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Fernando García Muñoz
Ingeniería tisular cardiaca
de mioblastos puede inducir arritmias y no conduce al acopla-
miento eléctrico con los cardiomiocitos. Igualmente, la utilización
de células mononucleares de médula ósea es segura y ofrece un
beneficio modesto en la función ventricular. Las especificaciones
futuras de este tratamiento se están definiendo en ensayos clí-
nicos que se desarrollan en la actualidad. En ensayos clínicos, el
uso de células madre mesenquimales obtenidas de médula ósea
han sido muy promotores mostrando una mejora funcional con
resonancia magnética a los doce meses, aunque dichos estudios
deben continuarse y profundizar en los mecanismos de acción
(19). En relación con las células madre cardiacas, se están indi-
vidualizando diferentes subtipos de ellas (Isl
+
, c-kit
+
, derivadas
de cardioesferas,
side-population
, sca-1
+
, derivadas del epicardio
-entre otras-) atendiendo a su origen, capacidad funcional o pre-
sencia de marcadores específicos (18). Ensayos clínicos recientes
utilizando células madre cardiacas derivadas de cardioesferas
han demostrado ser seguros y aumentar la capacidad funcional
cardiaca y disminución del área cicatricial a los doce meses de la
administración intracoronaria (14, 20).
INGENIERÍA TISULAR CARDIACA
Esta reciente tecnología consiste en utilizar células, sustra-
tos y señales para inducir y/o construir sustitutos de tejido car-
diaco. Teniendo en cuenta las características electromecánicas
y estructurales del corazón (21), los objetivos de la ingeniería
celular cardiaca serán, básicamente, conseguir el acoplamiento
electromecánico intercelular y obtener matrices extracelulares
especializadas que permitan una contracción cardiaca y una vas-
cularización adecuada. Por lo tanto, es una alternativa a la cardio-
mioplastia celular la utilización de la ingeniería celular basada en
cuatro estrategias diferentes. Estas estrategias son las siguiente:
a) Ingeniería tisular
in situ
, donde células y biomateriales son in-
yectados en las zonas cardiacas afectadas; b) Ingeniería tisular
in
vitro
, donde células y biomateriales se hacen interactuar y trans-
formarse en el laboratorio para posteriormente ser implantados;
c) Ingeniería tisular sin matrices y con células –la cardiomioplastia
celular vista anteriormente-; y d) Ingeniería tisular sin células y
con matrices.
Ingeniería tisular
in situ
Mediante esta aproximación se combina un biomaterial in-
yectable y células que son administrados directamente en la zona
a reparar. Los biomateriales utilizados han sido, entre otros, fi-
brina, colágeno, matrigel, péptidos autoensamblados, quitosan,
alginato e hidrogeles sintéticos o híbridos naturales/sintéticos.
En algunas ocasiones se incluyen además factores de crecimiento
como IGF-1. Gracias a la utilización del biomaterial se consigue
una mayor retención de células en el lugar de administración y los
resultados obtenidos muestran diversas mejoras funcionales de-
pendiendo del biomaterial utilizado (15). Una desventaja de estos
métodos es no tener en cuenta las características biomecánicas
de los biomateriales utilizados, aunque estos permitan el flujo de
nutrientes y de oxígeno o faciliten la migración y la supervivencia
celular. La utilización de hidrogeles híbridos sintéticos/naturales
solventa alguno de estos problemas (22-24). Otro hecho a tener
en cuenta es que las células y el biomaterial inyectado pueden
formar “islas” sin conexión con el resto de estructuras cardiacas
vecinas (15) con lo que la recuperación funcional del área afecta-
da no llega a ser completa.
Ingeniería tisular
in vitro
Consiste en la fabricación de constructos tridimensionales
de tejido cardiaco en el laboratorio que serán posteriormente im-
plantados en el miocardio infartado. Según la complejidad y el
nivel de organización se pueden distinguir dos tipos de construc-
tos: Constructos a nivel de tejido y constructos a nivel de órgano.
Constructos a nivel tisular
Consiste en la obtención en el laboratorio de parches o por-
ciones de tejido muscular cardiaco aptos para su implantación.
