Células de médula ósea regeneran miocardio infartado

Bone marrow cells regenerate infarcted myocardium

D.Orlic, P.Anversa et al. Departamento de Medicina, New York Medical School.USA

Rama de Biología y Genética molecular, NHGRI, y Laboratorio de Biología molecular, NIH, Bethesda, Maryland. USA

D. Orlic, P.Anversa. Bone marrow cells regenerate infarcted myocardium. Nature 410, 701-5 (2001)

El infarto de miocardio conlleva la pérdida de tejido y el deterioro de la función cardiaca. Los miocitos supervivientes son incapaces de restaurar el tejido necrótico, y el corazón postinfartado se deteriora con el tiempo. El daño en un órgano diana es captado por las distantes células madre, que migran al lugar del daño, y desarrollan diferenciación alternativa de estas células madre. Estos sucesos promueven la reparación estructural y funcional. El alto grado de plasticidad de estas células madre nos llevó a estudiar si este miocardio muerto era capaz de ser restituido con el trasplante de células de medula ósea en ratones infartados. Clasificamos células de medula ósea de linaje negativas (Lin^- ) —es decir células que carecían de los marcadores propios de las células que se sintetizan y/o se derivan directamente de la médula ósea, como por ejemplo, linfocitos, eritrocitos, plaquetas- en ratones macho transgénicos que expresaban la proteína verde fluorescente, y también las clasificamos según la expresión del marcador c-kit (este marcador es una proteína cuyo ligando es el Factor Stem Cell SCF, expresado por las células con características de pluripotencialidad). Posteriormente al daño coronario, las células Lin^- c-kit^pos fueron inyectadas en el músculo contractil que delimitaba con la zona infartada. En este estudio demostramos que miocardio de nueva creación ocupaba el 68% de la porción infartada del ventrículo nueve días después del trasplante de células de médula ósea. El tejido en desarrollo estaba constituido por miocitos y estructuras vasculares. Nuestros estudios indican que la inyección local de células de médula ósea puede generar miocardio de novo, mejorando los resultados de la enfermedad coronaria.

La inyección de células de médula ósea Lin^- c-kit^pos en la zona periinfartada del ventrículo izquierdo de ratones hembra se resolvió en la regeneración miocárdica. La reparación se obtuvo en 12 de 30 ratones (40%). El fallo en la regeneración de infartos ha sido atribuido a la dificultad del trasplante celular a tejidos que se contraen a 600 pulsaciones por minuto. No obstante, la reacción inmunológica al antígeno de histocompatabilidad del cromosoma Y (propio de los machos) del donante puede también haber contribuido. Los fascículos de miocitos ocupan el 68 +/- 11% de la zona infartada y se extendieron desde la cara anterior a la posterior del ventrículo. Ningún miocito nuevo fue encontrado en los ratones a los que se les inyectó células Lin^- c-kit^neg.

El origen y la tipificación de los miocitos de nueva formación se observó por la expresión de la proteína verde fluorescente (EGFP). Ningún miocito con expresión de EGFP se encontró en la porción superviviente del ventrículo. El estudio de la formación de novo del miocardio, se realizó además de con EGFP, mediante el marcaje de proteínas específicas para miocitos, células endoteliales y células de músculo liso. Esto nos permitió identificar cada tipo de célula cardíaca, y a reconocerlos formando parte de las distintas estructuras cardiacas. Se demostró que la mayoría de las células creadas de novo tras la inyección de células Lin^- c-kit^pos eran miocitos, después células endoteliales, y por último células músculo liso.

Para confirmar que los miocitos nuevos representan células maduras funcionales, se examinó la expresión de distintas proteínas y marcadores de membrana que expresan los miocitos funcionales, y que son responsables, como la conexina, de las conexiones intercelulares y uniones eléctricas a través de la generación de canales de membrana entre miocitos. Estos resultados fueron consistentes con la competencia funcional esperada para el fenotipo de célula cardíaca.

Para determinar si los miocitos desarrollados a partir de la inyección de células Lin^- c-kit^pos repercutían en la funcionalidad del corazón como bomba, se midieron parámetros hemodinámicos. Los resultados de ratones infartados no tratados y los inyectados con células Lin^- c-kit^neg fueron similares. En comparación con los ratones ficticiamente operados, estos ratones infartados presentaron un mayor índice de fallo cardíaco. En ratones tratados con células Lin^- c-kit^pos, la presión ventricular izquierda telediastólica era 36% menor, y desarrollaban parámetros de gasto cardíaco y funcionalidad cardíaca entre 30 y 40% superiores..

En resumen, el trasplante de células Lin^- c-kit^pos de médula ósea tiene una gran capacidad para la diferenciación en tejido cardiaco. Aquí, se transforman en nuevos miocitos, células endoteliales, y células de músculo liso generando miocardio de novo, incluido arterias coronaria, arteriolas y capilares. La reparación parcial del infarto de miocardio, implica que las células trasplantadas responden a señales del miocárdico alterado que promueve su migración, proliferación y diferenciación dentro del área de necrosis de la pared ventricular. Con la maduración postnatal, se presumía que las plasticidad de las células madre se veía restringida a los linajes celulares presentes en el órgano de donde derivaban. Sin embargo, la limitación en el potencial de diferenciación de las células madre han sido superadas por los estudios que muestran como células madre de médula ósea o cerebro pueden producir numerosos tipos celulares. Hemos demostrado, por primera vez, que una subpoblación de primitivas células madre de médula ósea son capaces de regenerar miocardio in vivo, sustituyendo tejido muerto.

Células madre hematopoyéticas, melanoblastos derivados de la cresta neural y células germinales primordiales expresan c-kit en sus membranas celulares. Estas células primitivas migran durante el desarrollo fetal hospedándose en saco vitelino y el hígado. Ambos órganos son positivos para el mRNA codificante del Factor Stem Cell (SCF), el ligando para el c-kit. Se cree que el SCF ligado a membrana media la migración de las células madre hematopoyéticas y otras células primitivas a sus órganos diana. Los corazones del feto y del neonato son positivos para el SCF, y aunque no está claro si las célula cardíacas adultas generan SCF, la vía de señales c-kit/SCF podría ser el mecanismo que explicara, en nuestras condiciones, que las células Lin^- c-kit^pos migren desde el lugar de la inyección a la zona del infarto de miocardio.

La enfermedad coronaria supone el 50% de todas las muertes cardiovasculares y cerca del 40% de la incidencia de fallo cardíaco. Estos hallazgos nos muestran las relevantes implicaciones que para la enfermedad humana pueden traer estos descubrimientos. El tamaño del infarto es el principal determinante de la morbilidad y mortalidad; los infartos masivos que afectan al 40% o más del ventrículo izquierdos en pacientes están asociados con el shock cardiogénico intratable o con el desarrollo de un fallo cardíaco congestivo de instauración aguda. En el pasado, la recuperación de la función cardíaca ha dependido del crecimiento de la porción no infartada del ventrículo. No obstante, , la hipertrofia compensadora termina desarrollando un progresivo deterioro de la función cardíaca, conduciendo a una miopatía dilatada, un fallo cardíaco terminal y la muerte. El trasplante de células Lin^- c-kit^pos de médula ósea, tienen la capacidad de regenerar agudamente cantidades significativas de miocardio funcional. Esta nueva forma de reparar puede mejorar el resultado a largo y a corto plazo de la cardiopatía isquémica.