- Conceptos
generales - Regeneración
miocárdica - Cardiomioplastía
celular - Angiogénesis
terapéutica miocárdica - Conclusiones
- Bibliografía
Disponer en el laboratorio de
células
capaces de diferenciarse – o sea, formar los diferentes tejidos del
organismo – fue un problema que ha desvelado a los
científicos durante años. Finalmente, en 1998, los
investigadores norteamericanos James Thomson y John Gearhart
anunciaron que podían hacer crecer en el laboratorio
Células Troncales – o Progenitoras, también
denominadas Madres – de origen humano. Se abrió
así la puerta al diseño
de nuevas estrategias
terapéuticas médicas, y contribuir a una mayor
eficacia en
los tratamientos y el trasplante de órganos.
2.1. DE LA TOTIPOTENCIALIDAD A LA
ESPECIALIZACIÓN
La célula
huevo -o cigoto- producto de la
fecundación, es Totipotencial, o sea que es
capaz de generar por sí misma un individuo.
Cuando el cigoto llega al estadio Bicelular –es decir que
se duplicó una vez-, cada una de estas células
puede potencialmente formar un feto.
Aproximadamente cuatro días después de la
fecundación, las células que se han dividido por
mitosis,
produjeron un aumento del número de células y una
reducción de su tamaño, ya que el volumen total del
embrión sigue siendo la del cigoto. Éstas
células se denominan Blastómeras, y
comienzan a especializarse. Cuando el embrión esta formado
por aproximadamente 16 células se llega al estadio de
mórula, a partir de esta etapa,
las células que constituyen el macizo celular
interno darán origen al embrión propiamente dicho,
mientras que la capa celular circundante contribuirá a la
formación de la placenta.
Las blastómeras del macizo celular interno poseen
la capacidad de generar todos y cada unos de los Tejidos y
órganos del individuo en formación –o sea,
que son Células Troncales, Madres o
Progenitoras– pero no pueden formar todos los tipos
celulares necesarios para el desarrollo
fetal, como la placenta. Como su potencial no es total (no son
Totipotenciales) se las denomina Pluripotentes (cuadros
1-2).
A medida que éstas células Pluripotentes
se van dividiendo y diferenciando van perdiendo Potencialidad
evolutiva, esto es, la capacidad de generar muchos tejidos
diferentes, cuando alcanzan el máximo grado de
diferenciación quedan circunscriptas a formar un
único tipo celular. Por ejemplo, en la tercera semana del
desarrollo
embrionario humano ocurre el proceso de
Gastrulación, durante el cual se forman las tres
Capas Germinativas –el Endodermo, el
Mesodermo y el Ectodermo. A partir de este momento,
y siempre en condiciones normales, las células
endodérmicas solo formarán tejidos de ese origen,
ya que no tiene la potencialidad de producir tejido
mesodérmico o ectodérmico. Éstas
células progenitoras mas especializadas son denominadas
Células Multipotentes.
Un grupo de
células Multipotentes son aquellas que se ubican en la
médula Ósea (figuras 1 – 2), y que
darán origen a los glóbulos rojos, blancos, y a las
plaquetas; son las Células Progenitoras
Sanguíneas.
Al finalizar el desarrollo embrionario, algunas
células conservan Potencialidad evolutiva, forman parte
del tejido al cual dan origen, y son Multipotentes, se las
denomina Stem Cell o Células Troncales,
Progenitoras o Células Madre Adultas, para
diferenciarlas de las que se encuentran en tejidos
embrionarios.
Hasta hace poco se consideraba que las células
progenitoras presentes en tejidos adultos –tales como las
sanguíneas o las neurales- estaban restringidas a dicho
tejido. Existen actualmente importantes evidencias que
demuestran que células progenitoras adultas obtenidas de
un tejido pueden contribuir a formar un tipo celular diferente
cuando son expuestas a factores ambientales apropiados (es decir
que son pluripotenciales).
Es importante destacar que para que una célula
madre pueda considerarse pluripotencial tiene que cumplir con las
siguientes condiciones:
- Una única célula debe ser capaz de
diferenciarse en células especializadas procedentes de
cualquier capa embrionaria; - Demostrar la funcionalidad in vitro e in vivo
de las células de las células en las que se ha
diferenciado y, finalmente - Que se produzca un asentamiento claro y persistente
de estas células en el tejido diana, tanto en presencia
como en ausencia de daño
en los tejidos en los cuales se injerta.
Se sabe que las Células Progenitoras Embrionarias
(Stem Cell Embrionarias) tienen mayor potencialidad para
dividirse y diferenciarse que las Células progenitoras
Adultas (Stem Cell Adultas). Sin embargo, las
células embrionarias presentan dos inconvenientes
fundamentales para ser útiles en medicina: por
un lado deben obtenerse de embriones humanos, lo que origina
conflictos
éticos y, por el otro, éstas células tienden
a diferenciarse espontáneamente en todos los tipos de
tejidos, lo que hace necesario aprender cómo hacer para
que se diferencie solo en un tipo celular deseado.
Las Células Progenitoras de la mayoría de
los tejidos de los mamíferos se replican y se diferencian por
mecanismos asimétricos: cada célula progenitora
origina otra célula progenitora y una célula hija
diferenciada.
Durante la división asimétrica las
células hijas adquieren diferentes potenciales de
desarrollo por la segregación desigual de factores
citoplasmáticos o por influencias diferenciales del medio.
Los denominados Factores de Transcripción (FT)
–proteínas
que interactúan con el ADN presente en
los cromosomas de
la
célula- regulan las divisiones asimétricas de
las células progenitoras. Cada linaje es controlado por
una combinación única de FT.
Se sabe que existe una compleja interrelación de
señales
entre las células progenitoras, sus hijas en
diferenciación, células vecinas y el nicho o
microambiente en el que se encuentran.(1)
2.2. CUÁLES SON LOS MECANISMOS INVOLUCRADOS EN
LA PLURIPOTENCIALIDAD?
