Por María Isabela Avila Rodríguez, Mirna Lorena Sánchez, Jorge Benavides
Es bien sabido que la diabetes mellitus es uno de los principales problemas de salud en nuestro país. Sin embargo, ¿sabías que del 20 al 30% de pacientes diabéticos deben ser atendidos en al menos una ocasión por complicaciones relacionadas con úlceras de pie? Aún más alarmante es que si dichas complicaciones no son atendidas a tiempo y de manera adecuada, pueden desembocar en la necesidad de la amputación de la extremidad afectada.[1] [2]
En este artículo describimos cómo el uso de enzimas proteolíticas, como la bromelina, la colagenasa y la papaína, forma parte de estrategias eficientes para el tratamiento de úlceras de pie diabético.
Reconstrucción ordinaria
Imaginemos que la piel es una fábrica de diversos andamios, como el colágeno, a la cual llamaremos Piel Sana SA de CV, únicamente con fines ilustrativos. En ella, las distintas células dan órdenes para mantener una estructura sana y resistente (Figura 1). Cuando el proceso de la fábrica se ve interrumpido, como cuando por distracción nos cortamos un dedo al abrir una lata de atún, las células envían una señal urgente para cerrar el flujo de sangre (también denominado hemostasis) y tapar la herida. También se manda una alerta denominada inflamación, donde otros grupos de células limpian el desastre del accidente (desbridamiento), degradan andamios rotos y eliminan invasores que pudieran colarse a la fábrica (bacterias) a través de herramientas enzimáticas (proteasas).
Finalmente, la fábrica Piel Sana SA de CV reinicia sus actividades, y grupos celulares como fibroblastos y queratinocitos se encargan de generar nuevos andamios y construir nuevas rutas para cerrar la herida y que todo vuelva a funcionar adecuadamente.[3]
Reconstrucción insuficiente
Sin embargo, en pacientes con pie diabético, la fábrica Piel Sana SA de CV sufre daños que no permiten el adecuado cierre de la herida, como: 1. Falla de la fábrica en su sistema de detección de heridas por daño en sus sensores principales, los nervios del pie (neuropatía diabética), y 2. Estancamiento en la fase de alarma (inflamación) por exceso y presencia prolongada de azúcar en la zona (hiperglicemia). Esto conlleva daños y baja oxigenación en el sistema circulatorio (hipoxia) y señales anormales de limpieza (hipercatabolismo) de andamios que no son defectuosos.[3] [4]
Esto a su vez provoca que el sistema de reparación de la fábrica no se percate de que existe una herida por reparar y, por lo tanto, esta nunca sane por estar estancada en una fase inflamatoria. Con el tiempo, se va generando un tapón, denominado escara, compuesto de andamios semidegradados y células muertas, el cual, al no eliminarse, perpetúa el estado inflamatorio. Por tal acumulación, el sistema de herramientas enzimáticas del cuerpo termina siendo insuficiente, por lo que debemos apoyarnos de ayudantes externos para que, ya sea por métodos quirúrgicos, físicos o enzimáticos, se pueda remover la escara.[3]
Intervención no invasiva
Normalmente, en una primera intervención, se trata al paciente mediante métodos quirúrgicos, buscando que, al eliminar la escara, se logre que la herida salga del estancamiento y sane. Sin embargo, este no siempre es el caso y requerimos de un segundo método que resuelva el estancamiento.[5] Adicionalmente, los métodos quirúrgicos no son aptos para pacientes con problemas de coagulación,[3] por lo que otras alternativas menos invasivas y específicas, como el desbridamiento mediante proteasas (enzimas que cortan proteínas), son adecuadas ya que actúan sobre la herida sin requerir de una incisión.
Se aplica el tratamiento con enzimas sobre la superficie de la herida. Estas enzimas funcionan a modo de “escultores” moleculares, los cuales entran a la herida, se dirigen a aquellos andamios parcialmente degradados y acumulados de la escara, generando una eliminación específica del tejido dañado.
Al ser una tecnología que requiere únicamente del ungüento que contiene las enzimas proteolíticas y los materiales de aplicación, se considera costo-efectiva para tratamientos crónicos e independientes de un quirófano cuando se tratan heridas pequeñas.
