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El Síndrome del Intestino Corto: ¿Cómo puede ayudar la terapia génica y celular?

Los adultos y niños con Síndrome del Intestino Corto (SIC) son incapaces de absorber suficiente agua y nutrientes. Esto se debe a que, frecuentemente, poseen el intestino delgado no funcional o anormalmente corto. El SIC puede ser grave, requiriendo a veces el suministro intravenoso de nutrientes y agua para evitar la desnutrición y deshidratación. Los avances médicos han mejorado la supervivencia de los pacientes con SIC, pero todavía es un trastorno debilitante con un tratamiento tanto difícil como costoso.

Acerca del SIC

El Síndrome del Intestino Corto (SIC) constituye un grupo de afectaciones causadas por la incapacidad del intestino delgado para absorber suficiente agua, nutrientes y minerales para la salud y crecimiento normal del individuo. El SIC se debe a menudo a que la longitud del intestino delgado es la mitad (o menos) de un intestino delgado normal. El SIC se puede diagnosticar a través de exámenes físicos, análisis de sangre, rayos X y análisis de grasa en las heces, que indicaría si el cuerpo es capaz de digerir y absorber grasas.

El intestine delgado

El intestino delgado es importante para la absorción de la mayoría de los nutrientes y el agua que consumimos, pero hay muchas más cosas que suceden en el intestino y la mayoría de gente no sabe. Nuestro intestino participa en una relación simbiótica, creando una cámara de crecimiento ideal para que vivan bacterias. Las bacterias obtienen alimento, un ambiente protector y una temperatura ideal para su crecimiento . A cambio, esas bacterias ayudan a romper los alimentos en moléculas que nuestro intestino puede absorber o que mantienen el revestimiento del intestino saludable.

El intestino delgado también tiene muchos elementos complejos que le permiten empujar la comida y desechos y recolectar los nutrientes; un sistema nervioso, músculos, un sistema vascular (vasos sanguíneos) complejo, varios tipos de células especializadas y, quizás lo más importante, células madre. Estas ‘Células Madre de Tejido’ son esenciales para el mantenimiento y reparación del intestino y están constantemente generando células nuevas. Esto es particularmente importante para el revestimiento interno del intestino delgado (el epitelio), que posee muchas cavidades y prolongaciones, llamadas criptas y vellosidades o villi. Las vellosidades se localizan en el centro del intestino y aumentan enormemente la velocidad y capacidad de absorción de nutrientes. Sin embargo, las células que forman las vellosidades están expuestas a condiciones muy duras, por lo que no viven mucho y necesitan un recambio constante

Las células madre que residen en las criptas (cavidades) tienen que reemplazar TODAS las células de las vellosidades del intestino delgado cada 3 a 5 días! Estas y otras células madre también ayudan a reparar daños menores o moderados del intestino. Sin embargo, si el daño es mayor, las células madre puede que no sean capaces de arreglarlo. Esto puede llevar a fallo intestinal, que es un problema de salud muy grave y puede poner en peligro la vida. Para salvar la vida, los médicos pueden necesitar eliminar las regiones dañadas o muertas del individuo. Si dichas secciones son grandes, se puede generar SIC.

Buscando a las Células Madre

Las células madre son únicas por su capacidad tanto de autorrenovación como de generar células que pueden especializarse. Sin embargo, las células madre no siempre parecen tan únicas; bajo el microscopio su tamaño y forma puede ser igual al de otras células de su alrededor. Así que, ¿cómo saben los investigadores qué célula es qué?

La respuesta de los investigadores a este rompecabezas consiste en la identificación de genes que se activan específicamente en células madre pero no en otras células. Estos genes codifican para proteínas necesarias para que las células se comporten como las células madre específicas que estudian los investigadores. Debido a que estas proteínas son exclusivas de estas células, los investigadores las llaman “marcadores moleculares”. Los laboratorios de algunos investigadores, como el de Kim Jensen de la Universidad de Copenhague, se dedican a estudiar y buscar marcadores moleculares de las células y las células madre. Respecto al intestino delgado, un avance primordial fue la identificación de la proteína “Lgr5” por el grupo de investigación de Hans Clevers, del Instituto Hubrecht en Utrecht, como marcador molecular exclusivo de la subpoblación de células madre responsables de generar el epitelio intestinal (la capa más interna de células).

Tipos de SIC

El SIC se suele tratar según sea en bebés o en adultos. La mayoría de los casos de adultos y bebés con SIC ocurren después de la eliminación quirúrgica de zonas dañadas del intestino delgado.

