Una supermelanina sintética acelera la cura de manera sorprendente las lesiones de la piel causadas por la sobreexposición al sol, la radioterapia o las quemaduras químicas. Científicos de la Universidad Northwestern (EE. UU.) han desarrollado una versión modificada del pigmento que colorea nuestra dermis con prometedoras aplicaciones médicas.
La melanina, el pigmento que proporciona el color a nuestra piel, el cabello y el epitelio que rodea la retina, también desempeña un papel clave en la protección de la piel de la luz ultravioleta (UV) y en la curación de heridas cutáneas.
Ahora, un equipo de investigadores informa en la revista Regenerative Medicine que ha diseñado una versión sintética de la melanina que, cuando se aplica como crema en la piel dañada, duplica casi la velocidad a la que se cura la herida frente a otros tratamientos, como los hidrogeles a base de citrato y el eugenol cargado de quitosano.
Contra las quemaduras del sol, las secuelas de las quimio y los traumas químicos
El prometedor compuesto podría ofrecer a los dermatólogos una nueva y poderosa herramienta para sanar e incluso prevenir los daños dérmicos causados por una excesiva exposición al sol, la radiación aplicada durante la radioterapia —a veces esta causa sequedad, descamación, picazón, enrojecimiento u oscurecimiento en la piel del sitio que recibe radiación— y las quemaduras químicas, como las ocasionadas por el manejo de ácidos fuertes, diluyentes de pintura y desatascadores de desagües.
«Es un avance realmente emocionante», ha comentado en la revista Science Luis Garza, dermatólogo de la Facultad de Medicina, en la Universidad Johns Hopkins (EE. UU.), y que no participó en el estudio. Aunque en el mercado existen muchos protectores solares que absorben los dañinos rayos UV, Garza señala que una vez que ocurre la lesión dérmica, los médicos disponen de pocos medios para acelerar la curación de la piel más allá de los injertos de piel para los casos más graves.
Una pomada que neutraliza los radicales libres
De manera sencilla, podemos decir que la nueva tecnología dermatológica tiene como objetivo neutralizar las especies reactivas del oxígeno (ROS) o radicales libres, moléculas inestables que surgen durante el metabolismo normal de las células y, en mayor medida, en lesiones corporales, como es el caso de una quemadura solar.
En niveles bajos, las ROS desempeñan funciones antimicrobianas y de señalización esenciales en la cicatrización de heridas, pero resultan peligrosas cuando el organismo es incapaz de mantenerlas en los niveles que podríamos llamar de seguridad. Cuando se los saltan, los radicales libres se acumulan en el organismo y acaban por dañar a otras moléculas, caso de los lípidos, las proteínas y el ADN.
Todo este desbarajuste desborda el delicado equilibrio homeostático oxidante-antioxidante y conduce a alteraciones moleculares, daños celulares e inflamación patológica. Unos desperfectos que aumentan el riesgo de que surja un proceso canceroso, como el melanoma, y otras enfermedades.
Cinco tipos de pigmentos orgánicos
No hay que olvidar que melanina es un término que hace referencia a una familia de cinco compuestos estrechamente relacionados. Los más comunes de ellos son la melanina oscura o eumelanina, que es de color negro-marrón; y la melanina más clara, de color amarillenta-rojiza, que recibe el nombre de feomelanina. Las personas pelirrojas, por ejemplo, solamente producen este segundo tipo de melanina, mientras que el resto de los mortales combinan distintas cantidades de una y otra melanina para generar la gran variedad de colores de piel, cabello y ojos que observamos en la población humana.
Producida en unas células dérmicas conocidas como melanocitos, la melanina, además de dar color a la piel, protege a esta de los rayos ultravioletas procedentes del sol; de hecho, son estos los que al incidir sobre el ADN activan la síntesis del pigmento biológico en el estrato más profundo de la epidermis, el llamado basal. Surge así una avalancha de gránulos de melanina que, concentrados en unas vesículas que flotan en el interior de las células, conocidas como melanosomas, absorben y neutralizan los rayos UV. Este proceso es vulgarmente conocido como bronceado.
Por otro lado, este mismo pigmento también elimina de manera natural los radicales libres de la piel en respuesta a la dañina contaminación ambiental proveniente de fuentes industriales y los gases que salen por el tubo de escape de los automóviles. Ahora bien, los niveles naturales de melanina, que varían de una persona a otra, tanto en el tipo como en la cantidad para generar diferentes tonos de piel, a menudo son insuficientes para prevenir el daño causado por la sobreexposición al sol o los irritantes químicos. Si no se controla, la actividad de los radicales libres minan las células y, en última instancia, puede provocar un envejecimiento prematuro de la dermis y cánceres de piel.
«La gente no piensa que su piel sufre en el día a día —afirma el coautor del estudio Kurt Lu, MD, dermatólogo de la Universidad Northwestern (EE. UU.). Y añade—: Si caminas con la cara descubierta todos los días bajo el sol, sufres un bombardeo constante y de baja intensidad de luz ultravioleta. Esto se agrava durante las horas punta del mediodía y en el periodo estival. Sabemos que la piel expuesta al sol envejece frente a la piel protegida por la ropa, que no muestra tanto los efectos del envejecimiento».
El sistema inmune se pone las pilas y ataca de forma contundente
El estropicio desencadenado por los radicales libres, a su vez, desata una serie de reacciones fisiológicas indeseables: inflamación, hinchazón y la liberación de una cascada de proteínas de origen inmunológico que, entre otras cosas, rompen el andamiaje biológico que mantiene en equilibrio la piel, el órgano más grande y expuesto del cuerpo. Durante las tareas de reparación, las células antiinflamatorias del sistema de defensa, como las células T reguladoras, migran eventualmente a la región para calmar la rápida y contundente respuesta inmune que ha desatado la agresión.
