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Un nuevo sistema de pulmón artificial ha demostrado ser crucial para mantener con vida a un paciente después de la extirpación de ambos pulmones, revelando daños irreversibles y permitiendo un trasplante en una situación donde no existían otras opciones.

Estudio: Trasplante puente utilizando un sistema de pulmón artificial extracorpóreo de flujo adaptativo tras una neumonectomía bilateral. Crédito de la imagen: AbirArt007 / Shutterstock.com

Un reciente informe de caso publicado en Med evalúa la eficacia de un nuevo sistema de pulmón artificial extracorpóreo (TAL) para permitir una neumonectomía bilateral en un paciente con síndrome de dificultad respiratoria aguda grave (SDRA).

Desafíos del tratamiento de pacientes con SDRA e infecciones respiratorias

La alta tasa de mortalidad, que supera el 80%, en pacientes con SDRA que desarrollan infecciones resistentes a los fármacos y shock séptico, subraya la gravedad de esta condición. El trasplante de pulmón rara vez se intenta en estos casos, ya que una infección persistente podría extenderse a los pulmones trasplantados, especialmente cuando los pacientes reciben fármacos inmunosupresores.

Uno de los principales desafíos en el SDRA es determinar si la lesión pulmonar es reversible. Las herramientas de diagnóstico estándar, como las pruebas de imagen, los análisis fisiológicos y las biopsias tisulares, a menudo no pueden determinar si el daño pulmonar puede curarse o es permanente e irreversible.

Aunque la ventilación mecánica y la oxigenación por membrana extracorpórea (ECMO) pueden mejorar los niveles de oxígeno y reducir el trauma pulmonar, estos tratamientos no pueden estabilizar el colapso circulatorio y la inestabilidad hemodinámica causados por la sepsis. Este estado cardiovascular inestable es el principal problema que impide el trasplante en pacientes con SDRA infectado.

En ciertos pacientes, la extirpación de ambos pulmones podría eliminar la fuente de infección antes del trasplante. Algunos equipos médicos han utilizado sistemas ECMO modificados para mantener la respiración y la función cardíaca después de este tipo de cirugía, con resultados iniciales que sugieren que algunos pacientes pueden permanecer con vida hasta el trasplante.

Sin embargo, la eliminación de ambos pulmones también elimina los vasos sanguíneos que normalmente actúan como un amortiguador para el flujo sanguíneo desde el lado derecho del corazón. Un flujo sanguíneo continuo hacia el lado izquierdo del corazón es esencial para mantener una función cardíaca adecuada y prevenir la formación de coágulos sanguíneos.

Desarrollo de un sistema de pulmón artificial

Se desarrolló un sistema de pulmón artificial extracorpóreo (TAL) para asumir las funciones de intercambio de gases y amortiguación hemodinámica después de una neumonectomía bilateral. Este sistema incorpora un shunt adaptativo que responde a la dinámica del flujo sanguíneo y vías de retorno auricular izquierdo duales para mantener la circulación fisiológica y la estabilidad cardíaca en pacientes con sepsis grave.

Después de la explantación pulmonar, las muestras de tejido se sometieron a una caracterización molecular exhaustiva a nivel de célula única y espacial para establecer evidencia definitiva de una lesión pulmonar terminal y caracterizar las vías moleculares que impulsan la remodelación fibrótica. El análisis comparativo con conjuntos de datos existentes de lesiones pulmonares permitió caracterizar las vías moleculares involucradas en la remodelación fibrótica y la reparación tisular fallida.

Estos análisis se realizaron para identificar biomarcadores que diferencien las lesiones irreversibles de los daños recuperables, lo que podría permitir una derivación más temprana al trasplante, una consideración crucial dado que la evaluación retrasada se correlaciona con una mayor mortalidad.

Evaluación de la eficacia del sistema TAL

Un hombre de 33 años con SDRA asociado a la influenza B desarrolló una neumonía necrotizante de rápida progresión por Pseudomonas aeruginosa resistente a carbapenémicos y empiemas bilaterales durante seis semanas. A pesar de la terapia antimicrobiana máxima, el control de la fuente y el soporte con ECMO venoarterial, el paciente experimentó episodios recurrentes de paro cardíaco debido a un shock séptico refractario, lo que hizo necesaria una neumonectomía bilateral con un amplio desbridamiento pleural como terapia de rescate para eliminar la fuente de infección y permitir un posible trasplante.

