 1-3galactosiltransferasa, que determina la producción de a Gal. Los humanos, primates y monos del Viejo Mundo, tiene el gen responsable de la síntesis de la enzima inactivado, expresando en todas sus células los azúcares que caracterizan los grupos sanguíneos ABO y presentan anticuerpos naturales contra a Gal.

Papel del Complemento en el rechazo hiperagudo.

El complemento es un sistema enzimático compuesto por más de 25 proteínas que interaccionan secuencialmente unas con otras a modo de cascada. El sistema del complemento es una parte esencial de la defensa del organismo contra microorganismos, y participa activamente en la respuesta inflamatoria. La activación del mismo se puede producir por la unión de un anticuerpo con un antígeno (vía clásica), o por elementos como la endotoxina bacteriana, que inician la reacción sin necesidad de anticuerpos (vía alternativa).

La potencia biológica del complemento, como sistema efector dentro de la respuesta inmunitaria, queda patente por el hecho de que más de la mitad de las proteínas que lo constituyen actúan como reguladoras de la actividad de otras proteínas. Algunas de las proteínas reguladoras del complemento no son elementos solubles y forman parte de la pared celular, como son el CD59, el factor acelerador de la degradación (DAF o CD55) y el cofactor proteico de membrana (MCP o CD46). Estas proteínas son específicas de especie, es decir sólo son activas en la especie que las expresa. Como consecuencia, el rechazo xenogénico hiperagudo se produce, al menos en parte, por la incapacidad de las proteínas reguladoras del complemento expresadas en las células del xenoinjerto para controlar la activación del complemento del receptor.

Estrategias para Prevenir el Rechazo Hiperagudo

El papel fundamental que juega en el rechazo hiperagudo la interacción de los anticuerpos xenogénicos con el endotelio vascular y la activación del complemento, ha llevado a diseñar estrategias que permitan evitar, o por lo menos modificar, ambas reacciones.

Inhibición de la interacción xenoanticuerpos-endotelio

El intercambio plasmático mediante plasmaféresis, o la adsorción inespecífica de anticuerpos con columnas que contienen anticuerpos policlonales anti-IgG, disminuye el nivel de xenoanticuerpos y evita el rechazo hiperagudo. Otras técnicas más selectivas para suprimir los xenoanticuerpos porcinos son la perfusión de la sangre del receptor a través de otro órgano del animal donante distinto al que se trasplanta, lo que hace que todos los anticuerpos anti-cerdo se fijen en este órgano, o la inmunoabsorción de anticuerpos anti a Gal mediante columnas que expresan este disacárido. Todos estos métodos son efectivos para eliminar los xenoanticuerpos porcinos de forma transitoria, aunque los mismos reaparecen tan pronto como dejan de utilizarse.

Inhibición de la activación del complemento

La utilización de substancias que inhiben la activación del complemento, como el veneno de cobra o el receptor soluble del complemento tipo 1 (sCR1), previene el rechazo hiperagudo de los órganos de cerdo trasplantados en primates no humanos. El problema radica en que para evitar el rechazo es necesario mantener el bloqueo del complemento de forma continuada, lo que hace difícil la utilización clínica de estos productos ya que comporta una elevada incidencia de infecciones graves. Una forma mucho más específica de evitar la activación del complemento ha sido la producción de cerdos transgénicos que expresan en la membrana de sus células las proteínas reguladoras del complemento humano DAF, CD59, o ambas. Aunque el DAF o CD59 sean humanos, las proteínas sintetizadas por estos genes tienen una importante actividad en algunos de estos animales. La prevención sistemáticamente del rechazo hiperagudo ha representado un avance importante para poder trasplantar algún día órganos de cerdo en humanos. Sin embargo, no ha sido la solución definitiva como en algún momento se pensó. Cuando está reacción no tiene lugar aparece, algunos días después del trasplante, un rechazo vascular agudo que actualmente constituye la causa más importante de fracaso del xenoinjerto en los modelos de xenotrasplante de órganos de cerdo en primates no humanos.

