Un simple análisis de sangre con nanopartículas podría permitir una detección más temprana del daño hepático agudo

El químico Dr. Jie Zheng de la Universidad de Texas en Dallas ha pasado gran parte de su carrera investigando nanopartículas de oro por su impacto potencial en el campo de la nanomedicina. En una nueva investigación, él y sus colegas muestran cómo estas nanopartículas podrían desempeñar un papel clave en un simple análisis de sangre para detectar daño hepático agudo antes que los métodos actuales.

El estudio, publicado en línea el 19 de febrero en la revista Avances de la ciencia , amplía el trabajo del autor correspondiente Zheng, que ha demostrado previamente el uso de nanopartículas para la administración dirigida de medicamentos contra el cáncer y una mejor comprensión de la enfermedad renal.

"Nuestro objetivo es facilitar que los médicos de familia detecten fácilmente una lesión hepática antes. Si pueden detectar y tratar dicha lesión antes, el paciente tiene más posibilidades de una recuperación más rápida, "dijo Zheng, profesor de química y bioquímica y el profesor Cecil H. e Ida Green en Ciencias de Biología de Sistemas en la Facultad de Ciencias Naturales y Matemáticas.

El estándar de oro para monitorear y diagnosticar la enfermedad hepática es una biopsia de hígado, que es invasivo y puede ser doloroso o causar complicaciones. En un entorno clínico, Los médicos también pueden controlar la función hepática de forma no invasiva con pruebas que registran los niveles de ciertas enzimas y proteínas en la sangre. tales como alanina aminotransferasa (ALT) y aspartato aminotransferasa (AST), que son liberados por las células del hígado, o hepatocitos, cuando el órgano está dañado.

"Los biomarcadores de sangre convencionales como ALT y AST se liberan cuando los hepatocitos mueren; el daño ya está hecho, ", Dijo Zheng." Otro inconveniente de estas pruebas es que otros factores, como la inflamación, puede hacer que estos biomarcadores sean anormalmente altos. Debido a esto, en muchos casos, es posible que los médicos no intervengan de inmediato. Eso crea un problema porque puede retrasar la detección y el tratamiento de la lesión hepática ".

Apuntando a un antioxidante clave

En el estudio, que se realizó en ratones, Zheng y sus colegas se centraron en una sustancia química llamada glutatión, que es el principal antioxidante producido por el hígado. La liberación constante, o salida, de glutatión por los hepatocitos ayuda a mantener la función de desintoxicación de un hígado sano. Cuando el hígado está dañado, sin embargo, La producción de glutatión está bloqueada.

"Se ha descubierto que el agotamiento del glutatión se correlaciona fuertemente con un mayor riesgo de muchas enfermedades hepáticas, incluida la lesión hepática inducida por fármacos, enfermedades del hígado graso relacionadas con el alcohol y no alcohólicas, fibrosis y cirrosis hepática, ", Dijo Zheng." La gente ha estado estudiando el glutatión durante décadas, pero no es fácil de controlar de forma no invasiva ".

El control no invasivo del glutatión ha resultado difícil porque la biomolécula se diluye casi en tres órdenes de magnitud una vez que ingresa al torrente sanguíneo. y es consumido rápidamente por otros órganos y eliminado rápidamente por los riñones.

Zheng y sus colegas combinaron su experiencia con nanopartículas de oro con el comportamiento del glutatión para desarrollar su nano sonda para la lesión hepática aguda. que luego probaron en ratones. Comenzaron conectando químicamente, o conjugando, en nanopartículas de oro un tinte fluorescente orgánico llamado verde de indocianina (ICG), que tiene un uso clínico generalizado.

"Debido a esta conjugación, las moléculas de ICG no emiten fluorescencia. Las nanopartículas de oro llevan el tinte específicamente al hígado. La belleza de este trabajo es que la sonda se puede activar selectivamente en el hígado con alta especificidad, "Dijo Zheng.