Avances biotecnológicos
Las enzimas que se han utilizado hasta el momento en procedimientos de desbridamiento se extraen de fuentes vegetales como la papaya o la piña, y fuentes bacterianas como Clostridium histolyticum. Parte de los retos actuales en cuanto al uso de enzimas en procesos de desbridamiento es encontrar proteasas que tengan un mayor parecido a las presentes en el proceso de curación de heridas en humanos, para de esa manera lograr una acción más específica y compatible con nuestra piel.
Gracias a los avances en el entendimiento de cómo funcionan las proteasas en la sanación de heridas, en la unidad de Bioingeniería y Dispositivos Médicos del Instituto de Investigación sobre Obesidad en el Tecnológico de Monterrey, se han logrado identificar, mediante métodos computacionales, proteasas semejantes a las humanas en otras fuentes animales. Con su modelamiento y comparación estructural se han logrado identificar enzimas que serán producidas por medios biotecnológicos, en levaduras como Pichia pastoris, de una manera económica y estandarizada. Esto a su vez potencia el desarrollo de formulaciones que permitirán atender a una mayor cantidad de pacientes por un menor costo de los tratamientos actuales, siguiendo procesos mucho menos invasivos y de rápido resultado. De igual manera, dentro del grupo de investigación liderado por el Dr. Jorge Benavides, se busca, mediante estrategias in silico –de simulación– e ingeniería de proteínas, poder diseñar y producir moléculas activas más específicas y eficientes, mejorando de esta manera diversos aspectos de los actuales tratamientos de enfermedades con impacto social.
La aplicación de estrategias de desbridamiento enzimático, en conjunto con un diagnóstico oportuno, puede evitar complicaciones severas en la salud de los pacientes diabéticos con úlceras de pie, mejorando de manera significativa su calidad de vida.
Autores
María Isabela Avila Rodríguez es una candidata doctoral en Biotecnología que se ha dedicado a la búsqueda de moléculas terapéuticas para el cierre de heridas crónicas y quemaduras graves de fuentes animales a través de su estudio in silico e in vitro.
Mirna Lorena Sánchez es miembro del Laboratorio de Farmacología Moléculas de la Universidad Nacional de Quilmes, Argentina. Sus líneas de investigación están enfocadas en el desarrollo de materiales orgánico e inorgánicos a través de electrospinning y electrodeposición para promover la curación de heridas y lograr la inmunomodulación de macrófagos.
Jorge Benavides es profesor investigador del Instituto de Investigación sobre Obesidad del Tecnológico de Monterrey. Sus líneas de investigación están enfocadas en el diseño de procesos biotecnológicos y el desarrollo de bioproductos con diversas aplicaciones, incluyendo la prevención y el tratamiento de enfermedades.
Referencias
[1] A. V. A. Mariadoss, A. S. Sivakumar, C. H. Lee, y S. J. Kim, “Diabetes mellitus and diabetic foot ulcer: Etiology, biochemical and molecular based treatment strategies via gene and nanotherapy”, Biomedicine & Pharmacotherapy, vol. 151, p. 113134, jul. 2022, doi: 10.1016/J.BIOPHA.2022.113134.
[2] G. García Rodríguez et al., “Informe Trimestral de Vigilancia Epidemiológica Hospitalaria Diabetes Mellitus Tipo 2 Corte al tercer trimestre 2022 Dirección de Vigilancia Epidemiológica de Enfermedades No Transmisibles”, Mexico, oct. 2022. Consultado: el 17 de julio de 2023. [En línea].
[3] M. I. Avila-Rodríguez, D. Meléndez-Martínez, C. Licona-Cassani, J. M. Aguilar-Yañez, J. Benavides, y M. L. Sánchez, “Practical context of enzymatic treatment for wound healing: A secreted protease approach (Review)”, Biomed Rep, vol. 13, núm. 1, p. 3, 2020, doi: 10.3892/BR.2020.1300.
[4] S. Jhamb, V. N. Vangaveti, y U. H. Malabu, “Genetic and molecular basis of diabetic foot ulcers: Clinical review”, J Tissue Viability, vol. 25, núm. 4, pp. 229–236, nov. 2016, doi: 10.1016/J.JTV.2016.06.005.
[5] J. Paredes y J. Lantis, “Permissive maintenance debridement — the role of enzymatic debridement in chronic wound care”, Wounds International, vol. 8, núm. 2, pp. 7–13, jun. 2017, [En línea].