En Adultos, el SIC puede ocurrir cuando otro problema médico requiere la extirpación de la mitad o más del intestino delgado. Problemas médicos que pueden requerir la extirpación de partes del intestino incluyen casos graves de enfermedad de Crohn, coágulos de sangre, muerte de las neuronas que controlan el intestino, daño físico (como una herida grave en el abdomen) o, muy raramente, cáncer intestinal.

En bebés, problemas en el desarrollo pueden haber provocado que parte del intestino delgado esté seriamente dañado o que comience a morir. Un ejemplo específico es la enterocolitis necrotizante, que es un proceso infeccioso/inflamatorio que hace que partes del intestino de un bebé (incluida la capa de revestimiento intestinal, los músculos y los nervios) mueran y dejen de funcionar. La extirpación quirúrgica de estas regiones pueden acortar significativamente el intestino delgado y llevar al desarrollo del SIC. Alternativamente, algunos bebés con SIC han nacido sin grandes regiones del intestino delgado, pero esto es menos frecuente.

Tratamiento actual para el SIC

La mayoría de los tratamientos para el SIC (tanto en bebés como en adultos) empiezan por el suministro de nutrientes y agua directamente de forma intravenosa (nutrición parenteral). Esto le proporciona al intestino tiempo para recuperarse de cualquier tratamiento quirúrgico y así adaptarse a su acortamiento. Sin embargo, incluso si el intestino consigue adaptarse y se para la nutrición parenteral, normalmente se requieren permanentemente dietas especiales y suplementos dietéticos.

Los tratamientos pueden incluir el uso de medicamentos (como antidiarreicos) para enlentecer el proceso digestivo y alargar el tiempo para la absorción de nutrientes. También se suelen prescribir hormonas para promover el crecimiento y adaptación de las células del intestino. En casos graves, se realizan trasplantes de intestino delgado. Los trasplantes son complicados porque el intestino normalmente posee bacterias, que pueden llevar a infecciones. Además, los donantes de intestino son limitados. Es importante mencionar que existen distintas regiones en el intestino delgado, cada una con una importancia diferente. Normalmente, los trasplantes solo se hacen si se han eliminado regiones críticas del intestino delgado y necesitan ser reemplazadas.

Investigaciones actuales y ensayos clínicos

Desde medicamentos a métodos quirúrgicos y células madre, al crecimiento de intestino sintético en un laboratorio, se están explorando todos los aspectos y métodos para tratar el SIC. Muchos investigadores, como el Dr Simon Eaton que estudia bioquímica y metabolismo abdominal en la Universidad College de Londres (UCL), se centran en entender cómo las células del intestino cambian debido a la enfermedad y los tratamientos quirúrgicos, lo cual es el primer paso importante para atajar cómo tratar enfermedades y complicaciones como el SIC. El objetivo de algunos investigadores es prevenir el SIC, mediante el desarrollo de tratamientos (incluyendo tratamientos con células madre) para las enfermedades intestinales, antes de que sea necesario eliminar partes del intestino.

También los médicos están estudiando qué estrategias quirúrgicas pueden minimizar las consecuencias de eliminar partes del intestino delgado. Se están desarrollando métodos quirúrgicos para tratar el SIC, como la introducción de válvulas en el intestino delgado para enlentecer el paso del alimento. Los métodos para tratar el SIC incluyen investigaciones de medicamentos y hormonas como el Teduglutide, que promueve que las células del intestino absorban más agua y nutrientes.

Algunos grupos de investigación están centrados en la bioingeniería del intestino delgado, que es el proceso de la construcción artificial o el crecimiento de partes del intestino delgado para su trasplante. Un ejemplo de grupos trabajando para conseguir segmentos de intestino delgado por bioingeniería es el programa colaborativo de investigación Intestinal Tissue ENgineering Solution (INTENS) (más acerca de esto abajo). Sin embargo, faltan todavía muchos años para que tecnologías tan avanzadas como esta puedan usarse como tratamiento. Lleva años que las investigaciones se traduzcan en tratamientos médicos, pasen los ensayos clínicos y sean aprobados como sanos y efectivos para el uso médico.

Si le gustaría saber más acerca de las últimas noticias de tratamientos del SIC, puede encontrar muchos de los tratamientos que están siendo probados en ensayos clínicos en clinicaltrials.gov. (En inglés) Tenga en cuenta que el que un ensayo esté incluido en una base de datos no garantiza que haya pasado por un proceso regulatorio. Por favor lea los descargos de responsabilidad, hable con proveedores de atención médica de confianza y conozca los riesgos y los posibles beneficios.

¿Cómo puede ayudar la medicina regenerativa?

Muchas de las áreas de investigación acerca de los tratamientos del SIC están activamente interesadas en las células madre. Las células madre ofrecen oportunidades para reparar, curar y regenerar partes del intestino delgado, pero su uso requiere años de investigación para entender su funcionamiento básico y cómo podrían ayudar a tratar las enfermedades. Aquí mostramos algunas de las formas como se están usando las células madre.

