Alcuni animali acquatici hanno evoluto un peculiare sistema di respirazione attraverso l'intestino, grazie alla fitta rete di sottili capillari che tappezza l'epitelio intestinale. Fra essi ci sono piccoli pesci della famiglia dei Cobitidi (Cobitidae); quando scarseggia l'ossigeno e la normale respirazione branchiale diventa inefficace, i cobitidi passano alla respirazione intestinale, che permette gli scambi gassosi attraverso l'aria assunta in superficie e veicolata nel tratto digerente. Anche i cetrioli di mare (echinodermi), alcune specie di pesci gatto e altri animali hanno sviluppato la respirazione intestinale. Un team di ricerca giapponese si è chiesto se anche i mammiferi siano in grado di respirare l'ossigeno somministrato dal retto, considerando la ricca irrorazione intestinale. Attraverso alcuni (controversi) esperimenti sono riusciti ad appurarlo, ipotizzando che anche l'uomo possa farlo. Ciò significa che i pazienti con grave insufficienza respiratoria innescata da polmoniti e sindrome da distress respiratorio acuto (ARDS) – entrambe complicazioni potenzialmente fatali della COVID-19 – potrebbero essere salvati anche attraverso la somministrazione di ossigeno dal retto.

A suggerire questa curiosa ma potenzialmente rivoluzionaria terapia è stato un un team di ricerca internazionale guidato da scienziati della Tokyo Medical and Dental University (TMDU) e del Centro per la medicina delle cellule staminali e degli organoidi (CuSTOM) del Cincinnati Children's Hospital Medical Center, che hanno collaborato a stretto contatto con i colleghi del Dipartimento di Fabbricazione di Organi della Scuola di Medicina dell'Università Keyo (Giappone), del Dipartimento di Pediatria dell'Università di Cincinnati (Stati Uniti) e dell'Advanced Medical Research Center dell'Università della Città di Yokohama. Gli scienziati, coordinati dal professor Takanori Takebe, hanno dimostrato che anche i mammiferi – o almeno alcuni di essi, come topi, ratti e maiali – possono respirare dall'intestino attraverso specifici esperimenti. Nel primo hanno lasciato alcuni topi in un ambiente con concentrazioni di ossigeno talmente basse da risultare fatali; tutti i topi sono morti in 11 minuti. Nel secondo esperimento hanno introdotto altri topi nello stesso ambiente, ma equipaggiati con un sistema di somministrazione di ossigeno puro attraverso l'ano. Di questi topi il 75 percento è sopravvissuto per ben 50 minuti, quindi cinque volte più a lungo di quelli non dotati del dispositivo (chiamato EVA, da ventilazione enterale). Ciò dimostra che i topi possono effettivamente respirare dal proprio intestino.

Credit: Istituto di ricerca, TMDU
in foto: Credit: Istituto di ricerca, TMDU

Per permettere gli scambi gassosi con i capillari gli scienziati hanno tuttavia dovuto abradere l'epitelio intestinale dei roditori, rimuovendo lo strato di muco che ricopre l'intestino. Si tratta di una procedura invasiva difficilmente applicabile per un paziente con un'insufficienza respiratoria critica che ha disperato bisogno di ossigeno. Pertanto il professor Takebe e i colleghi hanno progettato un altro sistema per somministrare l'ossigeno; invece di insufflare ossigeno gassoso puro, hanno messo a punto un sistema liquido a base di perfluorochimici ossigenati. Si tratta di composti ben tollerati anche dall'uomo e che dunque potrebbero essere utilizzati in trial clinici senza particolari preoccupazioni.

In un successivo esperimento gli scienziati hanno lasciato topi, ratti e maiali in ambienti con concentrazioni molto basse ma non letali di ossigeno, alcuni dei quali muniti del sistema per la respirazione intestinale a base liquida. Gli animali col dispositivo EVA si muovevano più a lungo degli altri e il loro cuore riceveva il 10 percento di ossigeno in più rispetto agli animali non trattati, inoltre “la ventilazione liquida intestinale ha invertito il pallore e la pelle fredda e ha aumentato i livelli di ossigeno, senza produrre evidenti effetti collaterali”, hanno scritto gli scienziati in un comunicato stampa.

Credit: Istituto di ricerca, TMDU
in foto: Credit: Istituto di ricerca, TMDU

Alla luce di questi risultati promettenti, il prossimo passo è quello di approfondire ulteriormente gli esperimenti preclinici per gettare le basi dei primi test sull'uomo. Grazie al supporto dell'Agenzia giapponese per la ricerca e lo sviluppo medico per combattere la pandemia di COVID-19, spiegano gli scienziati, il percorso verso i primi trial clinici potrebbe essere abbastanza rapido. Anche perché questa ricerca potrebbe realmente tradursi in una terapia salvavita per i pazienti. “La recente pandemia di SARS-CoV-2 sta aumentando drasticamente la necessità clinica di ventilatori e polmoni artificiali, provocando una grave carenza di dispositivi disponibili e mettendo in pericolo la vita dei pazienti in tutto il mondo”, ha dichiarato il professor Takebe. “Il livello di ossigenazione arteriosa fornAttrito dal nostro sistema di ventilazione, se adattato per l'applicazione sull'uomo, è probabilmente sufficiente per trattare i pazienti con grave insufficienza respiratoria, fornendo potenzialmente un'ossigenazione salvavita”, ha aggiunto lo scienziato. I dettagli della ricerca “Mammalian enteral ventilation ameliorates respiratory failure” sono stati pubblicati sulla rivista scientifica Med.