Para optimizar el proceso reparador, Lu y el químico experto en nanomateriales Nathan Gianneschi, también de la Universidad Northwestern, se encerraron con sus equipos en el laboratorio para estudiar cómo ayudar a la melanina en su loable tarea biológica.
Como apuntan en su artículo en Regenerative Medicine, «la cicatrización de las heridas cutáneas es un proceso complejo que requiere una interacción coordinada de múltiples tipos de células, factores de crecimiento y moléculas de señalización, y nuestra comprensión de estos procesos nos permitirá avanzar en la forma de acelerar e influir en la cicatrización. De hecho, recientemente se han producido avances significativos en nuestra comprensión de los mecanismos de reparación de heridas, incluido el papel de los monocitos y macrófagos [un tipo de glóbulos blancos], la diferenciación de los fibroblastos [un tipo de células que contribuye a la formación de tejido conectivo] y las funciones de los miofibroblastos [fibroblastos especializados], así como la coordinación entre el sistema inmunitario y las células madre tisulares [células que dan origen a las distintas células de la piel humana]».
Una versión tuneada y mejorada de la melanina
Lu y Gianneschi dieron con la clave: crear una versión mejorada de la melanina que fuera capaz de acelerar la cura y la cicatrización de las heridas. Esto es, una supermelanina.
Decidieron sintetizar las partículas miméticas de la melanina natural a partir de la polimerización oxidativa de la dopamina, una sustancia de la familia de las catecolaminas que, además de funcionar como neurotransmisor, también es el punto de partida de la melanina. Y luego siguieron dos estratagemas diferentes para unir millones de copias de ese compuesto con el propósito de obtener versiones capaces de absorber la mayor cantidad de ROS en una lesión cutánea.
Lu y Gianneschi sintetizaron dos versiones a escala nanométrica (un nanómetro es la medida de longitud que equivale a la millonésima parte del milímetro): una de las apuestas fue configurar nanopartículas de melanina muy compactas, con áreas de superficie baja (SMPLo) con la que interactuar con la piel; y la otra, con superficies más grandes (SMPHi). Luego mezclaron pequeñas cantidades de una y otra supermelanina, en lotes separados, con una pomada cutánea de uso común.
El paso siguiente fue aplicar las cremas a ratones que, después de ser sedados, fueron expuestos a mostaza nitrogenada (NM), un fármaco usado en tratamientos de quimioterapia que es un pariente químico del gas mostaza. Cuando se aplica sobre la piel, el medicamento provoca inflamación, enrojecimiento, hinchazón y ampollas que forman costras, lesiones que normalmente tardan dos o más semanas en sanar.
Cuando Lu y Gianneschi aplicaron ambos tipos de ungüentos de melanina, con SMPLo y SMPHi, en las lesiones causadas en los roedores, aquellas remitieron en diez o doce días. Las lesiones de los ratones sometidos al experimento también fueron hasta un 50 % más pequeñas que las de los animales de control.
Los investigadores cosecharon resultados similares cuando expusieron a un grupo diferente de ratones a radiación ultravioleta. Las lesiones en la piel causadas por los rayos UV cicatrizaban más rápido con las cremas ricas en la supermelanina.
Ampollas en piel humana que desaparecen con la nueva supermelanina
Por último, Lu, Gianneschi y su equipo utilizaron una sustancia química para provocar ampollas en parches de células de piel humana que habían sido extraídos de los pacientes durante una cirugía plástica y mantenidos vivos en una placa de Petri. «Las muestras sufrieron una enorme inflamación, como la que puede causar el roce de la piel con una hiedra venenosa», dice Lu.
Esperaron unas horas, y luego aplicaron su crema tópica de melanina a la mitad de los parches de piel; en total contaban con veinte muestras. En los primeros días, la crema propició una respuesta inmune que, al principio, ayudó a que las enzimas eliminadoras de radicales libres de la piel se recuperaran. Posteriormente, detuvo la producción de proteínas inflamatorias. Esto inició una cascada de respuestas biológicas que se tradujeron en unas tasas de curación mucho mayores. El proceso de sanación incluía la preservación de las capas de piel sanas que se encuentran debajo de la herida. Este efecto fue menos pronunciado en las muestras tratadas con la crema que contenía partículas más porosas y de mayor área superficial, las SMPHi.
En las muestras que no recibieron la melanina sintética, las ampollas persistieron.
«El tratamiento tiene el efecto de poner la piel en un ciclo de curación y reparación, orquestado por el sistema inmunológico», explica Lu. «La melanina sintética es capaz de eliminar más radicales libres por gramo en comparación con la melanina humana —comenta Gianneschi—. Actúa como una supermelanina. Es biocompatible, degradable, no tóxica y transparente cuando se frota sobre la piel. En nuestros estudios, la crema actúa como una esponja eficaz, eliminando factores dañinos y protegiendo la piel».
Con aplicaciones militares
En palabras de los investigadores, la melanina sintética podría proteger a las personas de toxinas peligrosas y letales, incluido el gas nervioso. De hecho, Gianneschi y Lu están investigando este pigmento como parte de programas de investigación financiados por el Departamento de Defensa estadounidense (DOD) y los Institutos Nacionales de Salud (NIH). Esto incluyó considerar la supermelanina como un tinte para la ropa que también actuaría como absorbente de toxinas en el medio ambiente, particularmente el gas nervioso. Estos dos investigadores han demostrado que podían teñir un uniforme militar de negro con su melanina y que esta absorbería el gas nervioso.
Por último, el superpigmento también absorbe metales pesados y toxinas. «Aunque la melanina puede actuar de esta manera de forma natural, nosotros hemos reforzado esta virtud con nuestra versión sintética», concluye Gianneschi.
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