Proteomic Insights from Thrombolytic Ex-Vivo Machine Perfusion in an Extended uDCD Porcine Model

Todos os anos, milhares de pessoas morrem à espera de um transplante de rim. Uma parte significativa destes potenciais dadores são indivíduos que sofreram uma paragem cardíaca súbita. Nestes casos, o coração para de bater e os órgãos do corpo começam a sofrer com a falta de oxigénio e de fluxo sanguíneo. Este período de privação, conhecido como isquemia quente, é particularmente prejudicial para os rins. Ao contrário de um dador com morte cerebral cujo coração ainda está a bater e a circular sangue oxigenado, um dador após morte circulatória tem rins que foram privados de oxigénio durante um período crítico de tempo antes de serem recolhidos. Durante este tempo, os minúsculos vasos sanguíneos dentro do rim ficam obstruídos por uma mistura pegajosa de células sanguíneas e proteínas de coagulação. É como se a canalização interna do órgão tivesse sido bloqueada por uma lama espessa, impedindo que o sangue chegue às delicadas unidades de filtragem mesmo depois de o rim ser colocado num novo corpo. Devido a este dano, muitos destes rins são simplesmente descartados, e os pacientes que esperam por eles permanecem em diálise.

Os cientistas sabem há muito tempo que simplesmente lavar estes órgãos com fluido frio não é suficiente para desobstruir o bloqueio. Uma abordagem mais promissora envolve o uso de uma máquina para bombear uma solução especial através do rim fora do corpo, mimetizando o fluxo de sangue. No entanto, a perfusão por máquina padrão muitas vezes falha em dissolver os coágulos persistentes que se formam durante o período inicial de privação de oxigénio. Os investigadores têm trabalhado num método para quebrar ativamente estes coágulos usando enzimas que atuam como tesouras moleculares, cortando as proteínas que mantêm os bloqueios unidos. O objetivo é restaurar a canalização interna do rim para que possa funcionar após o transplante. Embora os primeiros experiências em porcos tenham mostrado que este método poderia salvar rins que, de outra forma, seriam perdidos, a história biológica de como o órgão realmente recuperou permanecia um mistério. Será que o tratamento simplesmente lavou os detritos ou desencadeou um processo complexo de cura dentro das células do órgão?

Uma equipa de investigadores da Academia Sahlgrenska, na Suécia, decidiu responder a esta questão olhando para o interior dos rins ao nível molecular. Utilizaram uma técnica chamada proteómica, que permite aos cientistas tirar uma fotografia de cada proteína presente numa amostra de tecido num momento específico. As proteínas são as operárias do corpo, realizando quase todas as funções, desde a construção de estruturas até ao combate de infeções. Ao medir milhares destas proteínas, os investigadores pudram ver exatamente como o rim estava a mudar ao longo do tempo. Estudaram rins de porcos que tinham passado pelo mesmo procedimento que os dadores humanos: o coração parou durante quatro a cinco horas, os rins foram tratados com enzimas que dissolvem coágulos e, em seguida, foram colocados num sistema de perfusão por máquina antes de serem transplantados de volta para os animais. Compararam estes rins tratados com um grupo de controlo de rins que foram transplantados sem qualquer tratamento especial ou perfusão por máquina, representando um transplante saudável e padrão.

Os investigadores recolheram pequenas amostras do tecido renal em vários momentos cruciais: imediatamente após o rim ser recolhido do dador, no final de cada fase da perfusão por máquina e novamente três meses após o transplante. No total, analisaram mais de oito mil proteínas diferentes. Quando observaram os rins imediatamente após a recolha, o cenário era desolador. O tecido era dominado por proteínas associadas a coágulos sanguíneos, glóbulos vermelhos e inflamação. Era uma assinatura molecular de um rim em sofrimento, obstruído e sobrecarregado pelas consequências da paragem do coração. Os rins tratados pareciam completamente diferentes dos controlos saudáveis nesta fase, confirmando que o dano era grave.

No entanto, à medida que o tratamento progredia, a história mudava. Durante a perfusão por máquina, os investigadores observaram os níveis de proteínas de coagulação e de detritos de glóbulos vermelhos diminuírem drasticamente. As enzimas dissolveram com sucesso os bloqueios e a máquina lavou os detritos. Mas as descobertas mais surpreendentes surgiram três meses depois, após os rins estarem a viver dentro dos porcos durante um quarto de ano. A esta altura, o perfil molecular dos rins tratados tinha mudado dramaticamente. A assinatura caótica de coágulos e inflamação tinha desaparecido em grande parte. Em vez disso, as proteínas presentes nos rins tratados começaram a assemelhar-se às dos rins de controlo saudáveis, mostrando um movimento significativo em direção a um estado normal. O órgão não apenas sobreviveu; ele curou-se.

Crucialmente, o estudo revelou o que o rim não estava a fazer. Havia a preocupação de que tratar estes rins danificados pudesse levar a um tipo específico de morte celular impulsionada pela sobrecarga de ferro, um processo que tinha sido observado noutros tipos de perfusão por máquina. Os investigadores procuraram cuidadosamente sinais desta toxicidade por ferro e não encontraram nenhum. As proteínas que indicariam tal dano estavam ausentes. Em vez disso, os rins tratados mostraram sinais de reparação ativa. Estavam a construir novos componentes estruturais, como o colagénio, que forma o arcabouço do órgão, e estavam a gerir o seu uso de energia de forma eficiente. As células não estavam a tentar desesperadamente sobreviver a uma crise; estavam a estabilizar-se num estado de recuperação estável. O tratamento parecia guiar o rim através de um processo de adaptação estrutural, em vez de o deixar num estado de lesão crónica ou cicatrização.

Os investigadores também monitorizaram um conjunto específico de noventa e três proteínas que eram conhecidas por estarem envolvidas na coagulação, inflamação e stress renal. Esta análise direcionada confirmou as descobertas mais amplas. As proteínas que indicavam o bloqueio e o dano desapareceram rapidamente durante a fase de perfusão. Entretanto, as proteínas associadas à cura e à reparação tecidular aumentaram a longo prazo. O estudo mostrou que o tratamento não apenas limpou a obstrução imediata; permitiu que o rim redefinisse o seu ambiente interno. O órgão passou de um estado de lesão aguda para um estado de recuperação funcional, com a sua maquinaria molecular a regressar a um padrão que correspondia de perto a um rim saudável transplantado, embora o estudo tenha observado que esta normalização ainda não estava completa.

Este trabalho fornece um mapa detalhado de como um rim danificado pode ser resgatado. Demonstra que o bloqueio causado pela falta de oxigénio não é necessariamente permanente. Ao usar enzimas para dissolver os coágulos e uma máquina para lavar o órgão, é possível reverter o caos molecular da isquemia. O estudo sugere que a chave para salvar estes rins marginais reside em abordar os bloqueios físicos que impedem o fluxo sanguíneo, em vez de apenas tentar arrefecer o órgão. Embora a investigação tenha sido realizada em porcos, as descobertas oferecem uma base biológica sólida para levar esta abordagem para ensaios humanos. Os dados sugerem que rins que anteriormente eram considerados demasiado danificados para serem usados podem ser recondicionados para funcionar normalmente, abrindo potencialmente a porta para salvar muito mais vidas. A evidência molecular mostra que o órgão não apenas sobrevive ao ocorrido; ele cura-se, regressando a um estado de saúde muito próximo, embora ainda não totalmente idêntico, ao de um transplante padrão.