Reciente estudio representa un avance importante en la investigación de la fibrosis cardíaca y la insuficiencia cardíaca. Los andamios bioartificiales fabricados con polímeros electrohilados ofrecen un modelo in vitro altamente efectivo para estudiar la fibrosis cardíaca y probar nuevas terapias antifibróticas, brindando esperanza a millones de personas en todo el mundo que sufren de esta enfermedad.
Un reciente estudio publicado en la revista ACS Biomaterials Science & Engineering presenta un nuevo modelo in vitro que ofrece una nueva perspectiva en la investigación de la fibrosis cardíaca y podría ser una herramienta prometedora para probar nuevas terapias en el campo de la medicina cardiovascular.
La insuficiencia cardíaca (IC) es una enfermedad global que afecta a 64 millones de personas en todo el mundo. La IC se desarrolla debido a la fibrosis cardíaca, un proceso fisiopatológico común en diversas enfermedades del corazón, como el infarto de miocardio, y provoca una disminución en la función cardíaca y arritmias.
La remodelación fibrótica se inicia como una respuesta de reparación que ocurre debido a la pérdida de células cardiacas llamadas cardiomiocitos (CM) y continúa como un proceso de cicatrización destinado a preservar la estructura del tejido de manera integral. El cuerpo responde a esta pérdida tratando de reparar el tejido dañado y mantener la estructura del corazón.
En la primera etapa, que es la fase inflamatoria, se forma una especie de andamio temporal llamado matriz extracelular provisional. Esta matriz está compuesta por fibrina y fibronectina, y ayuda a proporcionar soporte estructural mientras el corazón se está reparando.
Después, en la fase proliferativa, los fibroblastos del corazón, que son células especializadas en la producción de tejido conectivo, experimentan cambios y se transforman en miofibroblastos. Estos miofibroblastos tienen la capacidad de contraer la matriz extracelular y formar tejido cicatricial.
Básicamente, la fibrosis cardíaca es un proceso en el cual el corazón intenta repararse a sí mismo formando una especie de andamio provisional y luego creando tejido cicatricial. Esto ayuda a mantener la estructura del corazón, pero también puede afectar su funcionamiento normal si se acumula demasiado tejido cicatricial.
Necesidad urgente de terapias efectivas
Aunque el trasplante cardíaco es la opción principal para tratar la insuficiencia cardiaca terminal, la escasez de donantes y los riesgos asociados con la inmunosupresión limitan su aplicación. Por lo tanto, existe una necesidad urgente de terapias efectivas que puedan revertir la fibrosis cardíaca y promover la recuperación funcional del corazón. Actualmente se están investigando enfoques avanzados, como la reprogramación celular y la terapia con células madre, para inducir la regeneración de cardiomiocitos o la transformación de fibroblastos cardíacos en células cardíacas.
La reprogramación celular implica tomar células normales del cuerpo, como las células de la piel, y "reprogramarlas" para convertirlas en células similares a los cardiomiocitos. Es como darles una nueva identidad. Estas células reprogramadas se llaman células madre pluripotentes inducidas (iPSC, por sus siglas en inglés) y tienen la capacidad de convertirse en diferentes tipos de células del cuerpo, incluidos los cardiomiocitos. Luego, estas células iPSC se pueden implantar en el corazón dañado para ayudar a regenerar tejido cardíaco sano.
Por otro lado, la terapia con células madre implica utilizar células madre que se encuentran naturalmente en el cuerpo, como las células madre mesenquimales que se encuentran en la médula ósea o en la grasa. Estas células madre tienen la capacidad de transformarse en diferentes tipos de células, incluidos los cardiomiocitos. Al administrar estas células madre en el corazón dañado, se espera que se diferencien en cardiomiocitos y ayuden a regenerar el tejido cardíaco dañado.
Esperanza en el modelo in vitro de fibrosis cardíaca
Pero para evaluar nuevas terapias en el campo de la insuficiencia cardiaca o enfoques en etapas preclínicas, es importante contar con modelos in vitro fiables de tejido cardíaco humano, siguiendo los principios de las 3R: reducción, reemplazo y refinamiento. Los modelos in vitro de tejido cardíaco humano proporcionan plataformas de prueba relevantes que superan las limitaciones de los cultivos 2D convencionales y los problemas éticos asociados con los modelos animales.
En este estudio, el equipo de la Dra. Chiono propuso una forma novedosa de crear un modelo en el laboratorio que imita la fibrosis cardíaca temprana. Utilizaron andamios electrohilados de polímero, que son estructuras muy pequeñas y delgadas, similares a hilos enredados. Estos andamios imitan las señales mecánicas y la forma en que se ve el tejido fibroso en el corazón.
Además, los investigadores recrearon el ambiente proteico que se encuentra en el tejido fibroso del corazón. Lo hicieron cubriendo los andamios con proteínas humanas que forman parte de la matriz extracelular que se forma durante la fibrosis cardíaca, colágeno y la fibronectina. Esto les permitió estudiar y comprender mejor cómo ocurre la fibrosis y buscar posibles formas de prevenirla o tratarla en el futuro.
Los resultados obtenidos han demostrado que este modelo in vitro promueve eficazmente la activación de fibroblastos cardíacos humanos, induciendo su transformación en miofibroblastos. Esto sugiere que los andamios electrohilados con nanoestructuras aleatorias y el entorno proteico proporcionan señales adecuadas para promover la fibrosis cardíaca.
Además, los investigadores han evaluado la eficacia de un medicamento antifibrótico disponible comercialmente utilizando este modelo in vitro de fibrosis cardíaca, demostrando su capacidad para reducir la fibrosis. Estos resultados validan aún más la relevancia y utilidad de este modelo in vitro humano para estudiar la fibrosis cardíaca y probar nuevas terapias.
Por lo tanto, este estudio proporciona una nueva perspectiva en la investigación de la fibrosis cardíaca y ofrece esperanza en la búsqueda de terapias más efectivas para tratar la insuficiencia cardíaca. Los andamios bioartificiales electrohilados de polímero, andamios de PCL/polyDOPA/C1F desarrollados podrían ser una herramienta valiosa para probar nuevas terapias y avanzar en el campo de la medicina cardiovascular, sin duda, una este trabajo abre una puerta a esperanza para muchas personas afectadas por esta enfermedad.