Como ya se ha dicho, la existencia de Células
Madre Adultas o Stem Cell en diferentes tejidos,
hematopoyético, neuronal, epidérmico,
gastrointestinal, músculo esquelético,
músculo cardíaco, hígado, páncreas o
pulmón, no admite controversia, y actualmente se cuenta
con la evidencia de que éstas células no solo
pueden generar células maduras de dicho tejido al que
pertenecen sino también tejidos derivados de otras capas
embrionarias, cuyo caso mas típico es el de las células
Madre Hematopoyéticas capaces de diferenciarse en
tejidos como hepatocitos, músculo cardíaco,
endotelio, o en tejidos derivados de las tres capas embrionarias.
Este fenómeno es llamado Versatilidad o Capacidad
de Transdiferenciación de las células
madre adultas. Pero cuando son trasplantadas células madre
adultas, los mecanismos involucrados (figura 4) en la
diferenciación de estas células no son tan claros,
existiendo actualmente cuatro hipótesis (7-10):
- La mayor parte de los estudios publicados hasta el
momento, a excepción del trabajo de
Verfaillie, no han sido capaces de demostrar a nivel Clonal
(una célula que de origen a dos poblaciones de
células diferentes) la pluripotencialidad, lo que
podría hablar de una heterogeneidad de la población celular estudiada, cada una con
una potencialidad diferente; - Procesos de Fusión
entre las células madre trasplantadas y las
células residentes, lo que suele acompañarse de
la formación de células con
características de ambas poblaciones, y generalmente con
doble dotación cromosómica; - Desdiferenciación de las células madre
en células de distinta estirpe - Persistencia en el organismo adulto de células
madre indiferenciadas remanentes de tejido embrionario con
capacidad pluripotencial.
3.1. CONCEPTOS GENERALES
La posibilidad de inducir el desarrollo de
cardiomiocitos en el corazón
adulto se ha considerado una estrategia
prometedora en el tratamiento de enfermedades como la
insuficiencia cardiaca, la hipertrofia o la cardiopatía
isquémica (3).
El concepto
clásico que se ha mantenido a lo largo de muchos
años sobre la incapacidad del corazón adulto para
renovar sus células debe ser revisado a la vista de los
resultados que se están obteniendo en diferentes modelos
experimentales (24).
Los cardiomiocitos se generan a partir de un precursor
celular que se divide y da lugar a grupos de
células del mismo tipo. Durante la vida fetal, esta s
células empiezan a diferenciarse y aparecen en su
citoplasma las miofibrillas contráctiles. Estos
cardiomiocitos fetales contráctiles conservan
todavía la capacidad de dividirse a pesar de encontrarse
en un estado
diferenciado y, en el caso de los seres humanos, esta capacidad
se mantiene hasta los 3 – 4 meses de vida postnatal. Se
supone que a los pocos meses del nacimiento ya poseemos el
número máximo de miocitos cardiacos que podemos
llegar a tener, y que a partir de este momento las células
que se pierdan ya no van a poder ser
reemplazadas, lo que conduce a una disminución progresiva
de su número hasta la muerte.
Éste es el modelo de
crecimiento que se ha considerado válido para las
células musculares cardíacas y para las neuronas
del sistema nervioso
central. Este concepto del corazón como órgano
no regenerativo está basado en observaciones superficiales
y no esta de acuerdo con los datos
recientemente obtenidos en animales
experimentales y en humanos, los que demuestran que el
corazón es un órgano en regeneración
continua (2), que aumenta la producción de nuevas células
musculares en respuesta a diferentes estímulos
fisiológicos y patológicos.
Desde hace varios años se piensa que existe una
débil capacidad de proliferación de los miocitos en
el corazón postnatal. Los cardiomiocitos en mitosis
representan aproximadamente 14 x 106 células en
el corazón normal, que se multiplican por 10 en el caso de
un infarto agudo
de miocardio. Se ha calculado que en el ventrículo
izquierdo de un hombre de 45
años hay aproximadamente 5,5 x 109 miocitos
cardiacos con un índice mitótico de 14 x
106 células; esto significa que 81.000
células están en mitosis en un momento dado. Las
mitosis duran aproximadamente entre media y una hora y anualmente
se producen un número importante de nuevos cardiomiocitos.
Esta situación implica que de por sí el infarto
agudo de miocardio trae aparejada una proliferación de
miocitos en el área circundante.
Cuando el miocardio requiere un aumento en su capacidad
contráctil puede satisfacer esta demanda
incrementando el número de sarcómeros en las
células existentes (hipertrofia), produciendo nuevos
cardiomiocitos (hiperplasia) o una combinación de ambos.
Los estímulos para que se produzca un crecimiento celular
en forma hipertrófica o hiperplásica están
muy relacionados.
La hipertrofia es un aumento del tamaño celular y
es responsable de la mayor parte del crecimiento normal del
corazón durante el desarrollo del individuo. El
estímulo que provoca este crecimiento hipertrófico
es el aumento de la tensión de la membrana celular, es
decir, el estiramiento mecánico de su pared (que puede
tener lugar durante el ejercicio o en respuesta a una hipertensión arterial leve) lo que, a su
vez, desencadena una serie de respuestas bioquímicas:
expresión de una batería de genes capaces de
responder muy rápidamente, los protooncogenes, que
estimulan la transcripción de genes de la
contracción. Todo este proceso conduce al crecimiento
celular y a la hipertrofia cardiaca. Si el estímulo
mecánico sobre la pared celular se incrementa aún
más, la contractilidad disminuye y se produce una
alteración del metabolismo
del calcio, que acaba por inducir la muerte
celular.
La conexión bioquímica
para trasladar el mensaje desde la membrana al núcleo
celular la efectúa la angiotensina, ésta a su vez
induce la expresión de una batería de
protooncogenes.
