Qué es el glicocálix, el poco conocido pero trascendental órgano que está en todo nuestro cuerpo

Por sorprendente que pueda parecer, todos nosotros, incluidos los más gélidos y duros, tenemos dentro un romántico sempiterno que día y noche nos acaricia y protege incansablemente hasta el más pequeño e íntimo de nuestros rincones, un desconocido para la mayoría pero sin el cual no podríamos vivir: el glicocálix endotelial.

Detrás de estas dos palabras se encuentra un órgano cuya existencia fue confirmada en mamíferos poco antes de que el hombre llegara a la Luna.

Este órgano, en un adulto humano, pesa tanto como su cerebro: aproximadamente 1,4 kilogramos. Si se desplegara por completo, cubriría tres canchas de baloncesto.

Lo que lo diferencia de otros órganos es que no se encuentra en ningún lugar específico del cuerpo. Por el contrario, está en todas partes, en contacto directo con la sangre.

Es similar a una capa suave de terciopelo que cubre internamente todas las arterias y venas del cuerpo, desde las más grandes hasta los microcapilares (vasos sanguíneos) más diminutos.

El grueso de este abrigo de terciopelo que todos llevamos dentro oscila entre una milésima y una diez milésima parte de un milímetro (entre 0,1 y 1,0 micrómetros).

Misiones cruciales

Pero no se dejen engañar por su tamaño. Aunque pueda parecer una nimiedad como para considerarlo un órgano vital, el glicocálix endotelial cumple diversas misiones de importancia crucial.

En primer lugar, hace de barrera selectiva dejando pasar solo ciertas moléculas desde la sangre hacia el resto del cuerpo y nos protege contra la pérdida de fluidos (edemas).

También sirve de capa lubricante para transportar los glóbulos rojos. En el caso de los microcapilares es especialmente importante, ya que su apertura puede ser menor que el tamaño del propio glóbulo rojo.

Además, previene la erosión de las paredes de las venas y las arterias y evita, en gran medida, que otras partículas que fluyen por la sangre se adhieran, provocando coágulos y obstrucciones. Por otra parte, mediante la captura de ciertas moléculas, controla la aparición de trombosis, inflamaciones y estrés oxidativo.

Otra función esencial del glicocálix es enviar información al exterior de las células que forman parte de las paredes de los vasos sanguíneos (endotelios), para que modifiquen su forma, tamaño y otras propiedades. Esto lo consigue a través de las fuerzas que ejerce la sangre sobre él.

Así el transporte de la sangre es el óptimo en todo momento y circunstancia. Además, el glicocálix también interviene en la regulación del crecimiento y la migración de estas células endoteliales a lo largo del cuerpo.

Enfermedades ligadas a su ausencia

El papel vital del glicocálix se pone de manifiesto cuando este recubrimiento desaparece en parte o totalmente. Cuando esto sucede, la arteriosclerosis (acumulación de grasas, colesterol y otras sustancias dentro de las arterias y sobre sus paredes) se inicia rápidamente y las placas de ateroma bloquean con rapidez el paso de la sangre.

También se ha relacionado su pérdida con los ictus cerebrales, la hipertensión, la preeclampsia y las infecciones bacterianas más graves.

Algunas bacterias producen toxinas que deterioran el glicocálix como estrategia para poder campar a sus anchas por todos y cada uno de los rincones del cuerpo humano.

Investigaciones hechas en 2019 han constatado que, en el caso de contraer la malaria, si el glicocálix se deteriora, las probabilidades del paciente de sobrevivir disminuyen de manera drástica.

Por otro lado, el glicocálix juega un papel muy importante en el crecimiento y la migración de las células tumorales (metástasis), según estudios recientes.

Asimismo, indicios muy sólidos apuntan que muchas de las complicaciones que van apareciendo en el tiempo con la diabetes provienen del hecho de que la enfermedad deteriora significativamente el glicocálix de los microcapilares.

Algunos ejemplos de ello son las lesiones oculares que pueden acabar en ceguera, lesiones en riñones, lesiones en los nervios y pequeños vasos que pueden conducir al pie diabético y a la gangrena.

Desconocido y vital a partes iguales

Así, el glicocálix se ha convertido en una diana terapéutica a tener en cuenta en investigaciones dirigidas a curar o aliviar las complicaciones de ciertas enfermedades que fustigan a la humanidad.

Pero, a pesar del interés generado, el gran problema es que, 55 años después del descubrimiento de glicocálix en los mamíferos, sigue siendo un gran desconocido en muchos aspectos.

El menosprecio inicial a su importancia, su fragilidad, su pequeño tamaño y el hecho de que observarlo en acción es muy difícil en estudios en vivo son factores que han contribuido a que hoy en día existan lagunas de conocimiento muy importantes sobre su funcionamiento.

Tampoco conocemos los mecanismos asociados a su enfermedad y cómo provoca disrupciones en el resto del cuerpo.

Estas deficiencias hacen que los avances médicos que se producen sean más el resultado del lento proceso de aprendizaje por ensayo y error que una investigación estimulada por una comprensión fundamental de este órgano tan complejo.

Sin duda, conocer mejor cómo funciona el complejo glicocálix contribuiría a acelerar de manera sustancial los avances médicos.

Observación del glicocálix por simulación computacional

En la Universidad de Baleares (UIB), en nuestro grupo de investigación de Física Computacional Avanzada nos hemos propuesto mejorar el conocimiento que se tiene sobre el glicocálix y las enfermedades asociadas.

Dada la dificultad de estudiar y extraer conclusiones de estudios en vivo, hemos decidido dirigir el problema mediante simulaciones numéricas.

Estas permitirían modelar con gran detalle cómo se comporta el glicocálix cuando está sometido al paso de un fluido similar a la sangre.

Para conseguir este detallado modelo hecho por simulación computacional del glicocálix, lo primero que hay que hacer es idear y construir nuevos algoritmos.

El objetivo es poder simular en un tiempo razonable estos sistemas tan grandes y complicados, con todo el detalle necesario para obtener resultados fidedignos y cuantitativos.

Esta ha sido la primera tarea llevada a cabo en nuestro proyecto GLICOSIM: hemos conseguido las herramientas computacionales necesarias, que en breve estarán también a disposición de otros grupos interesados, y con la ayuda de estas estamos investigando con detalle dos fenómenos básicos pero escasamente entendidos.

El primero es cómo el glicocálix modifica las propiedades de los fluidos y glóbulos rojos que circulan por el interior de los microcapilares.

El segundo, el rol del glicocálix en el inicio de la formación de depósitos obstructivos en los microcapilares.

Son solo algunos pasos hacia el entendimiento total del glicocálix, pero que sin duda nos acercarán a todos de manera firme hacia el objetivo final.

Joan Josep Cerdà Pino es profesor en el Departamento de Física de la UIB, Universidad de Baleares; Antonio Cerrato Casado es profesor ayudante, y Doctor en Física de la Universidad de Baleares; Carles Bona Casas es profesor contratado y Doctor en Mecánica de Fluidos, Universidad de Baleares; Joan Masso es profesor de Física Teórica y Director del grupo ACP (Física Computacional Avanzada), Universidad de Baleares.