Stephen Thom estudia la función de las micropartículas en la EDC y otras afecciones.
PROFESOR DE MEDICINA de urgencias e investigador de la Facultad de Medicina de la Universidad de Maryland, tiene un título de médico y un doctorado de la Universidad de Rochester. Anteriormente dirigió diversos programas clínicos, incluso de medicina hiperbárica y de urgencias, y un laboratorio de investigación en la Universidad de Pensilvania.
¿Cuál es su formación académica?
Mi especialidad médica es la medicina de urgencias. Mi doctorado en microbiología fue específicamente en fisiología microbiana, donde mi enfoque era la fisiología del gas de alta presión. Estudié los efectos de la presión hidrostática alta y diversos gases —el oxígeno y toda la variedad de gases nobles— sobre distintos microorganismos. Esos fueron probablemente mis comienzos en el estudio de las cosas relacionadas con la medicina de buceo.
¿Estaba interesado en el buceo antes de involucrarse en esta línea de investigación? ¿Es buzo?
Sí, esto se remonta a mi tercer año de la universidad. La única certificación disponible en el norte de Nueva York en ese entonces era a través de la YMCA, así que allí fue donde obtuve mi certificación. Realmente disfruto el buceo, pero hace bastantes años que no lo practicó. Hoy en día no tengo muchas oportunidades de bucear, pero aún voy cuando tengo la posibilidad de realizar un buceo agradable con excelente visibilidad y algo que ver bajo el agua.
¿Cómo se involucró en la investigación de buceo?
Cuando era universitario, formé parte de un programa de especialización en biología y geología por un tiempo. Elegí geología porque era el punto de partida para tomar cursos de oceanografía, y estaba realmente concentrado en ello. Estaba determinado a convertirme en biólogo marino, algo sumamente popular en ese momento. Un miembro del cuerpo docente del departamento de microbiología en la facultad de medicina estaba haciendo una investigación de altas presiones. Me acerqué a Robert Marquis, jefe de ese grupo, quien acogió mi interés y aceptó a un universitario desconocido como voluntario en su laboratorio. Una cosa llevó a la otra, y Marquis más adelante se convirtió en mi asesor de tesis, y la investigación que hice con él se convirtió en mi interés principal.
Durante mi último año en la universidad, no tenía resuelto si debía seguir con mi interés en la investigación o dedicarme a la medicina. Marquis me miró y me dijo: “bueno, Steve, aquí tenemos un programa combinado de medicina y doctorado”. Como era un estudiante ingenuo, lo miré desconcertado y le pregunté: “¿entonces ni siquiera tengo que elegir?”.
Nunca me he arrepentido —todavía hago ambos tipos de trabajo. Puedo dedicarme a la ciencia básica en el laboratorio un día y desempeñarme como médico tratante en el departamento de emergencias al día siguiente, y estoy feliz con cómo se han dado las cosas.
¿Cuál fue la principal conclusión de su tesis doctoral?
Sobre la base de las observaciones bioquímicas, mi trabajo demostró que los denominados gases inertes como el helio, el argón y otros no son en realidad biológicamente inertes. En cierta forma ya sabíamos eso en cuanto a la teoría sobre el mecanismo narcótico, es decir, la inserción de estos gases en las membras y las proteínas. Mi trabajo demostró que estos gases también generan estrés oxidativo, y aún utilizamos ese principio en parte de nuestra investigación.
Está más claro ahora que en ese entonces, pero aún tenemos preguntas. La pregunta principal es simple: ¿y entonces? ¿Qué significa eso realmente —desde el punto de vista de los mamíferos marinos, animales de todo tipo y humanos? Todavía no tengo una respuesta; aún estamos trabajando en ello.
Cuéntenos más sobre su trabajo actual.
La Universidad de Maryland me reclutó como profesor de medicina de urgencias y para dirigir un laboratorio de investigación. La universidad me prometió que tendría muy poco trabajo administrativo y un modesto compromiso clínico, lo que me pareció fantástico después de haber tenido varios trabajos simultáneos en medicina de urgencias e investigación por años. Hoy tengo un laboratorio con un personal de tres personas: un asistente de investigación que es técnico de laboratorio, un investigador asociado que también es miembro junior del cuerpo docente y un investigador postdoctoral.