La estimulación del receptor de la angiotensina,
tanto el de tipo I como del tipo II, induce un aumento del calcio
citoplasmático que, a su vez, produce la activación
de una molécula denominada calcineurina, ésta
desfosforila una factor citoplasmático de
transcripción llamado NF-AT (factor nuclear de linfocitos
T activados) y éste factor desfosforilado se transloca al
núcleo y facilita la transcripción de los genes
involucrados en la respuesta hipertrófica.
El calcio citoplasmático es el mensajero que
actúa como intermediario entre la angiotensina y la
calcineurina. El calcio es una molécula clave en el
tráfico de señales intracelulares y su incremento
puede poner en marcha numerosas cadenas metabólicas, entre
ellas la activación de la apoptosis (mediante la inducción de la expresión del gen de
la proteína p53). Este gen representa un punto de
convergencia de muchos estímulos proapoptóticos y
su función
consiste en proteger a la célula contra la
neoplasia.
En el proceso de desarrollo fisiológico del
corazón, desde el momento del nacimiento hasta que se
alcanza la edad adulta, existe un equilibrio
entre los estímulos que promueven el crecimiento en
tamaño de los miocitos y los que pueden conducir a la
muerte celular programada y la necrosis. Diversos estudios
refuerzan este concepto, y el hecho de que determinados procesos
patológicos puedan provocar la muerte de miocitos y otras
células cardiacas de forma tan importante pone en
cuestión el concepto de que el miocardio no presenta
recambio celular, y de que las células que existen poco
después de nacer son las que se mantendrán a lo
largo de la vida del individuo. Los datos que se han obtenido
usando modelos animales sobre la tasa de muerte celular y el
número total de células que configuran la masa
ventricular apoyan la hipótesis de un
recambio activo entre los miocitos cardíacos.
Estos datos son incompatibles con el concepto
clásico que se ha mantenido hasta nuestros días
sobre el bloqueo del ciclo celular en miocitos del
corazón adulto.
El responsable del bloqueo del ciclo celular es un
antioncogén conocido como la proteína del
retinoblastoma, cuando esta molécula interacciona
con los factores de transcripción específicos que
encajan en su estructura el
ciclo celular se detiene.
Por el contrario, cuando la proteína del
retinoblastoma está inactivada porque la hendidura que
interacciona con los factores de transcripción no puede
utilizarse porque esta fosforilada, se sigue produciendo
división celular.
En modelos animales, el análisis de las proteínas que se
expresan en el desarrollo fetal ha revelado que no se detecta la
proteína del retinoblastoma y que, en su lugar, se expresa
la proteína p107, implicada de manera directa en la
diferenciación celular. Es decir, que durante la vida
fetal el corazón tiene miocitos capaces de diferenciarse
gracias a la presencia de la p107, que es muy abundante en esta
etapa, pero son células que no tienen todavía
bloqueado su ciclo celular por la ausencia de la proteína
del retinoblastoma. La hipótesis es que en el
corazón adulto persiste un número residual de
células que mantiene estas características fetales
en su patrón de expresión proteica. Esta idea se
halla documentada experimentalmente, y los resultados han
demostrado, una vez más, que los miocitos cardiacos
adultos se reproducen y que su tasa de división celular es
mayor cuanto más viejo es el animal. Resultados demuestran
que en el plazo de 4 – 6 meses se reemplazan
aproximadamente una tercera parte de las células
cardíacas, lo que significa que en 2 – 3 años
se regenera el órgano completo.
3.2. INDUCCION DEL DESARROLLO DE
CARDIOMIOCITOS
La regeneración miocárdica como
alternativa al trasplante es una idea que se desarrolló a
partir de un trabajo pionero del grupo de Cossu (18). En este
trabajo se utilizaron ratones a los que se había eliminado
por completo las células de la médula ósea
por irradiación, en su lugar se trasplantaron
células enzimáticamente marcadas procedentes de la
médula ósea de ratones transgénicos. De
manera sorprendente, estos animales trasplantados presentaron
fibras musculares esqueléticas que procedían del
animal donador. Este hallazgo histológico se produjo en
todos los músculos esqueléticos del animal
receptor.
A partir de estas observaciones distintos grupos de
investigación han introducido las
células madre de raton en animales consanguíneos
que han sufrido un infarto de miocardio (figura 3). Los
resultados obtenidos en los cortes histológicos demuestran
que en la zona de miocardio infartado puede regenerarse a partir
de éstas células madre. Cuando las células
se introducen en el borde de la zona de necrosis es posible
obtener un crecimiento en continuidad con el tejido normal que
reemplaza la zona necrótica en el plazo de 2 semanas.
Además, no solo regeneran los cardiomiocitos, sino
también las células endoteliales y las
células musculares lisas. Estos animales presentaron una
mejoría significativa de su función
ventricular.
De la misma manera, se cuenta con la evidencia que en
los seres humanos los cardiomiocitos se dividen luego de un
infarto de miocardio. Todos los resultados indican que le
corazón adulto tiene una subpoblación de miocitos
que no han terminado su diferenciación; esos miocitos
sufren división mitótica nuclear luego de un
infarto. El número de miocitos en mitosis es
significativamente mayor en la zona lindante al infarto que en el
miocardio distante a él.
En animales en los que se les provoca enfermedad
coronaria, se demostró el incremento de la
replicación del DNA y el aumento de la actividad
mitótica miocítica, esta respuesta tiene un pico a
los 7 – 14 días luego de la oclusión
coronaria para decrecer posteriormente. Fenómeno similar
ocurre en seres humanos, sugiriéndose que en la
insuficiencia cardiaca crónica se afecta progresivamente
la actividad mitótica cuando la causa es el infarto de
miocardio.(3)
Esta proliferación celular puede originarse desde
cardiomiocitos residentes o desde Stem cells circulantes, luego
del infarto.
4.1. CONCEPTOS GENERALES
En contraste con otras enfermedades
cardiovasculares, la mortalidad y la morbilidad de la
Insuficiencia cardiaca congestiva no han descendido, a pesar de
los importantes progresos en los tratamientos
farmacológicos.