Con ello se consigue mejorar la distribución y la homogeneidad
de cardiomiocitos. Este hecho no se puede obtener, en gran me-
dida, con la cardiomioplastia celular (25). Para conseguir estos
constructos se han utilizado dos estrategias diferentes que han
consistido en emplear cardiomiocitos con capacidad contráctil
(26) o utilizar células madre (25). En ambos casos la selección de
célula o células a utilizar en el cultivo y la selección de la matriz-
soporte sobre la que crecerán las células, es de gran importancia
(27). Además, la estimulación mecánica juega un papel prepon-
derante en el correcto desarrollo del constructo y en la formación
de uniones intercelulares que conducen a la correcta transmisión
de la contracción celular (28). La aplicación de fuerzas mecánicas
mejora las propiedades estructurales y mecánicas de los cons-
tructos como se ha comprobado experimentalmente con cardio-
miocitos neonatales encapsulados en gel de colágeno (26). Por
lo tanto, las condiciones de cultivo son la pieza clave del correcto
desarrollo de constructos de tejido cardiaco contráctil y para ello
se deben utilizar biorreactores específicos que proporcionan las
condiciones necesarias. Estos biorreactores deberían cumplir las
siguientes funciones: a) Posibilitar la siembra homogénea del bio-
material con células, 2) suministrar las señales necesarias para el
cultivo del constructo, y 3) mantener controladas las condiciones
ambientales del cultivo (29). Ejemplos de biorreactores utiliza-
dos son los frascos con dispositivos giratorios internos, los vasos
giratorios, los biorreactores de perfusión o los discos orbitales.
Además, se pueden añadir pulsos eléctricos durante el cultivo (6)
con lo que en su conjunto se facilitan la diferenciación y el esta-
blecimiento de uniones eléctricas y mecánicas entre los cardio-
miocitos para conseguir finalmente una contractilidad adecuada
del constructo. Consiguiéndose incluso una organización celular
y ultraestructural similar a la organización ortotípica cardiaca con
haces de células alargadas con núcleo central y miofibrillas peri-
féricas y acoplamiento eléctrico adecuado morfológica y funcio-
nalmente (30).
Al sobrepasar los parches construidos por ingeniería tisular
un tamaño/volumen determinado que varía según los tipos celu-
lares y matrices utilizadas, la difusión de nutrientes y de oxígeno
no es suficiente para la correcta actividad celular. Aparece, por lo
tanto, el problema de la necesidad de vasos que aporten y retiren
las moléculas necesarias para la vida. Se conoce que la distancia
crítica entre un cardiomiocito y su aporte sanguíneo es de 100µm
(6). Para facilitar la formación de vasos se han utilizado citocinas
de diversos tipos y factores de crecimiento, entre otros, el factor
de crecimiento endotelial vascular –VEGF- (31), o como el factor
de crecimiento de fibroblastos de tipo básico –bFGF- (32). Estas
moléculas se añaden al cultivo para estimular células de distinto
origen en su transformación hacia estructuras vasculares (33-35).
Constructos a nivel de órgano
La aproximación actual de la ingeniería tisular a nivel de
órgano en el corazón tiene por base la utilización del andamia-
je completo cardiaco tras la descelularización del corazón. Esta
estrategia parece más efectiva y más rápida, actualmente, que la
obtención de corazones completos por desarrollo a partir de cé-
lulas, soportes y señales. La descelularización ideal sería capaz de
eliminar todos los antígenos alogénicos o xenogénico y además
del contenido celular y nuclear de los tejidos preparados. Al mis-
mo tiempo la descelularización ideal debería mantener la com-
posición y propiedades de la matriz extracelular y de las estruc-
turas vasculares (36). Para obtener parches u órganos completos
descelularizados se utilizan procesos que combinan tratamientos
físicos, químicos y enzimáticos que deben adecuarse al tejido u
órgano a descelularizar (37-39). En el caso concreto del corazón,
se han descelularizado corazones de rata mediante perfusión co-
ronaria de detergentes obteniendo el andamiaje cardiaco com-
pleto de matriz extracelular y posteriormente se han repoblado
con células cardiacas neonatales y con células endoteliales de
aorta, manteniendo todo en condiciones de estimulación fisioló-
gica para la correcta maduración orgánica. Además la perfusión
coronaria continua, la carga pulsátil del ventrículo izquierdo y la
estimulación sincronizada del ventrículo izquierdo dan lugar a la
formación de un miocardio contráctil que realiza una contracción
adecuada, aunque limitada a un escaso porcentaje del necesario
(6). Más recientemente, se ha utilizado un modelo más próximo
al humano utilizando corazón porcino para su descelularización.
Comprobándose el mantenimiento de la morfología y estructura
microscópica cardiaca y la estabilidad mecánica del producto final
(40). Estos métodos, pueden verse comprometidos por la necesi-
dad del gran número de células necesarias para la repoblación del