211service.com
Un reemplazo biológico para los marcapasos
Aproximadamente 200.000 personas en los Estados Unidos reciben marcapasos cada año, pero tener una máquina que funciona con baterías que controla el corazón está lejos de ser óptimo, especialmente para los niños, porque requiere operaciones repetidas.
El tejido diseñado proporciona una conexión eléctrica entre las aurículas (no mostradas) y los ventrículos (a la izquierda). Las células implantadas aparecen solo en verde, mientras que las células cardíacas están en rojo y verde. Estos implantes de ingeniería de tejidos podrían sustituir a los marcapasos. (Cortesía de Douglas Cowan, Children's Hospital Boston.)
Según los nuevos hallazgos, las células musculares del propio tejido de un paciente algún día podrían usarse para tratar algunos problemas cardíacos. Los científicos del Children's Hospital Boston han ideado una forma de hacer crecer las células del músculo esquelético que, cuando se implantan en el corazón de las ratas, transmiten las señales eléctricas vitales del corazón. Con el tiempo, la terapia podría ayudar a las personas con ritmos cardíacos anormales.
Cuando el corazón late, primero se generan pulsos eléctricos en la parte superior del corazón y se propagan a través del músculo, lo que hace que las cámaras superiores del corazón se contraigan. Luego, la señal llega a un pequeño trozo de tejido, llamado nodo auriculoventricular (AV), y se ralentiza durante una fracción de segundo, lo que permite que las cámaras inferiores, o ventrículos, del corazón se llenen de sangre. Luego, la señal se propaga a los ventrículos, lo que les permite contraerse.
Desafortunadamente, la función del nodo AV a veces falla. En pacientes con una afección conocida como bloqueo cardíaco completo, que puede desencadenarse por uno de varios factores: enfermedad cardíaca, un defecto del desarrollo o una lesión durante la cirugía, el nódulo AV está lo suficientemente dañado como para que la señal eléctrica no se transmita desde la parte superior a la superior. cámaras inferiores y el corazón no funciona correctamente.
Los marcapasos implantados en el corazón a menudo pueden solucionar el problema: detectan la señal eléctrica en la cámara superior del corazón y luego estimulan la contracción de la cámara inferior. Pero en los niños, los marcapasos tienen ciertos inconvenientes. El niño puede superar rápidamente el dispositivo y las baterías deben reemplazarse cada tres a cinco años, lo que requiere cirugías repetidas. Queríamos intentar crear un puente eléctrico [celular] para niños con problemas del nodo AV, dice Douglas Cowen , biólogo celular del Children's Hospital que dirigió el nuevo estudio.
Uno de los principales beneficios de una alternativa biológica a un marcapasos es que crecerá con el niño, dice David Lathrop, líder del grupo de investigación de arritmias en el Instituto Nacional del Corazón, Pulmón y Sangre , una división de los Institutos Nacionales de Salud en Bethesda, MD.
Otros grupos también están desarrollando alternativas biológicas a los marcapasos. Pero la técnica de Cowen puede ofrecer ventajas porque transmite directamente las propias señales eléctricas del corazón, en lugar de generar una nueva señal eléctrica, como lo hace un marcapasos. El enfoque que toma Cowen se parece más a la vía de conducción normal del corazón, dice Lathrop. Es demasiado pronto para decir cuál es mejor en este momento. Añade que ambas técnicas necesitan un mayor desarrollo y están a años de realizarse pruebas clínicas.
Cowen y su equipo tomaron células del músculo esquelético de ratas y las transfirieron a un andamio de colágeno especialmente diseñado. Cuando están en el andamio, las células se alinean en un conducto y expresan una proteína que crea pequeños poros entre las células, lo que les permite transmitir señales eléctricas.
Cuando se trasplantaron secciones de este tejido diseñado a corazones de rata, las nuevas células se integraron en el tejido cardíaco existente, haciendo conexiones eléctricas con las células existentes. (Las ratas no tenían bloqueo cardíaco; Cowen dice que los corazones de las ratas son demasiado pequeños para tener marcapasos, que son necesarios para mantener viva a una rata con bloqueo cardíaco el tiempo suficiente para trasplantar las células). Los investigadores utilizaron imágenes ópticas del corazón para demostrar que las nuevas celdas eran eléctricamente activas, esencialmente formando un circuito de conducción alternativo. Los resultados aparecen en la edición de julio de la Revista estadounidense de patología .
Cowan y su equipo todavía están resolviendo algunos problemas en la terapia. Necesitan diseñar un implante celular que imite el breve retraso del nódulo AV, que es crucial para el correcto funcionamiento del corazón. Ahora están probando diferentes tipos de células, como las células madre de la sangre o la médula ósea, que podrían dirigirse para diferenciarse en una célula que se parezca más a una célula cardíaca. Inicialmente, los científicos eligieron las células del músculo esquelético porque son un recurso que se adquiere fácilmente; estas células podrían obtenerse de pacientes que necesitan un marcapasos mediante una biopsia muscular de rutina y no necesitan cultivarse en condiciones especiales, como es el caso de las células madre. .
Los investigadores también están probando la terapia en animales más grandes, cuyos corazones se parecen más a los de los humanos. Inducirán el bloqueo cardíaco en estos animales y les implantarán tanto marcapasos como tejido esquelético diseñado para determinar si el tejido modificado puede reemplazar al marcapasos.
Cuanto menos hardware le ponga a alguien, mejor, dice Ivan Vesely, un ingeniero biomédico que se especializa en ingeniería de tejidos cardíacos en el Children's Hospital Los Ángeles. Entonces, si el único problema es una vía de conducción faltante, tiene mucho sentido intentar rediseñar esa vía, en lugar de dedicar todo el corazón a un marcapasos.