Una nueva técnica quirúrgica que utiliza un biotejido elaborado a partir de la piel de la tilapia del Nilo (Oreochromis niloticus) ha ayudado a recuperar la vista a perros con úlceras o lesiones graves en la córnea, incluso perforaciones. La novedad es una membrana rica en colágeno, una sustancia eficiente en los procesos de reparación celular, elaborada con base en la piel de esta especie de pez de agua dulce muy común en Brasil. El injerto, desarrollado por investigadores del Núcleo de Producción y Desarrollo de Medicamentos de la Facultad de Medicina de la Universidad Federal de Ceará (NPDM-UFC), se utiliza como apósito posquirúrgico, induciendo la regeneración –o reepitelización– de la córnea y acelerando la cicatrización.
“En los últimos cuatro años les hemos devuelto la salud ocular a más de 400 perros gracias a esta nueva técnica quirúrgica”, dice la veterinaria Mirza Melo, quien dirige el estudio. “La membrana, que técnicamente es una matriz dérmica acelular, funciona como un andamiaje [scaffold] que protege la córnea y estimula la regeneración celular en la zona afectada, liberando colágeno y posteriormente es absorbida por el organismo”. Según Melo, los perros braquicéfalos, de razas tales como bulldog, pug o carlino, lhasa apso y shih tzu, que tienen el hocico corto y los ojos grandes y saltones, son los más propensos a sufrir lesiones en la córnea.
Para producir el biotejido, explica la investigadora, se somete la piel del pez a un largo proceso en laboratorio para eliminar las escamas y la totalidad de las células, de manera tal que lo único que queda es el colágeno. “En el mercado ya existen membranas biológicas fabricadas con material bovino o porcino, pero son importadas. La ventaja de la nuestra es que procede de un producto de descarte de la industria pesquera y de un pez muy cultivado en la región, lo que hará posible producir membranas de bajo costo”.
Christian Montes / Pexels | Steshka Willems / Pexels | Alexas-Fotos / PexelsLos perros braquicéfalos, como los bulldogs, pugs y lhasas, también suelen sufrir problemas ocularesChristian Montes / Pexels | Steshka Willems / Pexels | Alexas-Fotos / Pexels
El uso de la matriz dérmica de piel de tilapia en cirugías oftálmicas fue el tema en el que trabajó Melo en su maestría en el Programa de Posgrado en Medicina Traslacional, realizada bajo la dirección del médico Manoel Odorico de Moraes Filho, coordinador del NPDM. En el estudio, realizado con 60 perros con lesiones en la córnea, comparó el uso de la matriz nacional con el de otra membrana comercial derivada de la mucosa del intestino de cerdos y con un injerto conjuntival del propio individuo. “Nuestra matriz dérmica demostró ser superior, proporcionando un menor tiempo de cicatrización y de alta médica al animal”, dice Melo. Las etapas de investigación experimentales se llevaron a cabo en el Centro Veterinário de Olhos, una clínica de atención oftalmológica veterinaria privada coordinada por la investigadora.
La descripción del primer ejemplar operado con la nueva técnica, una perra de raza shih tzu con una perforación ocular, fue publicada en 2022 en la revista científica Brazilian Journal of Animal and Environmental Research. “El informe sugiere que la cicatrización propiciada por el injerto de la matriz de piel de tilapia en las córneas de los perros demostró ser ventajosa, obteniendo mayor transparencia, ausencia de melanosis [manchas], escasa vascularización y buena lubricación”, consignaron los autores del artículo. El resultado de este primer caso fue presentado en el Congreso Brasileño de Oftalmología Veterinaria a finales de 2021 y obtuvo el premio al mejor trabajo del evento.
La investigación de Melo, docente de la Universidad Estadual de Ceará (Uece), quien actualmente cursa su doctorado en la UFC, forma parte de un estudio más amplio centrado en el uso medicinal de la piel de tilapia. La dirección de la investigación, iniciada en 2014 en Ceará, está a cargo del cirujano plástico Edmar Maciel, del NPDM-UFC y del Instituto de Asistencia al Quemado (IAQ), de Fortaleza, capital del estado de Ceará. La piel del pez liofilizada, es decir, deshidratada, esterilizada, irradiada con rayos gamma y envasada al vacío, se ha mostrado eficaz como apósito biológico para el tratamiento de quemaduras, la reconstrucción del canal vaginal de pacientes sometidas a una cirugía de reasignación sexual y en la reparación de los dedos en los niños portadores de una patología rara, el síndrome de Apert, que causa malformaciones en las manos (lea en Pesquisa FAPESP, edición nº 280).
“Iniciamos el desarrollo de la matriz dérmica acelular de piel de tilapia en 2018. Desde entonces, hemos realizado una serie de ensayos de laboratorio para su caracterización y producción”, explica Maciel, quien informa que el uso del biotejido se está investigando en el ámbito de más de una decena de especialidades médicas, entre las que se cuentan urología, cardiología, cirugía general y neurología. “Además del estudio de Melo en oftalmología veterinaria, una de las investigaciones más avanzadas del grupo es en cirugía craneal [léase el recuadro]”.
Los análisis químicos, biológicos y morfológicos de la matriz dérmica fueron coordinados por el bioquímico Carlos Roberto Koscky Paier, docente de farmacología de la UFC, y por el biólogo Felipe Augusto Rocha Rodrigues, del Instituto Federal de Educación, Ciencia y Tecnología de Ceará (IFCE). Ambos son responsables del área de investigación de nuevos productos elaborados con piel de tilapia.