Actualmente tenemos una subvención de los Institutos Nacionales de Salud (National Institutes of Health) para estudiar las células madre vasculogénicas, que son las células que crean nuevos vasos sanguíneos. Ese es un enfoque clínico principalmente para la investigación de las lesiones de la diabetes. Por el lado del buceo, contamos con varias subvenciones de la Oficina de Investigación Naval (Office of Naval Research), una de las cuales supone respuestas del sistema nervioso central a las altas presiones. Estudiamos el sistema glinfático.
¿Qué es el sistema glinfático?
Hasta hace algunos años, el dogma era que el cerebro no tiene un sistema linfático como el resto del cuerpo. Esta idea no tenía realmente sentido, pero era lo que los datos afirmaban. Hoy en día está claro y puede demostrarse que esta noción es incorrecta. En efecto hay un sistema circulatorio para el fluido que no es sangre en el cerebro que suministra nutrientes al cerebro y elimina productos de desecho. Ese sistema actualmente se conoce como sistema glinfático —un sistema linfático que depende de las células gliales. Estamos estudiando la función glinfática en un modelo y cómo responde a los gases bajo una presión alta, al igual que ocurriría durante el buceo.
Anteriormente trabajó mucho con micropartículas y ayudó a revolucionar nuestra comprensión de la conexión entre la inflamación y la enfermedad por descompresión (EDC). ¿Puede contarnos más al respecto?
Las micropartículas son vesículas de tamaño micrométrico que se desprenden de la superficie de las células. Contienen componentes citoplasmáticos y membrana de sus células madre. No obstante, en lugar de solo ser desechos de las paredes de células o vasos, también funcionan como moléculas de señalización y transporte. Las altas presiones de los gases inertes como el helio, el nitrógeno y el argón pueden desencadenar una producción de micropartículas inflamatorias.
Estamos investigando cómo funciona este efecto desencadenante en un nivel biomecánico en el modelo. Comenzamos a reunir muestras de sangre de humanos para ver si podíamos probar los mismos mecanismos. Estos humanos idealmente han experimentado alta presión en cámaras hiperbáricas, pero también queremos estudiar a buzos de aguas abiertas y aquellos que sufren de una EDC. Esperamos obtener más información sobre la activación de los glóbulos blancos y las respuestas inmunes con muestras de todo el mundo.
Hemos publicado varios artículos sobre micropartículas y recientemente hemos tenido esperanzas de que podremos ampliar nuestros conocimientos con un nuevo proyecto. Somos medianamente más inteligentes ahora de lo que éramos hace algunos años en cuanto a lo que llamo los agentes perjudiciales. Muchas micropartículas son parte de la salud humana normal, y solo un subgrupo parece causar lesiones.
La EDC es una situación patológica. En nuestra opinión, la exposición a altas presiones es estrés fisiológico, y es importante distinguirlo como algo profundamente diferente a un daño. No digo que una persona se lastima a sí misma por el simple hecho de bucear. Los buzos ponen a sus cuerpos en un entorno estresante, y las micropartículas son una respuesta. Por lo que sabemos, algunas de ellas pueden ser buenas para las personas y normalmente no las lastimarán, pero como la mayoría de las cosas en casos extremos, pueden causar lesiones si se llega a ese punto.
¿Qué existió primero: la burbuja o la micropartícula?
Acepto que a muchas personas no les gusta la idea de que las micropartículas pueden ser un elemento central de la EDC y que no hemos demostrado definitivamente que ese sea el caso. Sin embargo, todo nuestro trabajo apoya la noción de que tienen una función. Seguimos probando nuevos enfoques, considerando que quizás estamos equivocados y que no tienen una función, pero siempre terminamos interpretando que la teoría sigue siendo válida. Esta investigación, que mi grupo ha preparado a lo largo de una década, me ha hecho pensar cada vez más que tenemos una respuesta.
Muchos individuos de este campo están casados con la función de las burbujas de gas en la descompresión, lo que no me preocupa. Un elemento de la hipótesis de las burbujas de gas para la EDC fundamentalmente se reduce al sitio de nucleación de las burbujas. A partir de los modelos matemáticos de la década de 1960, la conclusión es que el sitio de nucleación tiene un radio de medio micrón —es decir, quizás por casualidad, el rango de tamaño de una micropartícula.