El objetivo del
tratamiento médico durante un infarto agudo de miocardio
es establecer la reperfusión y salvar la mayor cantidad
posible de miocardio, si ésta no es realizada
rápidamente, la Disfunción ventricular izquierda,
diastólica y luego sistólica, el remodelado
ventricular y finalmente la Insuficiencia cardiaca congestiva son
las consecuencias de la muerte de los cardiomiocitos, con
elevación de las presiones de llenado ventricular que
incrementan el estrés
parietal, y la consecuente liberación al medio de
neurohormonas y mediadores deletéreos.
Luego del infarto agudo de miocardio, el remodelado
ventricular es en parte determinado por la
neovascularización, al incremento de la apoptosis,
especialmente en el borde de la zona infartada, y la hipertrofia
de los cardiomiocitos marginales al infarto, éstos son
parte de los mecanismos adaptativos que tratan de compensar la
muerte de miocardio.
Aunque células derivadas de
cardiomiocitos residuales y células madre circulantes
pueden tener la capacidad de regenerar parte del miocardio (2),
su habilidad para minimizar los efectos deletéreos del
remodelado ventricular y recuperar función cardiaca son
limitadas. Por lo tanto, el próximo paso lógico
sería repoblar la escara necrótica
miocárdica con células Progenitoras o Stem Cell
(10) con la finalidad de regenerar cardiomiocitos y revertir el
remodelado ventricular, reestableciendo la contractilidad
regional miocárdica.
Actualmente existen tres áreas de
investigación en este campo:
- La utilización de mioblastos de músculo
esquelético, obtenidos mediante biopsia de tejido de
cuádriceps crural o bíceps braquial. Luego de
separadas las células por medios
físicos y químicos, son cultivadas con nutrientes
y estimuladores para lograr, al cabo de 7 a 30 días, una
cantidad suficiente para ser inoculadas. - La utilización de células madre de
médula ósea (stem cells de la literatura
inglesa). - El uso de factores quimiotácticos y
estimulantes para el crecimiento de células madre (stem
cell factor).
Estudios recientes han demostrado que el trasplante de
células cultivadas en el miocardio no viable ofrece una
nueva posibilidad de restauración de la disfunción
cardiaca, ya que se demostró que las células
implantadas sobreviven y proliferan dentro del corazón
nativo.
Una de las cuestiones pendientes es qué tipo de
células o qué combinación celular
serían apropiadas para la regeneración
miocárdica (7-8-10).
Tomando en cuenta situaciones no resueltas que incluyen
disponibilidad, problemas
inmunológicos derivados de su aplicación
clínica, potencialidad en la génesis tumoral de las
células producidas comercialmente por laboratorios de
biología
celular, y cuestiones éticas inherentes a su
utilización, las células mas empleadas en los
Cardioimplantes son:
- Células Musculares Esqueléticas, son
capaces de regenerarse después de una injuria debido a
la presencia de células satélites (mioblastos). Este tipo celular
es muy resistente a la isquemia, se multiplican después
de la injuria y presentan un alto poder para mitosis
múltiples. En su diferenciación terminal, los
mioblastos de músculo esquelético forman miotubos
multinucleados (proceso éste de Fusión) crucial
para el desarrollo de músculo esquelético y, en
el adulto, para la hipertrofia y el reparo
muscular. - Células de la Medula Ósea. Hay cuatro
líneas celulares que pueden aislarse de la medula
ósea:
- Células madre Hematopoyéticas
(HSC) - Células madre Mesenquimáticas
(MSC) - Células Progenitoras Adultas Multipotentes
(MAPC) - Células Progenitoras
Endoteliales
A su vez, las MSC (también llamadas
Células del estroma de la medula Ósea) son capaces
de dar múltiples líneas celulares.
- Células Madre en sangre
Periférica, son similares a las obtenidas por
aspiración de la Medula Ósea, éstas
células autólogas mononucleares pueden
movilizarse previamente por la
administración de citoquinas en forma de Factores
estimulantes de crecimiento (Ej., G-CSF o Granulocyte Colony-
Stimulating Factor), y por Estatinas. - Células Endoteliales Vasculares, pueden
recogerse de arterias o venas autólogas con el fin de
ser utilizadas para producir Angiogénesis y
Neovascularización. Esta posibilidad tiene la
ventaja de iniciar y promover angiogénesis, y producen
un extenso plexo capilar, pero no pueden promover la
formación de vasos suficiente para regenerar el
miocardio isquémico. La asociación de terapia
celular miogénica y angiogénica podría ser
beneficiosa, ya que la prevascularización de escaras
miocárdicas indudablemente debe mejorar las condiciones
locales para la sobrevida de las células implantadas
(Precondicionamiento).
El 50% de los casos practicados en el mundo responden al
empleo de
Células Madre de la Medula Ósea y el otro 50% al de
Mioblastos. Existen, sin embargo, diferencias cualitativas entre
miogénesis y angiogénesis; según el Dr. Juan
Carlos Chachques, uno de los precursores de la Terapia Celular,
del Hospital George Pompidou, de París, los mioblastos
regeneran el miocardio y reemplazan una cicatriz, que se
convierte en tejido viviente de tipo muscular. "La vía de
la miogénesis mejora la elasticidad de la
pared del ventrículo, disminuye la fibrosis y el
tamaño del infarto". Por su parte, las células
madre se diferencian en Angioblastos que producen neovasos,
"estos vasos ayudan a mejorar la zona intermedia entre el infarto
el área sana". Considera que la combinación de la
miogénesis y la angiogénesis será el camino
por el que avanzará la Terapia celular del
miocardio.
