Los parches grandes de músculo cardíaco humano creados en el laboratorio han sido probados, por primera vez, en animales grandes en un modelo de ataque cardíaco. Este enfoque clínicamente relevante mostró que los parches mejoraron significativamente la recuperación de la lesión por ataque cardíaco.
Los resultados están un paso más cerca del objetivo de tratar los ataques cardíacos humanos suturando parches de músculo cardíaco sobre un área del músculo cardíaco muerto para reducir la patología que a menudo conduce a insuficiencia cardíaca.
La investigación fue dirigida por Jianyi "Jay" Zhang, MD, Ph.D., presidente de la Universidad de Alabama en Birmingham Biomedical Engineering, un departamento conjunto de la Facultad de Medicina de la UAB y la Facultad de Ingeniería de la UAB.
Cada parche tiene un tamaño de 1.57 por 0.79 pulgadas y es casi tan grueso como una moneda de diez centavos. Zhang y sus colegas encontraron que trasplantar dos de estos parches en el área infartada de un corazón de cerdo mejoró significativamente la función del ventrículo izquierdo del corazón, la cámara de bombeo principalLos parches también redujeron significativamente el tamaño del infarto, que es el área del músculo muerto; el estrés de la pared del músculo cardíaco y el agrandamiento del músculo cardíaco; así como reducen significativamente la apoptosis o la muerte celular programada, en el área del borde de la cicatriz alrededor del músculo cardíaco muerto.Además, los parches no indujeron arritmia en los corazones, una complicación grave observada en algunos enfoques de ingeniería biomédica anteriores para tratar los ataques cardíacos.
Una clave para el éxito de los parches es cómo están diseñados.
Cada parche es una mezcla de tres tipos de células: 4 millones de cardiomiocitos o células del músculo cardíaco; 2 millones de células endoteliales, que son bien conocidas por ayudar a los cardiomiocitos a sobrevivir y funcionar en un microambiente; y 2 millones de músculos lisoscélulas, que recubren los vasos sanguíneos. Los tres tipos de células se diferenciaron del linaje cardíaco, células madre pluripotentes inducidas por humanos o hiPSC, en lugar de usar hiPSC creadas a partir de células de la piel u otros tipos de células.
Cada parche se cultivó en una matriz de fibrina tridimensional que se balanceó hacia adelante y hacia atrás durante una semana. Las células comienzan a latir sincrónicamente después de un día.
Esta mezcla de tres tipos de células y el balanceo dinámico produjo más células del músculo cardíaco que eran más maduras, con una función fisiológica y fuerza contractiva superior del músculo cardíaco, en comparación con los parches hechos de una monocapa de células que no se balancean dinámicamente.los parches se parecían al tejido del músculo cardíaco nativo en sus propiedades fisiológicas y contráctiles.
Los intentos anteriores de usar hiPSC para tratar modelos animales de ataques cardíacos, usando una inyección de células o células cultivadas como una película muy delgada, han mostrado tasas muy bajas de supervivencia, o injerto, por las hiPSC. El presente estudio tuvouna tasa relativamente alta de injerto, 10.9 por ciento, cuatro semanas después del trasplante, y el trasplante condujo a una mejor recuperación del corazón.
Parte de los efectos beneficiosos de los parches puede ocurrir a través de la liberación de pequeñas ampollas llamadas exosomas de las células en los parches. Estos exosomas, que transportan proteínas y ARN de una célula a otra, son un método común de señalización de célula a célulaeso se entiende de manera incompleta. En experimentos de cultivo de tejidos, los investigadores encontraron que los exosomas liberados de los parches grandes del músculo cardíaco parecían proteger la supervivencia de las células del músculo cardíaco.
Además, los parches parecían prevenir o revertir los cambios perjudiciales en la fosforilación de proteínas en los sarcómeros del tejido del músculo cardíaco que bordean el área infartada del corazón. Este resultado es el primero en sugerir que las células cardíacas derivadas de hiPSC pueden mejorar la función contráctildespués de los ataques cardíacos al disminuir los cambios desadaptativos en los estados de fosforilación de las proteínas sarcoméricas. El sarcómero es la unidad contráctil en una miofibrilla de células del músculo cardíaco.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Alabama en Birmingham . Original escrito por Jeff Hansen. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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