Otros tipos de rechazo en los xenotrasplantes discordantes

Rechazo vascular agudo

La fisiopatología del rechazo vascular agudo, también denominado xenogénico tardío, no se conoce muy bien. Es una reacción que tiene lugar varios días después del xenotrasplante cuando se evita el rechazo hiperagudo. A nivel histopatológico se puede observar el depósito de xenoanticuerpos, complemento y fibrina en el endotelio, y trombosis vascular. Si al receptor no se le administra ningún tratamiento inmunosupresor también es posible encontrar un infiltrado celular en el que predominan las células polimorfonucleares, los monocitos y las natural killer (NK). Sin embargo, la presencia sistemática de depósitos de anticuerpos, complemento y fibrina en el rechazo vascular agudo, incluso cuando se administra tratamiento inmunosupresor, sugiere que los elementos humorales juegan un papel fundamental en este tipo de rechazo.

Hasta el momento, la mayoría de los esfuerzos para prevenir el rechazo vascular agudo se han centrado en la supresión de los xenoanticuerpos, tanto mediante tratamientos inmunosupresores como técnicas de inmuadsorción inespecíficas.

La activación de la coagulación es un elemento capital tanto en el rechazo hiperagudo como en el vascular agudo. Los microtrombos de fibrina, con una presencia de plaquetas mayor en el rechazo hiperagudo que en el vascular agudo, son un elemento característico de ambos tipos de rechazo. Recientemente se ha demostrado la aparición de una coagulopatía de consumo, sugestiva de coagulación intravascular diseminada, durante el rechazo vascular agudo de xenoinjertos renales y cardíacos de cerdo no transgénico en babuino. Hasta el momento se ha considerado que la activación de la coagulación se producía como consecuencia del depósito de xenoanticuerpos en las células endoteliales.

Rechazo celular del xenoinjerto

El estudio de la respuesta inmunitaria celular contra los xenoinjertos ha sido difícil en los modelos discordantes, por el problema que representa superar las barreras de los rechazos hiperagudo y vascular agudo. Sin embargo, en aquellas pocas ocasiones en que esto ha sido posible, el rechazo celular ha sido, en general, más grave que el presente en los alotrasplantes . Inmunosupresores como la ciclosporina o el tacrolimus, altamente eficaces pare prevenir el rechazo en el alotrasplante, parecen menos efectivos en el xenotrasplante.

En el modelo de xenotrasplante de cerdo transgénico para las proteínas reguladoras del complemento humano en primates no humanos, el rechazo celular no ha sido un problema hasta el momento.

Barreras no inmunológicas en los xenotrasplantes

Riesgo de Transmisión de Infecciones a partir del Xenoinjerto

El éxito del alotrasplante de órganos requiere un balance entre el tratamiento inmunosupresor necesario para evitar el rechazo del injerto, y el riesgo de infecciones oportunistas o cáncer que puede aparecer como consecuencia del tratamiento inmunosupresor. En el caso del xenotrasplante, los datos experimentales que disponemos hasta el momento sugieren que la inmunosupresión requerida para evitar el rechazo del xenoinjerto es más elevada, por lo que, teóricamente, el riesgo de infecciones oportunistas será más elevado en el xenotrasplante que en el alotrasplante. La posibilidad de que por medio del xenoinjerto se introduzca en el receptor un nuevo agente patógeno, y que a partir de éste pueda extenderse a la población general, como ha ocurrido con el SIDA, es motivo de preocupación entre los científicos y responsables de la salud pública.

Los términos "xenosis" y "xenozoonosis" se han propuesto para describir aquellas infecciones, producidas por microorganismos de otras especies animales, que no causan infección en los humanos en condiciones habituales, y que se transmitan a partir del xenoinjerto. El riesgo de introducir en el receptor de un xenotrasplante un microorganismo que normalmente no se asocia con infección en el huésped humano, puede incrementarse por diversos factores: a) la falta de técnicas para el cultivo e identificación de estos microorganismos en los laboratorios clínicos; b) la ausencia de pruebas serológicas o microbiológicas para su identificación; c) el desarrollo de síndromes clínicos totalmente nuevos; d) la posibilidad de que se produzcan cambios a nivel molecular (mutaciones o recombinaciones) o en el comportamiento biológico del microorganismo que le permitan adaptarse al huésped humano; e) el hecho de no necesitar vectores para su transmisión; f) la ausencia de inmunidad en la mayoría de los humanos para casi todos los patógenos de origen animal.