Una de las áreas de investigación con células madre estudia el tratamiento de los problemas médicos del intestino delgado antes de que sea necesaria una extirpación quirúrgica de las partes dañadas. Por ejemplo, el laboratorio de Nikhil Thapar en UCL ha buscado formas de utilizar células madre para reconstruir partes del sistema nervioso intestinal, lo que podría tratar a pacientes que sufren “neuropatía entérica” (fallo del sistema nervioso abdominal, a veces también llamado “pseudo-obstrucción Intestinal”). Los tratamientos que regeneran el sistema nervioso intestinal ayudarían enormemente a prevenir las cirugías que conducen a SIC.

Los investigadores también están utilizando células madre y tejido de paciente para crecer ‘organoides’ de intestino delgado (que significa, parecido al órgano). Estos pequeños grupos de células se organizan en capas que se pliegan e imitan la estructura y función del revestimiento interno del intestino delgado (el epitelio). Los organoides pueden ser un método más barato y rápido para estudiar cómo funciona el intestino, crece, se recupera de los daños y renueva sus células. También podrían ser útiles para estudiar enfermedades, medicamentos y nuevos tratamientos médicos en los laboratorios antes de probarlos en animales o personas. Un estudio clave del proyecto INTENS combinó ingeniería tisular y la capacidad intrínseca de las células para auto-organizarse para formar mini tubos intestinales que conservaban las características clave del intestino, incluidos los tipos de células especializadas y la capacidad de regeneración. Demuestra una forma de guiar a las células madre para que formen organoides que se acerquen más a la fisiología del tejido real, y tales avances en la tecnología de organoides permiten las siguientes etapas de investigación que son necesarias antes de que pueda estar disponible un tratamiento seguro y eficaz.

In cases where surgeries to remove the small intestine are unavoidable, stem cell transplants may be able to help repair the intestine after surgery and regrow some of the cells and tissue that has been lost. Alternatively, researchers part of the international collaborative INTENS project are examining how stem cells might be used to grow new segments of intestine on biological scaffolds that can be transplanted. This is an ambitious project because the intestine has many different types of cells that make the whole organ work. However, researchers are making progress, with the long-term aim being to deliver a functional small bowel.

En los casos en los que la extirpación quirúrgica del intestino delgado sea inevitable, el trasplante de células madre podría ayudar a reparar el intestino tras la cirugía y regenerar parte de las células y el tejido que se ha perdido. Alternativamente, los investigadores que forman parte de la colaboración internacional INTENS project están estudiando cómo las células madre podrían utilizarse para generar partes nuevas del intestino sobre anclajes biológicos que puedan ser trasplantados. Este es un proyecto muy ambicioso ya que el intestino posee tipos muy diferentes de células que hace que el órgano funcione. Sin embargo, los investigadores están avanzando, con el objetivo a largo plazo de proporcionar un intestino delgado functional.

Uno de los problemas más complejos en la construcción de tejido intestinal en el laboratorio es conseguir que las células madre adquieran la forma intestinal adecuada. Investigación en el laboratorio de Paolo de Coppi en UCL, han mostrado que el uso de proteínas como anclaje, obtenidas de tejido donante mediante la eliminación de todas las células originales, supone una buena estructura inicial para que las células madre se adhieran y crezcan.

Además, los investigadores del laboratorio de Vivian Li en el Instituto Francis Crick han diseñado injertos de revestimiento del intestino delgado (mucosa) utilizando andamios y células madre intestinales. Al comparar andamios, los investigadores encontraron que el intestino delgado y el colon podrían usarse indistintamente para reconstruir injertos trasplantables. Esto abre la posibilidad de que el tejido del colon se pueda usar en niños que han perdido todo el intestino delgado. 

Otros aspectos de la bioingeniería de intestino, como generar los músculos y el sistema nervioso abdominal, están todavía en proceso y tardarán aún varios años hasta que se desarrollen como opciones de tratamientos seguros y fiables, pero al final los resultados pueden merecer dicho trabajo. El uso de células madre de la propia persona para generar un intestino por bioingeniería podría reducir enormemente las probabilidades de rechazo del trasplante y evitar la búsqueda de donantes compatibles

Reconocimientos y referencias

Esta hoja informativa fue creada por Ryan Lewis en Junio 2017 y revisada por Nikhil Thapar, University College of London.

Actualizada en 2021 por Lucinda Tullie, Instituto Francis Crick, y Amanda Waite. Revisada por Vivian Li, Francis Crick Institute, y Brendan Jones, University College London.

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