Utilización de células madre para la regeneración miocárdica en la insuficiencia cardíaca

La utilización de células como estrategia para la regeneración o reparación de tejidos es una de las áreas de investigación en biomedicina que mayor interés ha despertado en los últimos años. El concepto de la medicina regenerativa basado en la utilización de las células del propio organismo está adquiriendo cada vez más fuerza1. Sin embargo, la aplicación de estas estrategias está aún lejos de la práctica clínica y tan sólo se han iniciado ensayos clínicos muy preliminares. En las siguientes líneas, basándonos en la experiencia adquirida por diversos grupos en los últimos años, damos una perspectiva de la situación actual de la terapia celular regenerativa cardíaca e identificamos algunas de las preguntas fundamentales en este campo.

CÉLULAS MADRE Y CARDIOMIOCITOS

Es evidente que existen diferentes tipos de células madre, tanto en tejidos embrionarios como en adultos, capaces de proliferar y producir células maduras y funcionales. Las células madre embrionarias pueden diferenciarse hacia prácticamente cualquiera de los más de 200 tejidos que existen en un organismo adulto. En los distintos órganos existen, a su vez, células madre multipotenciales capaces de diferenciarse hacia tejidos funcionales, como las células madre hepáticas (células ovales), neurales, de músculo, gastrointestinales o médula ósea, entre otras. Aunque todavía es un tema controvertido, existen evidencias de que ciertas células adultas tendrían una potencialidad muy superior a la esperada, pudiendo dar lugar a la mayoría de los tejidos adultos2-6.

La posibilidad de obtener tejido muscular y endotelial a partir de células madre, la elevada incidencia de enfermos con insuficiencia cardíaca, la eficacia limitada del tratamiento médico y la escasez de órganos para trasplante cardíaco han llevado a que una de las áreas en las que se ha aplicado la terapia celular con células madre haya sido el tratamiento de los pacientes con insuficiencia cardíaca, principalmente de origen isquémico7-11.

Células madre embrionarias

A pesar de que las células madre embrionarias son capaces de diferenciarse a cardiomiocitos y regenerar el miocardio12, su potencial inmunogénico13, la posibilidad de generar tumores in vivo, su potencial arritmogénico14 y los aspectos éticos relacionados con la utilización de células embrionarias han limitado su aplicación a estudios en animales de experimentación.

Células madre cardíacas

De forma análoga a lo sucedido con las células neuronales, la visión tradicional de los cardiomiocitos como células sin capacidad para proliferar ha tenido que ser revisada a la vista de varios estudios recientes, que demuestran la existencia en el corazón humano de células con capacidad proliferativa15,16. Se desconoce si estas células están efectivamente en el corazón (células madre cardíacas existentes en la aurícula) o, por el contrario, provendrían de otros tejidos adultos, como la médula ósea17. Aunque conceptualmente estos estudios tienen un enorme interés como fenómeno biológico, parece improbable que tengan una repercusión clínica significativa en pacientes con infarto de miocardio18. Sin embargo, la posibilidad de estimular la migración y proliferación de las células madre in vivo posee gran interés como estrategia terapéutica. En esta dirección, estudios recientes en modelos animales a los que se han administrado factores de crecimiento sugieren que es posible estimular la regeneración cardíaca mediante la «movilización» de estas células madre19.

Células madre de médula ósea

Probablemente sean las células madre obtenidas de la médula ósea (MO) las que han demostrado mayor capacidad para diferenciarse a fibras musculares cardíacas o células endoteliales, contribuyendo a la angiogénesis o vasculogénesis7,20-24. Frente a estudios en los que se han utilizado células mononucleadas de MO20, el grupo de Anversa y Orlic ha utilizado poblaciones seleccionadas y enriquecidas de células madre hematopoyéticas de MO, pudiendo demostrar que la inyección intracardíaca de células Lin-­ Kit+ en la cicatriz del infarto en un modelo de infarto en ratón induce colonización de la cicatriz por cardiomiocitos y estructuras vasculares derivadas de las células implantadas23. Esta regeneración se acompaña de una mejoría de la función cardíaca y de un aumento de la supervivencia de los animales. Además de las células madre hematopoyéticas, en la MO existen células madre endoteliales con capacidad de contribuir a la neoangiogénesis, favoreciendo la regeneración miocárdica24-26. En modelos de infarto, la administración por vía sistémica de estas células contribuye a la mejoría de la función cardíaca24, gracias al aumento de la vasculogénesis en el área del infarto, la disminución de la apoptosis de los cardiomiocitos y la mejora de la contractilidad. Sin embargo, las células madre endoteliales no adquieren características de músculo cardíaco. Las células madre mesenquimales (MSC) de MO son capaces de diferenciarse a tejidos mesodérmicos, como osteoblastos, condrocitos, adipocitos o músculo esquelético27, e incluso existen estudios recientes que indican que las MSC son capaces de diferenciarse, tanto in vitro como in vivo, a cardiomiocitos20,28. Utilizando modelos animales de infarto, varios grupos han demostrado que las células madre mesenquimales inyectadas en la cicatriz miocárdica no sólo son capaces de injertarse, sino que adquieren características de cardiomiocitos y, lo que es más importante, contribuyen a mejorar la función cardíaca20,29. Recientemente se ha descrito una población de células madre mesenquimales pluripotenciales, denominadas MAPC, con capacidad para diferenciarse a tejidos derivados de cualquiera de las tres capas embrionarias5,30.