El máximo beneficio del transplante celular
sería en un corto período luego del infarto de
miocardio, pues, existen mecanismos endógenos de
reparación, en los que la inflamación y la hipoxia tisular estimulan
la liberación de mediadores (Figura 5) :
- Granulocyte colony – stimulating factor, que
movilizan a las células Madre desde la medula
ósea a la circulación; - Stem cell factor, que al igual que el anterior
movilizan a las células Madre desde la medula
ósea a la circulación; - Vascular endothelial growth factor (VEGF), estimula
la formación de neovasos, signo local crucial para el
reclutamiento de células progenitoras
desde la circulación, asistiendo a los mecanismos de
reparación miocárdicos; - Stromal cell – derived factor – 1, (SDF-1), que
también reclutan células progenitoras para
asistir a los mecanismos de reparación
miocárdicos.
Éstos mediadores, junto al incremento en la
permeabilidad vascular y a la expresión de
moléculas de adhesión locales, facilitarían
el anclaje de las células transplantadas.
4.2. SELECCION DEL PACIENTE PARA EL IMPLANTE
CELULAR
La indicación para el implante celular (tanto de
mioblastos como de stem cells) recae en pacientes con:
- Disfunción sistólica del VI con una Fey
≤ 40%, analizada por ecocardiografía y
ventriculografía radioisotópica - Cardiopatía isquémica, con antecedentes
de infarto de miocardio (tanto del ventrículo izquierdo
como del derecho), presencia de escaras aquinéticas y
disquinéticas, no viables, demostradas por diferentes
métodos.
Estas escaras no deben tener posibilidades de
revascularización. - Indicación concomitante de cirugía
coronaria en área remota (diferente del área
trasplantada) con evidencias de viabilidad e isquemia y
anatomía
coronaria NO pasible de angioplastía
percutánea. - Clase funcional II – III (NYHA)
- Espesor de la pared ventricular > 5 mm
- En cardiomiopatía dilatada de origen no
isquémico que son causas de insuficiencia cardiaca. La
cardiomioplastia celular puede mejorar la función
cardiaca, y las células implantadas poseen una mayor
sobrevida en el miocardio receptor, porque la irrigación
miocárdica en esta patología no está
significativamente deteriorada.
La inyección celular precoz, luego del infarto
puede beneficiar la formación de una escara fibrotica
amplia, sin embargo parece ser razonable realizar el implante
luego de que la reacción inflamatoria se halle en
retroceso.
4.3. QUÉ PACIENTES QUEDAN
EXCLUIDOS?
a. Los pacientes con enfermedades musculares
esqueléticas deben ser excluidos del implante de
mioblastos
b. Pacientes con historia de taquicardia
ventricular o fibrilación ventricular, así como
aquellos que tienen un cardiodesfibrilador implantado, o son
candidatos a su colocación deben evaluarse cuidadosamente
ya que el implante de células conlleva el riesgo de inducir
arritmias como potencial complicación
c. Infarto agudo de miocardio < 4 semanas
d. Deben excluirse pacientes que cursen enfermedad
infecciosa activa, pruebas de
enfermedad viral (+), como Ej., HIV, HVB, HVC
e. Enfermedades graves neoplásicas
f. Mujeres embarazadas
4.4. EL TRASPLANTE CELULAR DE MIOBLASTOS
ESQUELETICOS
La mejoría de la función miocárdica
observada experimentalmente en ratones, llevó al grupo
francés dirigido por Philipe Menasché a iniciar su
experiencia clínica en seres humanos (5), así el
15/6/2000 realizaron el primer implante celular en un hombre de
72 años en insuficiencia
cardíaca postinfarto alejado. El implante se
realizó al mismo tiempo que la
cirugía de revascularización de miocardio en
áreas alejadas, logrando la activación
contráctil y metabólica, con mejora de la Fey y de
la clase
funcional.
Se cumplen desde entonces, en todo el mundo, estudios en
fase I con resultados muy alentadores. Basado en estos estudios,
a fines del 2002 se inició un Estudio multicéntrico
randomizado en Fase II (MAGIC, Myoblast Autologous Grafting in
Ischemic Cardiomyopaty) que aportará conclusiones muy
importantes.
4.4.1. METODOLOGÍA DEL IMPLANTE DE MIOBLASTOS
ESQUELÉTICOS (9)
4.4.1.1. BIOPSIA MUSCULAR
Para el procedimiento de
cultivo se extraen 600 ml de suero autologo, la ½ antes de
efectuar la biopsia.
Se obtiene una muestra para
biopsia de 10 a 15 gramos de músculo esquelético
del muslo (músculo vasto lateral) bajo anestesia local. Se
fragmenta la muestra y se traslada en medio de
preservación al laboratorio de Cultivo, para
análisis histológico de la muestra.
Los mioblastos provienen del músculo
esquelético y se denominan también
Células Satélites, son de fácil
multiplicación y las más estudiadas. Ubicadas en la
membrana basal en carácter latente, hasta que un
estímulo hace disparar su replicación. Estos se
hallan en línea celular que se extiende desde la
célula mesodérmica indiferenciada hasta las
células diferenciadas cardiacas, esqueléticas y de
músculo liso. Son células resistentes a la
isquemia, lo que permite su crecimiento y multiplicación
en un medio óptimo de nutrición.
4.4.1.2. PROCESO DE CULTIVO
Decontaminación de la muestra con concentraciones
crecientes de antibióticos,
separación de tejidos aledaños,
digestión enzimática del macerado con
enzimas
(colagenasa, tripsina),
filtración y centrifugación,
resuspensión del remanente en medio de
crecimiento con 10 – 20% de suero
autólogo,
sembrado e incubación a 37ºC en
cámaras húmedas con 5% de
CO2,
expansiones necesarias hasta llegar a 200 millones de
células,
tiempo de cultivo de 3 a 4 semanas.
El día del implante se recolectan mioblastos y se
resuspenden en una solución de ClNa y Albúmina
recombinante al 0,5%.
Ensayos microbiológicos e identificación
cualitativa y cuantitativa de mioblastos,
y su traslado a una temperatura de
4ºC.