La probabilidad de que un microorganismo específico de una especie animal desarrolle una enfermedad en los humanos, es desconocida. Teóricamente ésta podría ser bastante alta en el caso de los microorganismos zoonóticos en condiciones normales (por ejemplo el Toxoplasma gondii), aquellos microorganismos similares a otros que causan infecciones en el alotrasplante (como el citomegalovirus), los microorganismos con capacidad para infectar un espectro amplio de especies (por ejemplo el Pneumocystis carinii), y aquellos microorganismos que pueden replicarse in vitro en células humanas. Sin embargo, no es de esperar que las xenosis o xenozoonosis bacterianas, fúngicas y parasitarias, causadas tanto por patógenos comunes como por específicos de especie, impliquen un riesgo especial para el receptor del xenoinjerto, y menos para la salud pública

La producción de animales en áreas cerradas y aisladas, en las que se selecciona de forma prospectiva únicamente aquellos que son negativos para todos los patógenos conocidos, permite reducir al mínimo las infecciones que estos animales pueden padecer. La utilización para xenotrasplante de estos animales, conocidos como libres de gérmenes específicos (LGE), minimizarían el riesgo de transmisión tanto de las zoonosis clásicas como de las posibles xenosis o xenozoonosis transmitidas por el xenotrasplante. El establecimiento de rigurosos protocolos de evaluación clínica y microbiológica, utilizando tanto animales inmunocompetentes como inmunodeprimidos, debe permitir la eliminación de cualquier animal que presente signos de infección, sea portador de microorganismos latentes similares a los que causan infección en el alotrasplante (CMV, virus de Epstein Barr, Toxoplasa gondii), o de patógenos para distintas especies. Además de estas causas de exclusión para cualquier animal, pueden incluirse criterios específicos según el órgano que se trasplante. Así, la presencia de Mycoplasma sp descartaría animales como posible fuente de xenoinjertos de pulmón, o el virus Coxsackie de xenoinjertos cardíacos.

Los cerdos LGE estarán exentos de todas aquellas infecciones que estos animales pueden adquirir, y el riesgo de infecciones se limitará a aquellas que pueden ser transmitidas verticalmente, todas ellas causadas por virus. Todas las especies animales tienen virus que persisten dentro de las células del huésped en un estado de latencia. Entre estos destacan los herpesvirus y los retrovirus, pero también se pueden incluir los virus de la hepatitis, adenovirus, virus de la rabia y pseudorabia, reovirus, papovavirus y otros. Por el momento, se desconoce si los virus no humanos representan un riesgo de infección y enfermedad para los humanos. Sin embargo, ha sido posible infectar in vitro neuronas humanas con el virus de la pseudorabia porcina, y transmitir diversos virus interespecies en modelos experimentales.

Los virus porcinos cuya transmisión vertical es actualmente conocida, y que por lo tanto podían causar un xenosis o xenozoonosis, son el CMV y los retrovirus endógenos. Mientras el CMV no puede infectar células humanas in vitro, lo que sugiere que la infección en caso de producirse después del xenotrasplante se limitaría al injerto, los retrovirus endógenos porcinos han demostrado su capacidad infectante de células humanas. Los retrovirus endógenos se considera que son virus que se han integrado permanentemente en el genoma del huésped durante la evolución de los mamíferos, siendo transmitidos verticalmente de madres a hijos. Aunque no son patógenos en el huésped, estos retrovirus pueden ser xenotrópicos o capaces de infectar otras especies. Recientemente, se han descrito dos retrovirus endógenos porcinos (REP), que pueden infectar células humanas in vitro. Los primeros receptores de xenotrasplantes acepten una monitorización durante toda su vida, que dado que los receptores de un xenotrasplante mantendrán el riesgo a las infecciones comunes, hay que establecer protocolos rigurosos que indiquen las circunstancias en las que se iniciará la búsqueda de posibles patógenos procedentes del animal fuente de órganos. Para ello se requerirá el mantenimiento de muestras biológicas (tejidos, células, suero), tanto de los animales como de los receptores de xenoinjertos, que puedan ser analizadas cuando se presente un episodio clínico sospechoso de infección xenogénica. La correlación de las muestras biológicas del receptor con las del animal cuyos órganos se trasplanten, y las de otros animales de su misma camada, debe constituir la base de las investigaciones epidemiológicas a realizar ante cualquier sospecha de xenosis o xenozoonosis.

