Dextrano

Dextrano es un glucano complejo ramificado (polisacárido derivado de la condensación de la glucosa), originalmente derivado del vino. La IUPAC define los dextranos como "poli-α-D-glucósidos ramificados de origen microbiano que tienen enlaces glicosídicos predominantemente C-1 → C-6". Las cadenas de dextrano tienen longitudes variables (de 3 a 2000 kilodaltons).

La cadena principal del polímero consta de enlaces glicosídicos α-1,6 entre monómeros de glucosa, con ramificaciones a partir de enlaces α-1,3. Esta ramificación característica distingue un dextrano de una dextrina, que es un polímero de glucosa de cadena lineal unido por enlaces α-1,4 o α-1,6.

Ocurrencia

El dextrano fue descubierto por Louis Pasteur como un producto microbiano en el vino, pero la producción en masa sólo fue posible después del desarrollo por parte de Allene Jeanes de un proceso que utiliza bacterias. La placa dental es rica en dextranos. El dextrano es un contaminante que complica la refinación del azúcar porque eleva la viscosidad de las soluciones de sacarosa y contamina las tuberías.

El dextrano ahora se produce a partir de sacarosa por ciertas bacterias del ácido láctico de la familia lactobacillus. Las especies incluyen Leuconostoc mesenteroides y Streptococcus mutans. La estructura del dextrano producido depende no sólo de la familia y especie de la bacteria sino también de la cepa. Se separan mediante precipitación fraccionada de extractos libres de proteínas utilizando etanol. Algunas bacterias coproducen fructanos, lo que puede complicar el aislamiento de los dextranos.

Usos

Dextran 70 está en la Lista Modelo de Medicamentos Esenciales de la OMS, los medicamentos más importantes necesarios en un sistema de salud.

En medicina se utiliza como antitrombótico (antiplaquetario), para reducir la viscosidad de la sangre y como expansor de volumen en la hipovolemia.

Microcirugía

Estos agentes son utilizados comúnmente por los microcirujanos para disminuir la trombosis vascular. El efecto antitrombótico del dextrano está mediado por su unión a eritrocitos, plaquetas y endotelio vascular, aumentando su electronegatividad y reduciendo así la agregación de eritrocitos y la adhesividad plaquetaria. Los dextranos también reducen el factor VIII-Ag Von Willebrand, disminuyendo así la función plaquetaria. Los coágulos formados después de la administración de dextranos se lisan más fácilmente debido a una estructura alterada del trombo (plaquetas distribuidas más uniformemente con fibrina más gruesa). Al inhibir la antiplasmina α-2, el dextrano actúa como activador del plasminógeno, por lo que posee características trombolíticas.

Fuera de estas características, los dextranos más grandes, que no salen de los vasos, son agentes osmóticos potentes y, por lo tanto, se han utilizado con urgencia para tratar la hipovolemia. La hemodilución causada por la expansión de volumen con el uso de dextrano mejora el flujo sanguíneo, mejorando así aún más la permeabilidad de las microanastomosis y reduciendo la trombosis. Aún así, no se ha detectado ninguna diferencia en la eficacia antitrombótica en comparación con la administración intraarterial e intravenosa de dextrano.

Los dextranos están disponibles en múltiples pesos moleculares que van desde 3 kDa a 2 MDa. Los dextranos más grandes (>60 000 Da) se excretan deficientemente del riñón, por lo que permanecen en la sangre durante semanas hasta que se metabolizan. En consecuencia, tienen efectos antitrombóticos y coloidales prolongados. En esta familia, el dextrano-40 (PM: 40.000 Da) ha sido el miembro más popular para la terapia anticoagulante. Cerca del 70% del dextrano-40 se excreta en la orina dentro de las primeras 24 horas después de la infusión intravenosa, mientras que el 30% restante se retiene durante varios días más.

Otros usos médicos

• Dextran se utiliza en algunas gotas oculares como lubricante. y en ciertos fluidos intravenosos para solubilizar otros factores, como el hierro (en una solución conocida como Iron Dextran).
• Soluciones intravenosas con función de dextran como ampliadores de volumen y medios de nutrición parenteral. Tal solución proporciona un fluido osmoticamente neutro que una vez en el cuerpo es digerido por las células en glucosa y agua libre. Se utiliza ocasionalmente para reemplazar la sangre perdida en situaciones de emergencia, cuando la sangre de reemplazo no está disponible, pero debe usarse con precaución ya que no proporciona electrolitos necesarios y puede causar hiponatremia u otros trastornos electrolíticos.
• Dextran también aumenta los niveles de azúcar en sangre.
• Dextran se puede utilizar en un ATPS para PEGylation

Usos de laboratorio

• Dextran se utiliza en la técnica de estrés osmótico para aplicar presión osmótica a las moléculas biológicas.
• También se utiliza en algunas matrices de cromatografía de tamaño-exclusión; un ejemplo es Sephadex.
• Dextran también se ha utilizado en forma de cuentas para ayudar en aplicaciones de bioreactor.
• Dextran ha sido utilizado como agente de inmovilización en biosensores.
• Dextran se une preferentemente a los endosomas tempranos; el dextran fluorescente-etiquetado se puede utilizar para visualizar estos endosomes bajo un microscopio.
• Dextran se puede utilizar como un revestimiento estabilizador para proteger las nanopartículas metálicas de la oxidación y mejorar la biocompatibilidad.
• Dextran junto con una molécula fluorescente como el isothiocyanato de fluoresceina se puede utilizar para crear gradientes de concentración de moléculas difusibles para la imagen y permitir la caracterización posterior de la pendiente gradiente.
• Las soluciones de dextran fluorescentemente etiquetados pueden ser perfumadas a través de buques diseñados para analizar la permeabilidad vascular
• Dextran se utiliza para hacer microcarriers para la cultura de las células industriales
• Sulfato de dextran sodio administrado oralmente se utiliza para inducir colitis en modelos animales de enfermedad inflamatoria intestinal.

Efectos secundarios

Aunque relativamente pocos efectos secundarios están asociados con el uso de dextrano, estos efectos secundarios pueden ser muy graves. Estos incluyen anafilaxia, sobrecarga de volumen, edema pulmonar, edema cerebral o disfunción plaquetaria.

Una complicación poco común pero significativa del efecto osmótico del dextrano es la lesión renal aguda. La patogénesis de esta insuficiencia renal es objeto de muchos debates, siendo el efecto tóxico directo sobre los túbulos y glomérulos versus la hiperviscosidad intraluminal algunos de los mecanismos propuestos. Los pacientes con antecedentes de diabetes mellitus, enfermedad renal crónica o trastornos vasculares corren mayor riesgo. Brooks y otros recomiendan evitar la terapia con dextrano en pacientes con enfermedad renal crónica.

Investigación

Se han realizado esfuerzos para desarrollar polímeros de dextrano modificados. Uno de ellos tiene grupos hidroxilo modificados con acetal. Es insoluble en agua, pero soluble en disolventes orgánicos. Esto permite procesarlo de la misma manera que muchos poliésteres, como el poli(ácido láctico-co-glicólico), mediante procesos como la evaporación y la emulsión de disolventes. El dextrano acetalado es estructuralmente diferente del dextrano acetilado. Hasta 2017 se habían explorado varios usos para la administración de fármacos in vitro y algunos se habían probado en modelos animales.