15.4K: Trasplantes de Órganos

Refacciones nuevas para viejo

Muchos órganos y tejidos son ahora trasplantados rutinariamente de un ser humano a otro. A excepción de los raros casos en que el donante y el receptor son gemelos monocigóticos (“idénticos”), dichos injertos se denominan aloinjertos.

• riñón
  • Los donantes vivos pueden ser utilizados porque tienen dos riñones y pueden llevarse bien con uno solo.
• corazón
  • Para pacientes con insuficiencia cardíaca (a menudo debido a defectos heredados). Solo los cadáveres pueden ser utilizados como donantes.
• pulmones
  • Generalmente trasplantado junto con un corazón. Se han hecho algunos intentos con porciones de pulmones de donantes vivos.
• páncreas
  • Para personas con diabetes mellitus tipo 1.
• hígado
  • Para insuficiencia hepática irreversible (e.g., por toxinas, infección por hepatitis B).
• piel
  • Para quemaduras; generalmente tomadas de otra parte del propio cuerpo del paciente.
• córnea
  • Para restaurar la vista; tomado de cadáveres.
• sangre
  • Para restaurar temporalmente el volumen sanguíneo.
• médula ósea
  • Como fuente de sangre (“hematopoyéticas”) células madre para repoblar la médula propia del paciente que es
    • congénitamente deficiente en su capacidad para producir uno o más tipos de células sanguíneas — Ejemplo: inmunodeficiencia combinada grave (IDCG)
    • ha sido destruida por la terapia contra el cáncer.
• sangre del cordón
  • Sangre drenada (a través del cordón umbilical) de la placenta de recién nacidos. Una fuente conveniente de células madre sanguíneas.
• ovario
  • Ha restaurado la fertilidad y ha producido bebés sanos pero hasta el momento sólo cuando el donante y el receptor eran gemelos monocigóticos (idénticos).

Los problemas

• Rechazo de injerto
  • El sistema inmunitario del paciente “ve” un aloinjerto como extraño (antigénico) y genera una respuesta inmune contra él.
• Enfermedad de injerto contra huésped (EICH)
  • Las células T en el injerto “ven” los tejidos del receptor como antígenos extraños y montan un ataque inmune contra ellos. Este es un problema particularmente grave con los injertos de médula ósea debido a las muchas células T que contiene.
• Infecciones
  • Los intentos de suprimir la respuesta inmune para evitar el rechazo de injertos y la GVHD debilitan la capacidad del organismo para combatir agentes infecciosos (bacterias, virus, hongos).
  • Más raramente, el órgano donado puede estar infectado y transmitir el agente al receptor. De esta manera se han transmitido tuberculosis, rabia, sífilis, hepatitis B, VIH-1 y varias otras enfermedades. Actualmente, los donantes potenciales de órganos se someten a pruebas rutinarias para detectar evidencias de infección por VIH-1 y -2, HTLV-1 y -2, hepatitis B y C (VHB, VHC), citomegalovirus humano (HCMV) y virus de Epstein-Barr (VEB) así como por Treponema pallidum (sífilis).
• Cáncer
  • La supresión de las respuestas inmunitarias del huésped también aumenta el riesgo de cáncer.

Hacer frente a los problemas inmunológicos

• Utilizar el propio tejido del paciente cuando sea posible (piel, médula ósea, vasos sanguíneos).
• Utilizar tejido de un gemelo “idéntico” (monocigótico) en los casos muy raros en los que se dispone. Al ser genéticamente idéntico, el receptor ve el trasplante como “yo”, no como extraño, y no monta un ataque contra él. Los primeros trasplantes renales exitosos (realizados a mediados de la década de 1950) fueron entre gemelos idénticos, y tanto los donantes como los receptores pasaron a llevar una vida normal.
• Utilizar un sitio “inmunológicamente privilegiado”. Estas son partes del cuerpo donde se evita que el sistema inmunitario monte un ataque. Incluyen el ojo, los testículos y el cerebro, pero hasta ahora solo se ha explotado el estatus privilegiado del ojo (para los injertos corneales).
• Usar un pariente, preferiblemente un hermano, como donante. Si bien nunca son idénticos, es posible que hayan heredado algunos de los mismos antígenos de histocompatibilidad por lo que la respuesta inmune del receptor puede no ser tan fuerte como lo sería de otra manera.
• Tipificación de tejidos. Determinar los antígenos de histocompatibilidad tanto del receptor como del donante potencial y utilizar el órgano con el menor número de desapareamientos.
• Inmunosupresión. Usar agentes inmunosupresores para embotar la respuesta inmune del receptor. Invariablemente requerido para todos los aloinjertos.