Los investigadores inyectaron nanopartículas de oro conjugadas en ratones que habían recibido una dosis excesiva de acetaminofén (APAP). Sobredosis de acetaminofén, también conocido por la marca Tylenol, es una de las causas más comunes de lesión hepática inducida por fármacos y la causa más común de insuficiencia hepática aguda en los EE. UU.

Seguimiento de la toxicidad

Una vez que las nanopartículas alcanzaron una parte del hígado llamada sinusoide, Las moléculas de glutatión eliminaron las moléculas de ICG de las nanopartículas de oro y tomaron su lugar.

"Recordar, cuando las células del hígado se lesionan, la salida de glutatión se reduce significativamente; por lo tanto, tiene menos glutatión y más moléculas de ICG en las superficies de las partículas de oro, "Dijo Zheng.

Las nanopartículas de oro regresaron al torrente sanguíneo con bastante rapidez. En aproximadamente media hora, los investigadores pudieron detectar el agotamiento del glutatión en una pequeña cantidad de sangre.

"Un simple análisis de sangre muestra cuánto ICG queda en la superficie de las partículas de oro, ", Dijo Zheng." Cuanto más ICG quede, menos glutatión en el hígado, que se correlaciona directamente con el daño hepático. Nuestra partícula pudo detectar una sobredosis de APAP con un 93% de precisión, que es muy alto. Y está en una etapa mucho antes de lo que pueden detectar los biomarcadores tradicionales ".

Dr. William Lee, profesor de medicina interna en UT Southwestern Medical Center, es coautor del estudio y uno de los principales expertos del mundo en insuficiencia hepática aguda y toxicidad por acetaminofén en el hígado. Lee ha sido investigador de sitio para cuatro redes patrocinadas por el Instituto Nacional de Diabetes y Enfermedades Digestivas y Renales (NIDDK):el ensayo de tratamiento antiviral a largo plazo contra la cirrosis (HALT-C) de la hepatitis C, el Grupo de Estudio de Insuficiencia Hepática Aguda, la Red de Lesiones Hepáticas Inducidas por Medicamentos y la Red de Investigación de la Hepatitis B.

"El flujo de glutatión está en el corazón del metabolismo del acetaminofén, y el nuevo método del Dr. Zheng para rastrear el glutatión es un gran paso adelante en nuestra capacidad para comprender y prevenir la toxicidad del acetaminofén, "Dijo Lee.

Dr. Neil Kaplowitz, profesor de medicina y jefe de gastroenterología y enfermedades hepáticas en la Escuela de Medicina Keck de la Universidad del Sur de California, que no participó en el estudio, dijo:"Los autores del estudio desarrollaron un enfoque novedoso para la evaluación dinámica del estado del glutatión en los sinusoides hepáticos. Su avance tecnológico muestra que pueden obtener imágenes de glutatión en sangre sinusoidal o medir este indicador de glutatión en plasma sinusoidal específicamente en sangre periférica recolectada, que refleja con precisión la cantidad de glutatión en las células del hígado ".

Si bien el estudio actual se centró en medicamentos inducidos, lesión hepática aguda, Zheng dijo que el trabajo futuro profundizará aún más la comprensión fundamental de las interacciones entre el hígado y las nanopartículas, continuar mejorando la sensibilidad y precisión de la prueba, y ampliar la tecnología para ayudar a detectar también la lesión hepática crónica. Dijo que la investigación es una extensión emocionante de sus esfuerzos anteriores para desarrollar nanomedicinas que se eliminen fácilmente del cuerpo.

"Pasé gran parte de mi carrera desarrollando nanomedicinas eliminables para tratar afecciones como el cáncer o la enfermedad renal, y esta nueva investigación es un gran avance, ", Dijo Zheng." Creemos que nuestro nuevo trabajo podría conducir a una nanomedicina eliminable que puede ayudar a detectar la lesión hepática mucho antes con un simple análisis de sangre ". y eso podría ayudar a mucha gente ".

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