Los cultivos celulares en suero autologo, evitan la
fijación de proteínas animales en la superficie
celular (que ocurría cuando se utilizaba suero bovino) y
que actuaba como antígeno produciendo efectos adversos
(fibrosis, circuitos de
reentrada, arritmias graves), además se evita el riesgo de
la
contaminación con priones, virus y zoonosis.
4.4.1.3. VIAS DE ABORDAJE PARA EL IMPLANTE DE
MIOBLASTOS
La mortalidad celular que sigue a un implante, parece
ser muy importante cuando se colocan en el centro de una escara
altamente fibrotica (baja disponibilidad de nutrientes y oxígeno).
El implante se realiza en las áreas
periféricas de las escaras (zonas intermedias entre tejido
normal y fibrótico).
La impregnación con amiodarona tres semanas antes
del implante previene la aparición de
arritmias.
La corticoterapia perioperatoria se utiliza para
controlar un proceso inflamatorio excesivo.
Las siguientes son las técnicas
aplicadas para el implante (figura 6):
- INTRAMIOCARDICO, sea por vía EPICARDICA
(quirúrgico durante la cirugía de
revascularización, o por
toracoscopía);
ENDOVENTRICULAR, por cateterismo, utilizando como
guía del procedimiento el Mapeo ventricular
electromecánico 3D (Catéter Percutáneo
NOGA System), o la Fluoroscopia biplana y guía
ultrasónica.
- INTRAVASCULAR, que puede ser
INTRACORONARIA,
INTRAVENOSA CORONARIA,
INTRAVENOSA SISTÉMICA.
4.4.1.4. SEGUIMIENTO
Los estudios realizados para comparar la motilidad
regional entre el preoperatorio y el postoperatorio se realizan
con Ecocardiografía Colorkinesis a los 90 días del
implante, y con un seguimiento promedio de 9 ±
meses.
Se utilizan también la Ventriculografía
radioisotópica y la Resonancia Magnética
Nuclear.
4.4.1.5. RESULTADOS
Los estudios ecocardiográficos demostraron una
mejoría en el índice de motilidad parietal, una
reducción significativa del tamaño de la escara del
infarto, mayor engrosamiento sistólico de los segmentos
implantados.
La Ventriculografía radioisotópica ha
demostrado un incremento en la fracción de eyección
del ventrículo izquierdo.
Las pruebas de viabilidad del miocardio demostraron
áreas nodulares de regeneración.
Los pacientes lograron una mejoría de la clase
funcional (NYHA).
4.4.1.6. MECANISMOS DE ACCIÓN
Varios factores, en forma directa o indirecta,
contribuyen a lograr beneficios estructurales y funcionales. El
implante de mioblastos incrementa la elasticidad regional y
modifica la matriz celular
con la finalidad de prevenir el remodelado ventricular,
contribuyendo a evitar el adelgazamiento de la escara y la
debilitación del ventrículo. Reducción del
tamaño y fibrosis de las escaras.
No se ha dilucidado aun el mecanismo que demuestre la
transmisión y propagación de los impulsos
eléctricos desde el corazón nativo a las
células implantadas, considerando al estímulo
mecánico de los cardiomiocitos circundantes el responsable
para producir la contracción.
4.5. TRANSPLANTE
DE STEM CELLS DE LA MEDULA ÓSEA y
CIRCULANTES
Entre los numerosos trabajos experimentales que avalan
su uso, cabe mencionar el de Orlic y Anversa (6), quienes
implantaron células madre de la médula ósea
que expresaba una proteína verde fluorescente que
permitía la identificación de sus progenies en
animales con infarto experimental. A los 9 días, los
autores observaron que el 68% del área miocárdica
afectada estaba ocupada por células con
características de cardiomiocitos, células
musculares lisas y células endoteliales, con una
mejoría concomitante de la función cardiaca.
Así demostraron que las células de la médula
ósea pueden generar miocardio de novo y reducir el
remodelado postinfarto.
La mayoría de los datos con que se cuenta acerca
del Transplante de Stem Cells en el infarto de miocardio surgen
de estudios preclínicos en animales, actualmente se
encuentran en marcha estudios clínicos randomizados,
particularmente, en nuestro país, el grupo del Dr.
Trainini JC, lleva adelante el implante de Mioblastos
esqueléticos y el transplante de Stem Cells de la
médula ósea (cresta ilíaca).
El implante de células de la médula
ósea movilizadas (células CD 133+),
protocolo basado
en la utilización de una subpoblación de
células de la médula ósea, las CD 133+, son
progenitoras presentes en pequeño porcentaje en la
médula humana, y con una tendencia a diferenciarse en
verdaderos hemangioblastos y células
musculares.
Las células que expresan el antígeno de
superficie AC 133 son ricas en progenitores de angioblastos y
pueden ser aisladas por biopsia de la médula ósea o
movilizadas de la sangre periférica con G-CSF (factor
estimulante de colonias de granulocitos).
El modo de implante de las Stem Cells es similar al de
los mioblastos esqueléticos, con una mayor tendencia a la
vía Intracoronaria luego de su
angioplastía.
El seguimiento de los pacientes implantados es similar
también a los del grupo de mioblastos.
Los resultados obtenidos parecen ser mucho mas
alentadores debido a que no solos se diferencian en
cardiomiocitos, sino que también producen
neovascularización.
Se llevan a cabo estudios no solo con el implante de
stem cells en el postinfarto alejado, sino en el Infarto agudo de
miocardio, en el que se realiza una angioplastía primaria,
con la infusión intracoronaria (a los 4 – 8
días de la APTC) de células progenitoras
circulantes y de stem cells de la médula
ósea.
Así tenemos que, después de un año
de estudio del TOPCARE – AMI (Transplantation of Progenitor
Cells and Regeneration Enhancement in Acute Myocardial
Infarction) demostró el aumento de la regeneración
e incremento de la función miocardica en pacientes que
habían sufrido un infarto agudo de miocardio. Estos
resultados fueron publicados en el Journal of the American
College of Cardiology (septiembre del 2004).