Hace algunos años, también demostramos que un subgrupo de micropartículas que se forma en respuesta a una alta presión tiene una fase gaseosa que hipotéticamente podría ser el sitio de nucleación de las burbujas. Por consiguiente, la pregunta es si las burbujas de gas son un epifenómeno de la formación de micropartículas.
¿Qué rumbo cree que tomará su investigación en los próximos 10 años?
Creo que la historia de las micropartículas no se limita a la fisiología del buceo. En 2009 o 2010, cuando solicité mi primera subvención para estudiar las micropartículas, en la bibliografía del mundo se podía leer información sobre micropartículas en una tarde. En la actualidad, una persona demoraría meses en leer las decenas de miles de artículos sobre la gran cantidad de desórdenes que involucran a las micropartículas. Al igual que con la EDC, hay dudas sobre si las micropartículas representan el carro o el caballo, y esto parece depender del desorden en particular y muchas otras variables.
Estamos trabajando y analizando las micropartículas en estudios sobre diabetes, pero el otro gran desorden —al menos para mí— es la intoxicación por monóxido de carbono, que es muy común. Es un problema importante en todo el mundo y es otra área donde una función para las micropartículas evolucionó muy lentamente. Cuanto más estudiamos, más observamos que las micropartículas parecen conducir a lesiones causadas por monóxido de carbono sistémicamente y, lo que es más importante, en el cerebro. Y ahora observamos que la disfunción glinfática en nuestro modelo de monóxido de carbono es alarmantemente frecuente. Eso es lo que nuestra próxima subvención, si la recibimos, abarcará.
Estamos comparando nuestros modelos con la intoxicación por monóxido de carbono y la EDC. Sucede exactamente lo mismo, con mecanismos similares, con los mismos sistemas de mensajeros secundarios y vías inflamatorias. Hay comunicaciones del cerebro a la sangre y de la sangre al cerebro. Estas conexiones también parecen ser un factor en otro de mis intereses de la medicina de urgencias: la lesión cerebral traumática.
El otro proyecto proviene de las importantes preguntas que planteé antes: ¿qué significa todo esto y cómo ayuda a la comunidad de buceo? Con todos los nuevos conocimientos, ¿podemos hacer algo además de tratar a una persona con una EDC en una cámara? El tratamiento en cámara hiperbárica puede no siempre estar disponible. Estamos estudiando fármacos que pueden revertir o al menos suprimir el agravio relacionado con las micropartículas y las respuestas inflamatorias. Muchos agentes —ninguno de ellos disponible en su farmacia local— funcionan en este modelo. Uno de estos agentes, que ya hemos demostrado funciona en este modelo, ha sido aprobado para su investigación en humanos con varios tipos de infecciones, pero no todavía para accidentes de buceo.
Aquellas personas que no están de acuerdo conmigo cuando digo que la EDC es una enfermedad inflamatoria probablemente se molestarán con esta línea de investigación. Sin embargo, si pueden aceptar esta afirmación, existen muchos agentes farmacéuticos potencialmente útiles que vale la pena investigar como una medida profiláctica o incluso terapéutica. Aún queda mucho por hacer.
¿Qué hace en su tiempo libre?
En mi tiempo libre me gusta practicar canotaje y fabrico lámparas y ventanas de cristales de colores, pero lo realmente importante es pasar más tiempo en el laboratorio.
¿Hay alguna otra cosa que quiera que sus lectores sepan?
Siempre ha sido increíblemente útil conectarme y colaborar con otros científicos y grupos. Si alguien tiene los medios necesarios para extraer sangre de buzos de manera segura —cualquier tipo de buceo: deportivo, técnico estimulante, científico o cualquier otro— antes y después de un buceo, siempre estamos buscando sujetos para agregarlos a nuestros estudios. Extraer sangre de manera segura en este contexto significa tener un protocolo ético que haya sido aprobado por un consejo de revisión institucional. Me encantaría colaborar con cualquier persona que esté interesada.