Mecanografía de Tejidos

Los antígenos más fuertes expresados por los tejidos son las moléculas de histocompatibilidad de clase I y clase II. Estos están codificados por una matriz de genes en el cromosoma 6 llamado el complejo mayor de histocompatibilidad (MHC).

Figura 15.4.11.1 HLA

Las moléculas de clase I consisten en una proteína transmembrana a la que están unidas (no covalentemente), una molécula de microglobulina beta-2 y un péptido corto. Las proteínas transmembrana de clase I están codificadas por tres loci: HLA-A, HLA-B y HLA-C. Las moléculas de clase I se expresan en la superficie de casi todas las células del cuerpo (excepto los glóbulos rojos y las células del sistema nervioso central).

Las moléculas de clase II consisten en dos polipéptidos transmembrana: una cadena alfa (α) y una cadena beta (β) entre las cuales se encuentra (no covalentemente) un péptido corto. Las cadenas alfa y beta están codificadas por grupos de loci en la región del cromosoma 6 designada HLA-D. A diferencia de las moléculas de clase I, las moléculas de clase II se expresan en solo unos pocos tipos de células, principalmente las células presentadoras de antígeno (APCs) como las células dendríticas y los macrófagos, así como en otras células donde se produce la inflamación.

Por qué tantos alelos MHC

Los genes del MHC son los más polimórficos conocidos. El gráfico anterior muestra los últimos recuentos de alelos encontrados en cada locus de la población humana. Por supuesto, cualquier humano puede heredar un máximo de dos alelos en cada locus. La diversidad de alelos en la población hace posibles miles de combinaciones diferentes. En un estudio de 1000 donantes de sangre y órganos en San Francisco que fueron tipificados para HLA-A y HLA-B,

• Más de la mitad del grupo tuvo una combinación que fue única.
• Otros 111 donantes tenían un conjunto de estas moléculas que compartían solo con otra persona del grupo.
• El fenotipo más frecuente (HLA-A1, HLA-A3, HLA-B7 y HLA-B8) se encontró en 11 donantes.

El polimorfismo extremo del MHC no evolucionó para frustrar a los cirujanos de trasplante y a sus pacientes.

Entonces, ¿por qué?

La función de las moléculas de clase I y clase II es “presentar” péptidos antigénicos a las células T del sistema inmune. Los péptidos, generalmente de aproximadamente 9 aminoácidos de longitud, están unidos por fuerzas no covalentes en un surco en la superficie de la molécula del MHC. Estos péptidos pueden incluir fragmentos de antígenos proteicos derivados de patógenos intracelulares (por ejemplo, virus). Diferentes patógenos generan diferentes fragmentos antigénicos. Diferentes moléculas del MHC difieren en la eficiencia con la que se unen a secuencias particulares de aminoácidos en estos fragmentos. Por lo tanto, podríamos esperar que algunos productos del MHC serían mejores que otros en la presentación de antígenos patógenos al sistema inmune.

Una pieza de evidencia: Las personas infectadas con el virus de la inmunodeficiencia humana (VIH-1) que tienen una molécula de HLA-B en particular son más resistentes a desarrollar un caso completo de SIDA que aquellas con otras moléculas de HLA-B (aunque algunas de estas difieren en un solo aminoácido).