Después de la neumonectomía, el soporte extracorpóreo se cambió a la configuración TAL. La cánula Protek-Duo de doble lumen proporcionó un drenaje venoso robusto que superó los 4,5 L/min. Además, el shunt de flujo adaptativo proporcionó una autorregulación fisiológica con flujos de conducto que oscilaron entre 1,1 y 6,3 L/min, evitando así la distensión aguda del ventrículo derecho en ausencia de capacitancia vascular pulmonar.

Se produjo una marcada mejoría hemodinámica a las pocas horas de iniciar el TAL, con la suspensión de los vasopresores 12 horas después de la neumonectomía. Los niveles de lactato sérico se normalizaron de 8,2 mmol/L a menos de 1,0 mmol/L en 24 horas.

Las saturaciones de oxígeno venoso mixto y arterial superaron el 70% y el 92%, respectivamente. Los parámetros de la función orgánica se mantuvieron estables durante 48 horas de soporte, sin evidencia de formación de trombos intracardíacos a pesar de la ausencia de anticoagulación sistémica.

Se realizó un trasplante pulmonar bilateral 48 horas después de iniciar el TAL. El paciente fue extubado siete días después y dado de alta ocho semanas después del trasplante.

La disfunción del injerto primario de grado 1 se resolvió al tercer día, con biopsias de vigilancia negativas para cualquier signo de rechazo. A los 24 meses, el paciente presentó excelentes resultados, incluidos valores predichos del 75% y 92% para el volumen espiratorio forzado en un segundo (VEF1) y la capacidad de difusión, respectivamente, así como una función cardíaca preservada y una independencia funcional completa.

El análisis molecular exhaustivo de los pulmones explantados reveló una extensa necrosis, fibrosis e infiltración inmune homogénea en las siete regiones muestreadas, lo que se asemejaba al SDRA en etapa terminal debido a la enfermedad por coronavirus 2019 (COVID-19). La secuenciación de ARN de célula única identificó 43 poblaciones celulares que reflejan la expansión de células T, la diferenciación de células plasmáticas, la depleción de células B, así como el reemplazo de macrófagos alveolares maduros por macrófagos derivados de monocitos profibróticos.

El análisis epitelial reveló una regeneración fallida con células basoides aberrantes y células alveolares tipo 2 agotadas. La transcriptómica espacial demostró un borrado arquitectónico completo con estructuras linfoides terciarias y miofibroblastos positivos para colágeno triple hélice repetición que contienen 1 (CTHRC1) que impulsan la fibrosis. Estos hallazgos indicaron una enfermedad grave y difusa con firmas moleculares de una lesión en etapa terminal irreversible, en lugar de un SDRA recuperable.

Conclusiones

El presente informe de caso analiza el uso exitoso de un nuevo sistema de pulmón artificial total después de una neumonectomía bilateral por SDRA séptico refractario que permitió la estabilización hemodinámica y el trasplante después de 48 horas de soporte.

El análisis molecular exhaustivo confirmó una lesión pulmonar terminal en los pulmones explantados caracterizada por una destrucción arquitectónica difusa, una infiltración inmune patológica, una regeneración epitelial fallida y una remodelación profibrótica, consistente con una enfermedad en etapa terminal irreversible. A los 24 meses después del trasplante, el paciente mantuvo una excelente función cardiopulmonar y fue completamente independiente.

Se necesita una validación prospectiva de este sistema de pulmón artificial para definir los criterios de selección de pacientes y el momento óptimo, así como identificar firmas moleculares que puedan distinguir las lesiones irreversibles de los daños recuperables en una etapa más temprana del curso de la enfermedad. La integración del sistema TAL con estrategias avanzadas de control de infecciones e inmunomodulación, combinada con enfoques transcriptómicos espaciales y de célula única refinados, puede ampliar la elegibilidad para el trasplante y facilitar el desarrollo de terapias dirigidas para prevenir la progresión a una lesión pulmonar terminal.