“El desarrollo de la matriz dérmica fue similar al del apósito biológico fabricado con la piel liofilizada. Fue menester estandarizar un método químico, bioquímico y enzimático para extraer el contenido celular del tejido de la piel causando el mínimo daño a la matriz extracelular, rica en colágeno”, explica Paier. “Para ello, probamos varios métodos de descelularización con diferentes soluciones, básicamente detergentes biocompatibles”.
Chico Gadelha/Revista Pesquisa FAPESPLa matriz dérmica acelular en primer plano (la cinta blanca) y la piel de tilapia en segundo planoChico Gadelha/Revista Pesquisa FAPESP
El paso siguiente fue la realización de análisis histológicos de la membrana, empleando técnicas de microscopía óptica, para verificar su morfología. Con la ayuda de la microscopía de fluorescencia, consiguieron estimar el número de células eliminadas. “También extrajimos ADN de la piel in natura y de la matriz acelular posteriores al proceso de remoción celular para cuantificar el ADN remanente. Se constató una reducción superior al 90 %, lo que se consideró satisfactoria”.
El equipo realizó pruebas tensiométricas comparando la resistencia de la matriz dérmica y la de la piel del pez. Estos ensayos revelaron una ligera reducción de la resistencia a la tracción de la membrana de colágeno, pero nada que pusiera en peligro su uso como matriz proteica biocompatible. También se realizaron estudios de citotoxicidad. Como el material procede de un animal de vida libre expuesto a la contaminación por diversos microorganismos, se lo somete a un proceso de descontaminación química incluso antes de su descelularización, lo que puede dejar residuos tóxicos en las proteínas de la matriz extracelular.
“Tuvimos que desarrollar un proceso de desintoxicación a nivel histológico. Las pruebas de citotoxicidad por contacto indirecto con el biomaterial demostraron que el mismo era efectivo, comenta el bioquímico de la UFC, quien hizo su doctorado centrándose en el análisis de un grupo de proteínas cardíacas en el Centro Nacional de Investigaciones en Energía y Materiales (CNPEM) de Campinas, con el apoyo de la FAPESP.
Los buenos resultados obtenidos hasta ahora con el uso del bioapósito en perros llevaron a los investigadores cearenses a mejorar la matriz con miras a su aplicación en humanos. “En 2021, fuimos invitados por los organizadores del Congreso Cearense de Oftalmología y presentamos nuestra membrana”, dice Melo. Los investigadores esperan iniciar pronto estudios con la matriz en voluntarios.
Para el médico veterinario Flávio Vieira Meirelles, docente de la Facultad de Zootecnia e Ingeniería de Alimentos (FZEA-USP) de la Universidad de São Paulo, quien no participó en la investigación de la UFC, el uso de una matriz dérmica acelular rica en proteínas de colágeno es una estrategia interesante en los tratamientos veterinarios porque favorece la migración de las células en las zonas dañadas.
“El uso de la membrana extraída de la piel de tilapia mantiene el ambiente protegido y más húmedo, estimulando la regeneración. El resultado es que el tejido tratado, como en el caso de la córnea de los animales, empieza a reconstituirse”, dice Meirelles. ·La investigación al respecto de la piel de tilapia es importante, pero hay otros grupos de investigación en el estado de São Paulo y en el resto del país que trabajan con diferentes tejidos descelularizados, como las membranas amnióticas, derivadas de la placenta, en tratamientos veterinarios. También existe el empleo de membranas de origen animal en válvulas cardíacas, que ya está bastante consolidado y se ha aplicado en seres humanos”.
La matriz dérmica también se está probando para la recomposición de la membrana que recubre el cerebro
Otra de las vertientes de la investigación con la matriz dérmica acelular de piel de tilapia es su uso en cirugías craneales a raíz de accidentes o enfermedades, para recomponer la membrana de la duramadre, la más externa de las tres meninges que recubren el cerebro, y el sistema nervioso central. Este estudio lo lleva a cabo el grupo dirigido por el neurocirujano Rodrigo Becco, doctorando en medicina traslacional en la UFC.
“Sintetizamos las membranas y, tras realizar las pruebas in vitro, seleccionamos algunas para los ensayos con animales”, explica Becco. En sus pruebas con ratas, el investigador operó a 36 animales, divididos en tres grupos. En el primero, utilizó una membrana de referencia, considerada el patrón oro, ya comercializada en Brasil y en todo el mundo y aprobada por la Agencia Nacional de Vigilancia Sanitaria (Anvisa) de Brasil, la Food and Drug Administration (FDA), la agencia que regula los medicamentos y los alimentos en Estados Unidos, y por la Unión Europea. En el segundo grupo, se utilizó la matriz rica en colágeno de la piel de tilapia y, en el tercero, los animales solo fueron sometidos a una craniectomía, que es la extracción de parte del hueso de la calota craneal, sin que se colocara allí una membrana.
Según el investigador, la matriz dérmica de piel de tilapia tiene características muy similares a la duramadre en términos de grosor y flexibilidad. “Lo que mostraron los primeros resultados es que no provoca un proceso inflamatorio. Es muy maleable y funciona como una barrera mecánica muy eficaz, incluso más que la membrana de referencia”, informa Becco.
“Nuestro próximo paso es obtener la autorización del Comité de Ética de la universidad para llevar a cabo ensayos en humanos y comprobar si se repiten los buenos resultados observados en animales”, concluye.
Jayne Oliveira
Artículo científico
MELO, M. S. et al. Enxerto de pele de tilápia (Oreochromis niloticus) em reparo de úlcera em córnea de cão: Relato de caso. Brazilian Journal of Animal and Environmental Research. v. 5, n. 1, p. 367-75. ene./mar. 2022.