Programa de xenotrasplante del Hospital Juan Canalejo

En enero de 1997, se puso en marcha una ambicioso proyecto con la Universidad de Cambrigde, los primeros resultados han sido presentados al 9th Congress of the European Society for Organ Transplantation, Oslo, june 1999:

Veinte babuinos fueron sometidos a trasplante cardíaco heterotopico. Diez recibieron órganos de cerdos no transgénicos mientras que diez eran provenientes de cerdos transgénicos hDAF. Cinco receptores de corazones de cerdos no transgénicos (Grupo A) y cinco de cerdos hDAF (Grupo B) no recibieron tratamiento agregado. Los otros cinco receptores de órganos no transgénicos (Grupo C) y los de hDAF (Grupo D) han sido sometidos a inmunoadsorsiones repetidas antes y después del trasplante con columnas a -Gal como único tratamiento, sin esquema de inmunosupresión alguno. Mediante el método ELISA se han realizado diariamente determinaciones séricas de IgG e IgM anti-Gal y medido la citotoxicidad contra las células de cerdo.

Resultados: Tres injertos del Grupo A mostraron rechazo hiperagudo, mientras que los dos restantes presentaron una supervivencia de 84 y 96 horas respectivamente. La supervivencia media en el Grupo B fue de 87,6 ± 35,4 horas, en el Grupo C 89,6 ± 41,7 horas y en el Grupo D 101,6 ± 22,5 horas. El rechazo vascular agudo tanto de los órganos de cerdos no transgénicos como de los transgénicos ha sido asociado con un incremento de IgM anti-Gal y de citotoxicidad en comparación con los niveles previos al trasplante. En el momento del rechazo los niveles de IgM anti-Gal en el Grupo B fue 7,22 ± 2,87 veces superior a los niveles humanos basales, mientras que en el Grupo C fue de 1,54 ± 0,23 y en el Grupo D 2,2 ± 0,37 veces. Los niveles en el Grupo B fueron significativamente mas altos que en los Grupos C y D (p <0.05), mientras que los niveles en el Grupo D fueron significativamente mas altos que en el Grupo C (p < 0.05). asimismo la citotoxicidad al momento del rechazo fue significativamente mas alta en el Grupo B que en los Grupos C y D (p < 0.005). En contraste, los niveles de anti-Gal en el momento del rechazo fueron mas bajos que los encontrados antes del trasplante, y con similar niveles en todos los grupos.

El rechazo vascular agudo tanto de órganos de cerdos no transgénicos como de hDAF trasplantados heterotopicamente en abdomen de babuinos se asocia con un aumento de los niveles de anticuerpos IgM anti-Gal y de citotoxicidad, que es significativamente mas alta en receptores de cerdos hDAF.

Tope

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Anastomosis arterial tronco braquiocefálico-aorta abdominal

 

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Rechazo hiperagudo

 

 

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Rechazo hiperagudo, grupo A

 

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Rechazo vascular agudo, grupo C

Conclusiones

El xenotrasplante de órganos de cerdo en humanos puede ser una alternativa al déficit de órganos cadavéricos para trasplante. La producción de cerdos que expresan los genes humanos de las proteínas reguladoras del complemento, ha permitido superar la barrera inmunológica del rechazo hiperagudo. Sin embargo, es necesario vencer otros obstáculos, inmunológicos y funcionales, antes de que el xenotrasplante pueda ser una realidad clínica. Las investigaciones dirigidas a evitar estos problemas deben acompañarse de otras que permitan definir y cuantificar el riesgo de infección, para el receptor y la salud pública, que se asocia con este tipo de trasplantes. Los modelos experimentales preclínicos con primates no humanos como receptores de órganos de cerdo, pueden ser óptimos tanto para el estudio tanto de la eficacia, es decir de la prevención del rechazo y funcionamiento del xenoinjerto, como del posible riesgo de transmisión de infecciones a través de los mismos. Este es el motivo por el que la Subcomisión de Xenotrasplantes del Consejo Interterritorial de Salud ha recomendado que, antes de considerar la realización de un ensayo clínico en nuestro país, se debería demostrar previamente la eficacia y seguridad del xenoinjerto de cerdo en modelos experimentales con primates no humanos, durante un tiempo mínimo de 6 meses. El día que esto sea factible las posibilidades de éxito clínico del xenotrasplante serán muy altas, ya que la balanza entre los riesgos y beneficios del mismo claramente se inclinará claramente hacia los últimos.

Dr. Alberto Juffé Stein
Complejo Hospitalario Juan Canalejo
La Xubias de Arriba 84
15006. A
CORUÑA. ESPAÑA.

Tope


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Actualización
10/06/99