Células madre musculares

Además de las células madre de MO o cardíacas, las células madre musculares (células satélite o mioblastos esqueléticos) precursoras de las fibras musculares también podrían tener aplicabilidad práctica, ya que su potencial muscular es indudable31. La posibilidad de expandir in vitro el número de progenitores musculares ha permitido realizar estudios en modelos animales de infarto en los que se han implantado mioblastos, demostrando que dichas células son capaces de injertarse y terminar su proceso de diferenciación hacia fibras musculares, lo que contribuye a mejorar la función cardíaca y la supervivencia de los animales32,33. Además de la inyección intracardíaca, es posible administrar los mioblastos de forma percutánea34,35, pues son capaces de migrar a través de la microcirculación y de integrarse en el intersticio. Uno de los principales inconvenientes de las células madre musculares es la imposibilidad de adquirir las características de músculo cardíaco necesarias para poder transmitir el estímulo electromecánico y, por tanto, su función33,36,37.

Es indudable que los estudios in vitro e in vivo con animales de experimentación apoyan la existencia de células madre con capacidad de contribuir a mejorar la función cardíaca. Sin embargo, en estos momentos las preguntas son numerosas y es fundamental hacer un esfuerzo tratando de dar respuestas que justifiquen la exploración terapéutica de estos tratamientos: en otras palabras, está claro que existen células madre en el organismo con potencialidad endotelial, cardíaca, muscular, etc., pero es fundamental identificar dichas células y determinar qué señales necesitan para desarrollar ese potencial, así como qué señales son necesarias para que, al desarrollar su potencial, lo hagan en armonía con los tejidos en los cuales se incorporan y que contribuyan efizcamente a su funcionalidad.

EXPERIENCIA CLÍNICA EN TERAPIA REGENERATIVA CARDÍACA

A pesar de la gran cantidad de incógnitas existentes, la acumulación de resultados derivados de los estudios preclínicos en los últimos 2 años ha impulsado el desarrollo de los primeros ensayos clínicos de factibilidad y seguridad de regeneración cardíaca con células madre. Hasta el momento, estos ensayos no han estado desprovistos de cierto grado de controversia, derivada de la opinión de distintos investigadores cuyo argumento es la falta de suficientes evidencias que apoyen el inicio de la investigación clínica. Hasta el momento se han publicado 7 estudios clínicos7-11,38,39 en los que se han utilizado las vías percutánea, intracavitaria o intramiocárdica, se han implantado células mononucleadas de médula ósea, células enriquecidas en progenitores hematopoyéticos o endoteliales, o mioblastos, y los resultados se han monitorizado mediante técnicas de imagen y función, como resonancia magnética, ecocardiografía o tomografía por emisión de positrones. Algunos estudios han utilizado grupos control con la intención de comparar los resultados entre los pacientes que han recibido células y los que no pero, en cualquier caso, todos los pacientes han recibido, además de las células, tratamientos adicionales.

El grupo de Menasché ha sido pionero en la utilización de mioblastos esqueléticos, realizando el primer implante de mioblastos autólogos en un paciente con infarto en junio del año 200040. La estrategia diseñada por este grupo consiste en la obtención de una biopsia muscular del propio paciente 2-3 semanas antes de la cirugía de revascularización en pacientes con infarto antiguo y tejido miocárdico no viable en la zona. A continuación, durante la cirugía, las células cultivadas in vitro se implantan mediante inyección intramiocárdica en la región periinfarto. Recientemente han aparecido los resultados de los primeros 10 pacientes sometidos a este tratamiento11, y sugieren una mejoría de la función cardíaca con un aumento significativo de la fracción de eyección. Sin embargo, a pesar de que la inyección de células se realizó en zonas no revascularizadas, no es posible determinar con seguridad si el efecto es debido a la cirugía de derivación o al implante de mioblastos. Es importante destacar que en cuatro de los 10 pacientes incluidos en el estudio se observaron arritmias ventriculares (taquicardia ventricular) que requirieron la implantación de un desfibrilador. Esta circunstancia sugiere que el tratamiento con mioblastos podría inducir arritmias39.