El TOPCARE – AMI (15) investigó la seguridad,
factibilidad y
efectos potenciales en los parámetros de función
miocárdica tras la infusión intracoronaria de
Células Progenitoras Circulantes (CPC) ó
Células Progenitoras derivadas de la Médula
Ósea (BMC), en pacientes con infarto agudo de miocardio.
Un total de 59 pacientes fueron randomizados, asignados a recibir
CPC o BMC en la arteria coronaria responsable del infarto,
después de 4,9 ± 1,5 días de
sufrido.
La aplicación intracoronaria de las
Células Progenitoras o Stem Cells no incurrió en
nuevo daño miocárdico, pero un paciente
experimentó embolia distal luego de la terapia
celular.
Durante la fase hospitalaria, un paciente de cada grupo
desarrolló infarto de miocardio, y uno de ellos
falleció por Shock cardiogénico. No aparecieron
nuevos eventos
cardiovasculares, incluyendo arritmia ventricular o
síncope.
Por Ventriculografía a los 4 meses, se vio un
incremento significativo en la Fracción de
Eyección, y una significativa reducción en el
Volumen de Fin de sístole, sin diferencias entre los dos
grupos.
Por Resonancia Magnética Nuclear con contraste,
luego de un año del implante, se evidenció un
incremento en la Fracción de Eyección,
reducción del tamaño del infarto y ausencia de
hipertrofia reactiva (remodelado), sugiriendo la
regeneración funcional del ventrículo
infartado.
La infusión de células progenitoras (BMC o
CPC) es segura y factible en pacientes luego de un infarto de
miocardio, luego de realizárseles una Angioplastía
transcutánea con implante de Stent.
Se esperan los resultados de grandes estudios
randomizados doble ciego sobre la seguridad del implante de
células y de los efectos sobre el remodelado
ventricular.
Otro estudio recientemente finalizado, el BOOST
(transferencia Intracoronaria de Células Progenitoras de
la Médula Ósea luego del Infarto Agudo de
Miocardio), estudio clínico controlado randomizado (14),
en el que tomaron pacientes con síndrome coronario Agudo
con elevación del ST a los que se le efectuaron
Angioplastía Transcutánea (78 pacientes), se
randomizaron 60 de ellos y fueron asignados unos a Grupo Control (n=30)
quienes recibieron tratamiento óptimo postinfarto, y otros
al Grupo de Implante Celular (n=30) quienes también
recibieron óptimo tratamiento médico y
transferencia de células autólogas Progenitoras de
la Médula Ósea a los 4 – 8 días luego
de la intervención percutánea coronaria. El volumen
aspirado de las médula ósea fue promedio de 128 ml
tomado de la Cresta Iliaca posterior. Durante la
preparación de las células de la médula
ósea, el proceso de sedimentación reduce el volumen
de células de la médula a una media de 26 ml,
recuperando un 75% de células nucleadas desde el aspirado
inicial. La preparación final de células de la
médula ósea contiene 24,6 x 108
células nucleadas (viabilidad del 99%), 9,5 x
106 células CD33+, y 3,6 x 106
células formadoras de colonias Hematopoyéticas. El
conteo celular final de la preparación fue de 182 x
106 por ml.
El punto final primario fue comparar la Fracción
de Eyección del VI (FEy Vi) inicial y el medido a los 6
meses, determinado por Resonancia Magnética Nuclear, cuyo
análisis de imágenes
fue realizado por dos
investigadores que desconocían el tratamiento
asignado. La FEy Vi inicial o basal, determinada a los 3 –
5 días después de la Angioplastía, fue del
51,3% en el Grupo control, y de 50,0% en el otro grupo;
después de 6 meses la media de FEy Vi hallada fue
incrementada en 0,7% en el grupo control, contra un incremento
del 6,7% en el grupo de Implante celular.
Concluyendo que la transferencia de Células
progenitoras de la Médula Ósea incrementa la FEy VI
, especialmente en los segmentos adyacentes al área
infartada; no incrementa el rango de efectos clínicos
adversos, ni tiene incidencia en la estenosis del stent, ni
efectos proarrítmicos. Concluyendo que el implante de
Células progenitoras de la médula ósea
promueve un incremento de la función sistólica del
ventrículo izquierdo en pacientes post Infarto de
Miocardio.
En un pequeño estudio multicéntrico
prospectivo de 14 pacientes realizado en nuestro país
(17), en los que se administró aspirado de médula
ósea autóloga no fraccionada por vía del
seno coronario en pacientes con angina crónica estable,
demostró mejoría en un 38% en calidad de
vida, a los 180 días mejoro el grado de angina, en
13/14 pacientes mejoró, a los 90 días, la
perfusión miocárdica. La angiografía
coronaria mostró mayor circulación colateral en
9/14 pacientes.
5. ANGIOGENESIS
TERAPÉUTICA MIOCÁRDICA
Se puede definir la angiogénesis como la
formación de nuevos vasos sanguíneos a partir de
vasos preexistentes, así en esencia, difiere de la
vasculogénesis el cual es un fenómeno
embriogénico en donde, nuevos vasos sanguíneos se
forman de novo a partir de islotes sanguíneos
compuestos de stem cells.
La angiogénesis requiere de una serie procesada
de eventos que incluye: la migración
y proliferación de células endoteliales dentro y
fuera de la microvasculatura original, el rompimiento de
membranas basales, y finalmente la expresión controlada de
enzimas proteolíticas que pueden degradar matriz
extracelular, reensamblar nueva matriz extracelular, y formar
tubos endoteliales.
El proceso normal de angiogénesis incluye
moléculas proangiogénicas y
antiangiogénicas. Dentro de las moléculas
angiogénicas principales que se conocen en la actualidad
están: Factor de Crecimiento Fibroblástico (FGF),
Factor de Crecimiento Endotelial Vascular (VEGF), Factor alfa de
necrosis tumoral, Factor beta de transformación del
crecimiento, Factor de crecimiento derivado de plaquetas y la
angigenina. También es importante señalar, que la
hipoxia tisular es una de las mayores fuerzas que estimulan la
angiogénesis.