Otra evidencia: Wegner y sus colegas informaron en la edición del 5 de septiembre de 2003 de Science los resultados de una prueba directa de esta hipótesis. Expusieron grupos de lomos espinosos —que difieren en el número de sus alelos de clase II— a tres tipos de parásitos (todos a la vez). Utilizaron dos especies de nematodo parásito y una especie de trematodo). Aquellos peces con 5—6 alelos diferentes resistieron la infección mejor que aquellos con menos (o más).

Entonces bien puede ser que la gran diversidad de alelos de clase I y clase II en la población humana haya ayudado a asegurar que ningún patógeno solo pueda acabar con toda la población.

Técnicas de tipificación de tejidos

La mayor parte de la tipificación de tejidos se realiza mediante métodos serológicos: anticuerpos específicos para aquellos antígenos HLA que han sido identificados en la población humana. Una reacción entre células del sujeto y, por ejemplo, anticuerpos anti-HLA-A28 y anticuerpos HLA-A9 —pero ningún otro anticuerpo— establece el fenotipo. En la actualidad, la tipificación rutinaria se limita a establecer el fenotipo en HLA-A, HLA-B y HLA-DR.

El uso más amplio es la tipificación del ADN, especialmente para los antígenos HLA-D. Promete mejorar la sensibilidad y especificidad de la tipificación tisular. Los totales de números de alelos en cada locus de HLA dados en el gráfico anterior se basan en la tipificación del ADN.

¿Qué tan útil es la tipificación tisular?

Figura 15.4.11.2 Posibles combinaciones

Entonces, ¿qué esperanza tienen estos datos para el paciente de diálisis que espera un trasplante de riñón? Si el paciente tiene una gran familia de donantes dispuestos, las probabilidades de una buena coincidencia no son malas debido a la estrecha vinculación de los loci de HLA.

Suponiendo que no se produce cruce dentro de la región HLA ni de los dos cromosomas número 6 de la madre ni del padre, existen cuatro combinaciones posibles en las que pueden transmitir sus alelos a sus hijos. Entonces, incluso si los padres portan diferentes alelos en cada locus (que suele ser el caso), existe una probabilidad 1:4 de que cualquiera de sus hijos sea una coincidencia exacta con cualquier otro. (Aquí solo se muestran los antígenos HLA-A y HLA-B, pero el estrecho enlace de toda la región HLA hace probable que todos los loci de cada cromosoma se transmitan como un bloqueo).

Pero la mayoría de los órganos son trasplantados de cadáveres a completos desconocidos. En Estados Unidos, el programa es monitoreado por la United Network for Organ Sharing (UNOS). La tipificación del tejido generalmente se limita a buscar 6 antígenos HLA: los dos cada uno en HLA-A, HLA-B y HLA-DR. Si solo se encuentra un antígeno en un locus, significa que o bien el tejido es homocigótico para ese alelo o aún no existe reactivo para detectar el segundo alelo. En esta tabla se muestran los resultados de un estudio de varios miles de receptores renales.

Número de desajustes de HLA	% de riñones que sobreviven después de 5 años
0	68
1	61
2	61
3	58
4	58
5	57
6	56

Los resultados nos dicen que:

• No tener desajustes proporciona una ventaja clara, pero modesta, sobre los riñones no coincidentes. (Esta ventaja es acumulativa: a los 17 años, el 50% de los riñones sin desajustes siguen funcionando mientras que el 50% de los que tienen uno o más desajustes se han perdido después de los 8 años).
• Sin embargo, la desventaja incremental de desajustes adicionales es pequeña. De hecho, los procedimientos para prevenir el rechazo son ahora suficientemente buenos para que ~ 90% de todos los riñones —incluso aquellos con todos los loci no coincidentes— pueda esperarse que funcionen al final del primer año.