Otros grupos han utilizado células mononucleadas de médula ósea en vez de mioblastos8,10. En el estudio realizado por Strauer se incluyeron pacientes con infarto agudo a los que se inyectaron células mononucleadas de médula ósea mediante coronariografía, a la vez que se les colocaba una endoprótesis coronaria, en el período inmediato postinfarto8. Como grupo de control se utilizaron 10 pacientes, en los que se realizó el mismo procedimiento terapéutico exceptuando la inyección de células. A las 10 semanas del tratamiento se observó una disminución del tamaño del infarto, así como un incremento de la fracción de eyección, del índice cardíaco y del volumen sistólico en comparación con los pacientes que no recibieron terapia celular. Esta mejoría de la función ventricular se atribuyó al aumento de la perfusión miocárdica medida mediante isótopos radiactivos. En el estudio de Tse, 8 pacientes con enfermedad isquémica grave recibieron células mononucleadas de médula ósea mediante un catéter intracardíaco guiado por un sistema de mapeo cardíaco electromecánico10. La mejoría de la perfusión y de la función cardíaca se determinó mediante resonancia magnética cardíaca.

También se han inyectado células progenitoras de médula ósea enriquecidas en progenitores endoteliales con la finalidad de inducir un aumento de la angiogénesis y vasculogénesis en el tejido infartado que contribuya a mejorar la función cardíaca y a disminuir la apoptosis celular y el remodelado del ventrículo7,9. Ambos estudios se diferencian tanto en la indicación de tratamiento como en el tipo de células implantadas. En el estudio alemán7, 20 pacientes con infarto en fase aguda sometidos a reperfusión recibieron por vía intracoronaria una población heterogénea de células, incluyendo un elevado porcentaje de progenitores endoteliales de sangre periférica o de médula ósea cultivados durante 4 días in vitro. Los pacientes tratados con células mostraron una mejoría de la contractilidad regional medida por ecocardiografía. Asimismo, se pudo demostrar un incremento de la viabilidad de la región infartada mediante tomografía por emisión de positrones7. En el estudio recientemente publicado por Stamm se utilizaron células AC133 purificadas a partir de médula ósea de pacientes con infarto antiguo. Un grupo de 6 pacientes fue sometido a cirugía de derivación aortocoronaria y durante la cirugía recibieron 1,5 x 106 células AC133 directamente en el miocardio periinfarto9. De forma análoga a lo descrito en los otros ensayos, se produjo aumento de la contractilidad cardíaca y de la perfusión de la región infartada medida en los estudios con isótopos radiactivos.

CONCLUSIONES

A pesar de los numerosos estudios experimentales y clínicos publicados hasta el momento, es evidente la dificultad de obtener conclusiones sólidas y definitivas. El interés por la utilización de la terapia celular en la insuficiencia cardíaca se basa en las expectativas que genera este tipo de tratamientos. Sin embargo, la complejidad de la biología celular induce a enfrentarse a estos resultados con gran cautela antes de decidirnos a aplicar clínicamente este tipo de tratamientos. Un aspecto adicional, en el que por limitaciones de espacio no vamos a extendernos, es el papel de las técnicas de imagen en la determinación del beneficio terapéutico de este tipo de tratamientos41. También en este aspecto los avances técnicos desempeñan un papel fundamental a la hora de diseñar los estudios clínicos y experimentales.

Quizá, el mensaje más importante que deberíamos transmitir es la necesidad de continuar investigando en esta área, facilitando una colaboración entre grupos multidisciplinarios que permita responder a algunas de las preguntas pendientes: ¿cuál es la fuente ideal de células madre?, ¿los distintos tipos celulares pueden producir beneficios en distintas situaciones?, ¿cuántas células es necesario trasplantar?, ¿por qué vía, percutánea, inyección intracardíaca directa o incluso administración intravenosa, sería mejor administrar las células madre?, ¿cuáles son las indicaciones de la terapia celular en enfermedades cardíacas, es decir, es mejor la administración de células en la fase aguda del infarto o en infartos antiguos?, o ¿es posible utilizar este tratamiento en miocardiopatías dilatadas? En definitiva, muchas más preguntas que respuestas. Sin duda, estamos ante un panorama estimulante en un nuevo campo que, sin duda, traerá soluciones y contribuirá a mejorar de forma decisiva la terapéutica

Fuente

Correspondencia: Dr. F. Prósper.
Servicio de Hematología y Área de Terapia Celular.
Avda. Pío XII, 36. 31008 Pamplona. España.
Correo electrónico: fprosper@unav.es«> fprosper@unav.es

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