Desde principios y
mediados de los años noventa, se han hecho esfuerzos por
aumentar la respuesta angiogénica natural,
aplicándola al tratamiento de la enfermedad arterial
periférica y la cardiopatía isquémica
avanzada.
El objetivo principal, es alterar selectivamente el
programa
genético celular vascular. En primer lugar se identifica
el gen de interés,
posteriormente se introduce al huésped, el gen se
transcribe y posteriormente se expresa sintetizando la
molécula apropiada. En el proceso se utilizan vectores
virales (retrovirus, adenovirus, y herpesvirus modificados) y no
virales. Los efectos colaterales de este tip[o de vectores pueden
representar riesgos para
el huésped, por lo que esto ha originado otras
técnicas como la inoculación directa de genes o la
infusión de las propias substancias o Factores
Angiogénicos.
Con base en la experimentación en animales, se ha
demostrado la utilidad de los
factores angiogénicos en el miocardio
isquémico.(16)
Se ha experimentado hasta el momento varias rutas de
administración de genes recombinantes o
factores angiogénicos, a saber, intravenosa e
intracoronaria, intrapericárdica, inyección
intramiocárdica y endomiocárdica, utilizando
técnicas de cateterismo percutáneo. En el momento
actual se desconoce cuál es la vía más
efectiva y segura. Con relación a estudios utilizando
inyección intramiocárdica directa, la primera
experiencia clínica fue reportada por Schumacher (23),
quien utilizó factor de crecimiento fibroblástico
recombinante inyectado directamente en el miocardio de pacientes
sometidos a revascularización con puente de mamaria; la
inyección se hizo de manera distal al sitio de la
anastomosis. Al realizar una angiografía a estos pacientes
12 semanas después de la cirugía, se observó
un aumento de la red arterial alrededor del
sitio de la inyección.
Más recientemente se diseñó un
sistema basado en
técnicas de cateterismo percutáneo y guiado por un
mapeo endocárdico electromecánico basado en campos
magnéticos (sistema Biosense), el cual permite la administración de genes, factores
angiogénicos y células directamente en el
endocardio, siendo aplicado en un sitio específico y local
de miocardio isquémico.
En cuanto a su aplicación clínica, es de
destacar el estudio VIVA (21) aleatorizado, controlado y doble
ciego en pacientes sin opción de revascularización.
A los 120 días, existían diferencias significativas
en cuanto al grado anginoso en el grupo de mayor dosis respecto
del control y grupo de menor dosis.
Baumgartner y col.(19) aplicaron a nivel intramuscular
un plásmido codificador de VEGF a pacientes con enfermedad
vascular periférica e indicación de
amputación. observaron un aumento en los niveles
plasmáticos de VEGF y una mejoría clínica en
las úlceras isquémicas y en la necesidad de
amputación.
Losordo y col.(20) aplicaron a nivel miocárdico
mediante inyección intramiocárdica un
plásmido de DNA codificador de VEGF, en el territorio
isquémico de cinco pacientes, en los que se observó
una disminución del grado anginoso.
El estudio KAT (22) que incluye 103 pacientes a los que
a continuación de implantarles un Stent coronario se los
asignaba a terapia génica con adenovirus-VEGF,
plásmido-VEGF o placebo, mediante infusión
intracoronaria. A los 6 meses de seguimiento no se objetivaron
efectos adversos ni reestenosis en los grupos de tratamiento,
además, el grupo tratado con adenovirus-VEGF
presentó una mejoría significativa en la
perfusión miocárdica al compararlo con los otros
dos grupos.
La administración de factores angiogénicos
puede tener riesgos potenciales aún no bien determinados
en el paciente como son, incremento de actividad tumoral en
neoplasias ocultas, acelerar retinopatía preexistente,
complicaciones de lesiones ateroscleróticas, así
como efectos proaterogénicos.
Se puede concluir que el uso de genes recombinantes o de
moléculas angiogénicas que aumentan el flujo
colateral en las zonas isquémicas, puede representar una
nueva forma de tratamiento en pacientes con enfermedad
isquémica avanzada y que no son candidatos a
cirugía de revascularización coronaria y/o
angioplastía coronaria.
Tanto el transplante celular como al
angiogénesis, han despertado enormes expectativas en el
mundo científico, como terapéuticas destinadas a
mejorar la viabilidad miocárdica, limitar el infarto, y
restaurar la función muscular de una miocardiopatía
dilatada idiopática.
Deben concluirse grandes estudios aleatorizados, con
gran número de pacientes, determinando entre otras
cosas:
- Precondicionamiento para la diferenciación de
las células madre antes del implante - Demostración y mejoramiento del acoplamiento
electromecánico entre las células transplantadas
y las nativas - Optimización en el promedio de las
células que sobreviven al procedimiento de transplante,
en el corto y largo plazo - Necesidad de repetidas y múltiples implantes
para recolonizar progresivamente la escara
miocárdica - Momento oportuno para realizar el implante celular en
la cardiopatía isquémica - Asociación de terapéuticas
angiogénicas con el implante celular - Transplante celular combinado con un marcapaseo
auricular biventricular sincronizado, lo que mejoraría
la distribución celular, desarrollo de
miotubos y aumento de las cadenas de miosina - Determinar en estudios comparativos a largo plazo,
con cual de las técnicas analizadas (implante de
Mioblastos, de Stem cells, angiogénesis, y
combinación de técnicas) se obtiene los
resultados mas alentadores.
Es un gran desafío, muy complejo,
interdisciplinario, que está en sus comienzos, que
requiere de análisis muy rigurosos, y que constituyen una
gran promesa para el tratamiento de las patologías que se
acompañan de degeneración o necrosis tisular y
disfunción celular.
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