Antígenos menores de histocompatibilidad

Incluso si fuera posible emparejar donante y receptor en cada locus del MHC, aún permanecería cierta incompatibilidad tisular (excepto entre gemelos idénticos). Pocos de los antígenos responsables han sido identificados, pero incluyen:

• H-Y, un antígeno codificado en el cromosoma Y y, por lo tanto, presente en tejido masculino, pero no femenino
• HA-2, antígeno derivado de la proteína contráctil miosina.

El número y variedad de antígenos de histocompatibilidad nos dicen que probablemente no existan dos humanos (de nuevo, excepto gemelos idénticos) en la tierra con tejidos perfectamente compatibles. Por lo tanto, el trasplante exitoso de aloinjertos requiere cierto grado de inmunosupresión para evitar el rechazo del injerto.

Enfermedad de injerto contra huésped (EVHD)

Los aloinjertos que contienen células T del donante pueden causar enfermedad de injerto contra huésped (GVHD). Las células T en el trasplante ven al huésped como “extraño” y proceden a montar un ataque generalizado contra los tejidos del huésped. La GVHD es un problema especialmente grave con los injertos de médula ósea (la fuente de todas las células sanguíneas) y sangre del cordón umbilical. Incluso cuando el donante y el receptor tienen alelos HLA idénticos, los injertos de médula ósea a menudo causan GVHD debido a diferencias en sus antígenos menores de histocompatibilidad.

Algunos pacientes con cáncer ahora son tratados deliberadamente de manera tan vigorosa con radiación y quimioterapia que su médula ósea se destruye junto con sus células cancerosas. Para sobrevivir, estos pacientes deben recibir células madre para repoblar su médula después de su terapia. En algunos casos, se utiliza su propia médula ósea. Parte de ella se retira antes del inicio del tratamiento del paciente y se trata en sí misma para extirpar cualquier célula cancerosa que pueda estar acechando en él. Si se requiere médula ósea aloinjertada, existe un fuerte peligro de EICH. Si se puede controlar la GVHD, las células madre deben eventualmente establecerse en la médula ósea de su nuevo huésped y a su debido tiempo generar algunas o incluso todas las células sanguíneas del paciente. La sangre del cordón umbilical —otra fuente de células madre— presenta un menor riesgo de EQV grave incluso de un donante con moléculas de HLA no presentes en el receptor. Esto se debe a que la sangre del cordón umbilical no contiene ninguna célula T madura.

En ratones, la GVHD puede minimizarse inyectando un gran número de células T reguladoras, pero para los humanos, el control de la GVHD —como el control del rechazo del injerto— aún depende del uso de la inmunosupresión.

Inmunosupresión

La inmunosupresión es el tratamiento del paciente con agentes que inhiben la respuesta inmune. A continuación se presenta la lista de inmunosupresores que se utilizan actualmente.

Análogos de purina

Estos son parientes de las purinas utilizadas en la síntesis de ADN. Debido a que interfieren con la síntesis de ADN, interfieren con la rápida proliferación celular necesaria para las respuestas inmunitarias. La azatioprina (nombre comercial = Imuran) es un análogo de purina ampliamente utilizado.

Desafortunadamente, estos fármacos también interfieren con los muchos otros tejidos que dependen de la rápida división celular (por ejemplo, revestimiento del intestino, folículos pilosos) por lo que tienen muchos efectos secundarios desagradables. Por lo tanto, continúa la búsqueda de agentes que se dirijan específicamente a las células inmunitarias.

Corticosteroides

Estos parientes del cortisol interfieren con un factor de transcripción necesario para activar los genes para que las células T se activen. Prednisona y prednisolona son los más utilizados.

Tacrolimus (Prograf®) y ciclosporina (Neoral®)

Se trata de productos naturales aislados de cultivos microbianos. Inhiben la vía de señalización utilizada por las células T para activar sus genes para la activación, por ejemplo, para la secreción de IL-2.

Rapamicina

Se trata de un antibiótico macrólido producido por un actinomiceto que se encuentra en la Isla de Pascua (que los habitantes llaman Rapa Nui —de ahí el nombre). La rapamicina inhibe la proliferación de células T y muestra una gran promesa en la reducción de los problemas de rechazo de trasplantes.

