Científicos españoles logran restaurar la conexión de la médula espinal con espuma de grafeno

Un equipo del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC) ha logrado reconectar, en un modelo de rata, una médula espinal totalmente seccionada a nivel torácico gracias a una espuma en tres dimensiones creada con óxido de grafeno reducido.

El trabajo, que acaba de publicarse en la revista Bioactive Materials, demuestra el potencial de este material para el tratamiento de las lesiones medulares, y abre nuevos caminos de investigación hacia la cura de pacientes parapléjicos en diferentes estados de la enfermedad.

Este trabajo forma parte del proyecto Piezo4Spine, financiado por la Unión Europea a través del programa Pathfinder de Horizonte Europa, que busca curar las lesiones medulares gracias a la nanotecnología. Con este objetivo se están desarrollando también nanomedicinas, que en la siguiente fase de estos trabajos serán incorporadas al scaffold para promover aún más estos hallazgos regenerativos tan prometedores.

Según detallan los autores, cuando se produce una lesión en la médula espinal, normalmente esta no se rompe por completo, sino que las lesiones suelen afectar solo a una parte concreta, en uno o varios niveles de la extensión de la médula. Aun así, este trabajo ha querido demostrar que este material puede potenciar la reconexión del tejido neural incluso cuando la lesión es completa.

Así lo explica la investigadora del ICMM-CSIC y una de las autoras principales del trabajo Conchi Serrano: «Nuestro equipo había demostrado, ya que estas espumas generan un ambiente prorreparativo en la médula espinal de rata, pero queríamos hacerlo también ampliando el tamaño de lesión y cambiando el nivel espinal, y hemos conseguido replicar los resultados».

Lo que ha conseguido este grupo, en estrecha colaboración con investigadores del Hospital Nacional de Parapléjicos de Toledo, como Juan Aguilar y Elisa López, ha sido preparar una espuma (llamada ‘scaffold’) con óxido de grafeno reducido.

«Se le hace un tratamiento térmico, a 220ºC, para eliminar el exceso de grupos de oxígeno y aumentar los enlaces químicos entre láminas, con lo que conseguimos una mayor estabilidad mecánica», ha señalado Serrano, que lleva trabajando en este material para aplicaciones de regeneración neural más de una década.

De esta manera, cuando se coloca el scaffold en la médula espinal -en este caso en un modelo de rata con la médula espinal completamente seccionada a nivel torácico-, «aparecen gran cantidad de vasos sanguíneos, que son fundamentales para nutrir el nuevo tejido, y neuritas, los filamentos que unen unas neuronas con otras».

Así actúan las neuronas

La investigadora explica que con esto se observa «cómo las neuronas que han sobrevivido en la zona alrededor de la lesión proyectan sus prolongaciones a través del scaffold y lo invaden en toda su extensión 3D». Todo esto, además, mejora con el tiempo: los resultados son incipientes tras 10 días de implante, pero son mucho más prometedores a los 4 meses.

«Nuestros scaffolds de óxido de grafeno reducido favorecen el crecimiento de vasos sanguíneos más abundantes y más grandes, y neuritas más abundantes, más largas y, además, distribuidas de manera más homogénea en el espacio de la lesión», ha manifestado Serrano.

Además, han llevado a cabo registros electrofisiológicos con los que han observado la respuesta del cerebro cuando se estimula la médula por debajo de la zona dañada, y los resultados son reveladores. «Registramos respuesta en el cerebro, por lo que confirmamos no sólo que hay tejido neural atravesando el scaffold, sino que vuelve a reconectarse con el cerebro», indica la investigadora, que añade que, en concreto, la respuesta se aprecia en la formación reticular, una zona de gran relevancia funcional para la función motora.

Lesión medular

La expresión lesiones de la médula espinal hace referencia a los daños producidos en la médula espinal por traumatismos (por ejemplo, caídas y accidentes de tráfico) o por causas no traumáticas, como tumores, enfermedades degenerativas y vasculares, infecciones, toxinas o defectos congénitos.

El grado de deterioro relacionado con una lesión medular depende de la gravedad de la lesión y de su localización en la médula espinal. La lesión medular provoca la pérdida completa o incompleta de las funciones sensoriales y/o motoras por debajo del nivel de la lesión. En la paraplejia se conservan las funciones de los brazos, mientras que en la tetraplejia estas también se ven afectadas. Cualquiera que sea el nivel de la lesión, puede aparecer una disfunción del sistema nervioso autónomo que afecte a diversas funciones.

El tratamiento inadecuado de las deficiencias y afecciones secundarias relacionadas con las lesiones medulares suele ser causa de mortalidad prematura.

Las lesiones medulares pueden mermar la capacidad de realizar actividades cotidianas como caminar, utilizar las manos, vaciar fisiológicamente el intestino o la vejiga o lavarse y vestirse. Las limitaciones se ven agravadas por ideas erróneas, actitudes negativas y barreras físicas a la movilidad básica, lo que restringe la independencia y la plena participación social. Las lesiones medulares son una de las principales causas de discapacidad de larga duración, y en 2021 serán responsables de más de 4,5 millones de años perdidos por discapacidad (APD).

Es importante señalar que muchas restricciones para realizar actividades y participar en esferas relevantes de la vida no son consecuencia de la enfermedad en sí, sino de la insuficiencia o inadecuación de la atención médica, la rehabilitación y el acceso a las tecnologías de apoyo, de la elevada carga económica y de las barreras existentes en los entornos físico, social y político. Por ejemplo, solo en el 5-35% del mundo hay accesos para sillas de ruedas.

Las estimaciones mundiales indican que aproximadamente 15,4 millones de personas tenían una lesión en la médula espinal en 2021.

Las lesiones medulares son más frecuentes en los hombres que en las mujeres; la prevalencia de las lesiones de la médula espinal y los APD atribuidos a este grupo demográfico son sistemáticamente más elevados.