Tejidos cardíacos humanos artificiales

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Los tejidos cardíacos humanos artificiales se producen principalmente a partir de la manipulación experimental de células madre, tales como las células madre embrionarias humanas y, recientemente, de células madre pluripotentes inducidas, que son diferenciadas hacia cardiomiocitos humanos.[1]​[2]​[3]​[4]​[5]​ Se ha incrementado en los últimos años el interés por estos tejidos cardíacos creados por ingeniería tisular debido a su uso potencial en investigación cardiovascular y terapias clínicas. Estos tejidos ofrecen modelos in vitro únicos para el estudio de la fisiología cardíaca humana con ventajas evidentes con respecto al uso de células animales en estudios experimentales.[1]​ Además, también tienen potencial terapéutico para la regeneración in vivo del miocardio (músculo cardíaco).[2]​[3]​ Estos tejidos artificiales ofrecen un valioso modelo para reproducir el desarrollo normal del tejido cardíaco humano, comprender la evolución y desarrollo de las enfermedades cardiovasculares humanas y podrían llevar a producir terapias basadas en tejidos artificiales para pacientes afectados por enfermedades cardiovasculares.[3]​ o también hay más tejidos que son vegetales.

Creación de tejidos cardíacos humanos artificiales[editar]

Las células madre embrionarias y las células madre pluripotentes inducidas son las células principales usadas para la creación de tejidos cardíacos artificiales.[2]​[3]​[4]​[5]​ Las células madre pluripotentes inducidas se diferencian a cardiomiocitos durante su cultivo en un medio que contiene pequeñas moléculas (citoquinas, factores de crecimiento y transcripción).[1]​[6]​[7]​ Para crear tejidos cardíacos artificiales a partir de cardiomiocitos derivados de células madre pluripotentes es necesario el uso de scaffolds o estructuras tridimensionales (3D) para simular el ambiente fisiológico natural del corazón.[1]​[2]​[3]​[8]​ Estos scaffolds aportan unas condiciones más apropiadas para favorecer la organización y diferenciación de los cardiomiocitos así como también aumentar su viabilidad tras la implantación in vivo.[1]​[2]​[3]​[7]​[8]​

Características de los tejidos cardíacos humanos artificiales[editar]

A un nivel intracelular, los tejidos cardíacos artificiales muestran varias características estructurales esenciales de los cardiomiocitos, incluyendo sarcómeros organizados, uniones tipo GAP y estructuras del retículo sarcoplasmático.[1]​ Sin embargo, la distribución y organización de muchas de estas estructuras es característica de tejido cardíaco neonatal en lugar de tejido muscular cardíaco humano adulto.[1]​[3]​[4]​[8]​ En los tejidos cardíacos artificiales también se expresan genes cardíacos clave (α-MHC, SERCA2a y ACTC1) en niveles similares a los detectados en el corazón adulto.[1]​ De forma parecida a los tejidos cardíacos de modelos animales,[9]​[10]​ estos tejidos cardíacos artificiales laten espontáneamente[1]​ y poseen varias respuestas fisiológicas fundamentales del miocardio normal, como las descritas por la Ley de Frank-Starling[1]​[7]​ y la sensibilidad al calcio.[1]​ Además, muestran respuestas dosis dependiente a ciertas drogas, tales como cambios en los potenciales de acción por bloqueantes de canales iónicos[4]​[11]​ y la modulación de las propiedades contráctiles por agentes inotrópicos y lusitrópicos.[1]​[7]​

Aplicaciones experimentales y clínicas[editar]

Incluso con las tecnologías actuales, la estructura y función de los tejidos cardíacos artificiales humanos es más similar al miocardio fetal que al miocardio adulto.[1]​[2]​[3]​[4]​[5]​[8]​ Sin embargo, importantes avances han conseguido la generación de parches de tejidos cardíacos artificiales para reparación cardíaca en modelos animales[12]​[13]​ y el uso de modelos in vitro para screening de fármacos.[1]​[3]​[11]​ Los tejidos cardíacos artificiales humanos también pueden usarse para simular enfermedades cardiovasculares experimentalmente mediante manipulación genética (como la transferencia de genes mediada por adenovirus).[1]​[14]​ En modelos animales de infarto de miocardio, la inyección de tejidos cardíacos humanos artificiales en los corazones de ratas[15]​ y ratones[16]​ reduce el tamaño del infarto y mejora la función cardíaca y la contractilidad. Como prueba de concepto, se han implantado tejidos cardíacos artificiales en ratas tras un infarto de miocardio con efectos beneficiosos en la función ventricular izquierda.[17]​ El uso de tejidos cardíacos artificiales humanos para el desarrollo de válvulas cardíacas artificiales está también siendo explorado para mejorar las actuales válvulas cardíacas en estudios animales.[18]​ Aunque la tecnología de ingeniería tisular debe avanzar para superar las citadas limitaciones, los tejidos cardíacos artificiales humanos son una vía prometedora para el descubrimiento y screening experimental de fármacos, como modelos de enfermedades y para la reparación o regeneración del corazón humano.

Referencias[editar]

  1. ↑ a b c d e f g h i j k l m n ñ Turnbull IC, Karakikes I, Serrao GW, Backeris P, Lee JJ, Xie C, Senyei G, Gordon RE, Li RA, Akar FG, Hajjar RJ, Hulot JS, Costa KD (Feb 2014). «Advancing functional engineered cardiac tissues toward a preclinical model of human myocardium». FASEB Journal 28 (2): 644-54. PMID 24174427. doi:10.1096/fj.13-228007. 
  2. ↑ a b c d e f Tiburcy M, Zimmermann WH (Jan 2014). «Modeling myocardial growth and hypertrophy in engineered heart muscle». Trends in Cardiovascular Medicine 24 (1): 7-13. PMID 23953977. doi:10.1016/j.tcm.2013.05.003. 
  3. ↑ a b c d e f g h i Tulloch NL, Murry CE (Nov 2013). «Trends in cardiovascular engineering: organizing the human heart». Trends in Cardiovascular Medicine 23 (8): 282-6. PMID 23722092. doi:10.1016/j.tcm.2013.04.001. 
  4. ↑ a b c d e Zhang D, Shadrin IY, Lam J, Xian HQ, Snodgrass HR, Bursac N (Jul 2013). «Tissue-engineered cardiac patch for advanced functional maturation of human ESC-derived cardiomyocytes». Biomaterials 34 (23): 5813-20. PMC 3660435. PMID 23642535. doi:10.1016/j.biomaterials.2013.04.026. 
  5. ↑ a b c Mummery CL, Zhang J, Ng ES, Elliott DA, Elefanty AG, Kamp TJ (Jul 2012). «Differentiation of human embryonic stem cells and induced pluripotent stem cells to cardiomyocytes: a methods overview». Circulation Research 111 (3): 344-58. PMC 3578601. PMID 22821908. doi:10.1161/CIRCRESAHA.110.227512. 
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  8. ↑ a b c d Tulloch NL, Muskheli V, Razumova MV, Korte FS, Regnier M, Hauch KD, Pabon L, Reinecke H, Murry CE (Jun 2011). «Growth of engineered human myocardium with mechanical loading and vascular coculture». Circulation Research 109 (1): 47-59. PMC 3140796. PMID 21597009. doi:10.1161/CIRCRESAHA.110.237206. 
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