La rapamicina también se conoce como sirolimus y se vende bajo el nombre comercial Rapamune.

Micofenolato mofetilo

Esta pequeña molécula inhibe una enzima que necesitan las células B y T para la síntesis de purinas. Otros tipos de células no dependen de la enzima por lo que los efectos secundarios son leves. El nombre comercial es CellCept.

Globulina antitimocitaria (ATG)

Esta preparación contiene anticuerpos —criados en caballos o conejos— dirigidos contra las células T.

Anticuerpos monoclonales

En la actualidad se utilizan varias preparaciones:

• Muromonab-CD3 (OKT3) y dos monoclonales anti-CD3 humanizados. Se unen a la molécula CD3 en la superficie de las células T.
• Daclizumab y basiliximab. Dirigirse al receptor de IL-2 y así inhibir solo las células T activadas.
• Alemtuzumab (Campath-1H®). Se une a CD52, una molécula que se encuentra en los linfocitos y agota tanto las células T como las células B.

Belatacept

Esta es una proteína, producida por tecnología de ADN recombinante, que combina

• la porción extracelular de CTLA-4 (“antígeno asociado a linfocitos T citotóxicos 4", uno de los ligandos para B7) con
• la región Fc (los dos tercios C-terminales de la región constante) de un anticuerpo IgG1 humano.

Bloquea la “Señal Dos” necesaria para activar las células T.

Efectos secundarios de la inmunosupresión

Son serios.

Infecciones

El sistema inmunológico es vital para protegernos de los agentes infecciosos (bacterias, virus, hongos). Por lo que la infección es un efecto secundario frecuente de la inmunosupresión en los receptores de trasplante. Afortunadamente, las infecciones generalmente se pueden controlar con el antibiótico apropiado, medicamento antiviral, etc.

Cáncer

El 5% o más de los receptores de trasplante desarrollarán cáncer a los pocos años de haber recibido su aloinjerto. Esto puede no parecer representar un gran riesgo, pero sí representa un aumento de 100 veces en el riesgo en comparación con la población general. Los receptores de aloinjertos son particularmente propensos a desarrollar cánceres de piel y linfomas. Curiosamente, los receptores de trasplantes no parecen tener mayor riesgo de desarrollar los tipos de cáncer más comunes en el resto de la población: cánceres de pulmón, mama, colon y próstata. Una excepción: los receptores de médula ósea aloinjertada tienen un riesgo ligeramente, pero significativamente mayor (2—3 veces) de desarrollar este tipo de tumores. En la mayoría de los casos, estos cánceres surgen de una célula del huésped. Pero en algunos casos de melanoma y sarcoma de Kaposi las células cancerosas estuvieron presentes en el injerto y proliferaron en el hospedador inmunodeprimido.

Las cosas que se pueden hacer para ayudar en tales casos incluyen detener la inmunosupresión. El principal culpable parece ser la inmunosupresión que estos pacientes han estado recibiendo. En la mayoría de los casos, esto conduce a la regresión del cáncer, pero a menudo también al rechazo del trasplante. La elección suele ser clara para los pacientes con riñones aloinjertados; pueden volver a recibir diálisis y anticipar recibir otro riñón en una fecha futura. Pero, ¿qué pasa con el paciente con cáncer con un trasplante de corazón?

Perspectivas de futuro para el trasplante

Si bien los trasplantes de órganos han ayudado a miles de personas, queda mucho por hacer. En particular, es necesario encontrar formas de

• aumentar el número de órganos disponibles (la necesidad ahora supera con creces la oferta)
• encontrar métodos más precisos de inmunosupresión con el fin de prevenir el rechazo sin los peligrosos efectos secundarios de la infección y el cáncer.

Ambos problemas pueden ser ayudados por el xenotrasplante.

Xenotransplante

El xenotrasplante es el uso de órganos de otros animales. Se han hecho varios intentos para usar corazones, hígados y riñones de primates como chimpancés y babuinos, hasta ahora con un éxito limitado. Una razón es que los xenotrasplantes suelen ser atacados inmediatamente por anticuerpos del hospedador dando como resultado un rechazo hiperagudo. Pero tal vez sea factible el uso de cerdos como donantes de órganos.

• Sus órganos son aproximadamente del tamaño adecuado para su uso en humanos.
• Se pueden hacer transgénicos para moléculas que pueden eludir
  • rechazo hiperagudo (al eliminar los genes responsables de los antígenos de superficie celular contra los que los humanos tienen anticuerpos preformados);
  • el rechazo crónico, mediado por células T, que afecta a todos los aloinjertos.
• Se pueden producir en los números necesarios.

Sin embargo, los cerdos contienen retrovirus (llamados PERV = retrovirus endógeno porcino), y existe el temor de que estos puedan infectar al receptor humano.

Hasta la fecha sólo se han realizado unos pocos trasplantes de tejido porcino a humanos: injertos de piel e injertos de islotes pancreáticos. Un mayor número de personas se han conectado temporalmente a órganos de cerdo o “biorreactores” que contienen células de cerdo para brindar apoyo para su insuficiencia de bazo, hígado o riñones. La mayoría de estos receptores han sido monitoreados en busca de signos de infección por PERV y —aunque el PERV puede infectar células humanas que crecen en cultivo— no hay evidencia de que ninguna de estas personas expuestas al tejido porcino se haya infectado.

¿Es seguro el xenotrasplante?

Los cerdos no son los únicos animales que contienen virus latentes en sus células. ¿Podrían los virus en las células de otro tipo de donantes animales infectar al receptor del trasplante? iniciar una epidemia? El peligro parece mayor para los xenotrasplantes de otros primates. (VIH, el retrovirus que causa el SIDA parece haber ingresado a humanos desde un huésped primate)

Por estas razones, muchos biólogos están instando a que los cirujanos de trasplantes procedan con cautela con los xenotrasplantes.

Privilegio inmune

Desde hace tiempo se sabe que ciertos sitios en el cuerpo, por ejemplo,

• la cámara anterior del ojo
• los testículos
• el cerebro

son “privilegiados”. Están protegidos del ataque del sistema inmune.

Esto puede ocasionar problemas. Han surgido varios casos de sobrevivientes del Ébola que ya no tienen el virus del Ébola en la sangre y están libres de síntomas pero aún conservan virus vivos en sitios tan privilegiados como el cerebro, los testículos y el humor acuoso del ojo donde el virus ha escapado al ataque del sistema inmune.

Muchos factores están involucrados en el privilegio inmune, como

• uniones estrechas entre las células del tejido
• poca expresión de moléculas de histocompatibilidad clase I
• expresión del ligando Fas, FasL.

La presencia de FasL en su superficie protege a las células en ubicaciones privilegiadas del ataque inmune ya que cuando son amenazadas por una célula T citotóxica, obligan a la célula T a suicidarse por apoptosis. Los linfocitos T citotóxicos activados expresan Fas en su superficie. Cuando se involucran (con su receptor de células T) a una célula privilegiada que expresa FasL, en lugar de matar al objetivo, ¡el objetivo los mata!

Entonces, si se puede hacer que los órganos de cerdos transgénicos expresen FasL humano, tal vez sean resistentes al rechazo mediado por células T.

La placenta humana también goza de privilegio inmune. Es casi tan extraño para la madre como lo sería un trasplante de riñón de su esposo, pero a diferencia del riñón, ella no lo rechazará (al menos no por 9 meses). En ratas de laboratorio, los embriones (y el endometrio de la madre) secretan la hormona liberadora de corticotropina (CRH). Esta hormona induce la expresión del ligando Fas (FasL) en las células de la placenta. Las células T activadas expresan Fas, por lo que cualquier célula T amenazante se suicidaría por apoptosis cuando se encuentre con FasL en su diana.