Riparazione del danno ischemico ostruttivo del miocardio mediante cellule staminali mesenchimali sottoposte a stimolazione elettromeccanica in bioreattore

Nell’ambito dell’ingegneria dei tessuti, la possibilità di rigenerazione del miocardio post-infartuale è un argomento “caldo”, che suscita grandi speranze ma solleva altrettanto grandi interrogativi - sostenuti dal sussistere di dubbi di base sulle scelte operative praticabili. Esiste tuttavia concordanza nel considerare fondamentale l’utilizzo di un “supporto” che possa mantenere nella sede peri-infartuale le cellule competenti. Infatti, la semplice iniezione di cellule staminali per via endovenosa o direttamente nell’area infartuata non si è dimostrata particolarmente efficace, soprattutto a causa della cospicua perdita cellulare che si verifica rapidamente dopo il trapianto. Ci si orienta quindi verso la strategia di seminare cellule in grado di transdifferenziare in senso muscolare cardiaco su un materiale biocompatibile in vitro e di impiantare successivamente il costrutto ottenuto in vivo dove ci si attende il riassorbimento del biomateriale e l’integrazione delle cellule. Tuttavia, mentre in altri settori della medicina - quali ortopedia e dermatologia - l’impiego di pseudotessuti ingegnerizzati ha già permesso di conseguire ottimi risultati nella rigenerazione di tessuti danneggiati, allo stato attuale, i progressi ottenuti nell’ambito della rigenerazione del miocardio infartuato appaiono ancora aneddotici e distanti dall’ottenere protocolli condivisi per l’impiego in clinica. Il lavoro presentato in questa ricerca, condotto grazie alla sinergia di competenze interdisciplinari negli ambiti chimico, biologico e dell’ingegneria biomedica meccanica ed elettronica, è uno studio di fattibilità di una metodica standardizzata in grado di indirizzare cellule staminali mesenchimali (MSCs) indifferenziate verso l’acquisizione in vitro di caratteri fenotipici confrontabili con quelli delle cellule muscolari cardiache attraverso il paradigma della coltura dinamica in bioreattore. Il prototipo di bioreattore impiegato, in quanto sviluppato originalmente nel corso di questa attività di ricerca, presenta rispetto ad altri strumenti descritti l’innovazione e il vantaggio di non richiedere l’utilizzo di un incubatore, in quanto esso stesso permette di coltivare cellule al suo interno in condizioni controllate di temperatura, pH e concentrazione di CO2. La sua flessibilità operativa consente di impostare e controllare da personal computer leggi di moto di qualsiasi forma anche con cicliche molto veloci. Infine, la presenza di estensimetri in grado di misurare finemente la variazione di tensione esercitata sulla matrice polimerica utilizzata, posta in trazione tra due afferraggi, permette di applicare nel tempo una forza di stiramento costante, ottenendo deformazioni controllate e risultati riproducibili in termini di modificazioni cellulari. Il superamento delle problematiche sorte durante la fase di messa a punto del sistema, che deve essere ritenuto parte integrante del lavoro di sviluppo condotto, ha permesso di studiare l’adattamento di MSCs allo stiramento ciclico, mostrando che questo effettivamente determina alcune differenze fenotipiche rispetto al controllo statico. Inoltre le cellule hanno acquistato una disposizione orientata lungo l’asse longitudinale delle fibre, dato questo particolarmente importante se si considera la disposizione ordinata delle cellule del miocardio, le quali costituiscono un vero e proprio sincizio, indispensabile per una diffusione sincrona dell’impulso elettrico di contrazione. La creazione di uno pseudotessuto cardiaco ottimale richiederà ovviamente ulteriore lavoro, ma la metodica qui presentata si propone al tempo stesso come uno strumento di studio e come una strategia operativa per un approccio innovativo e standardizzabile alla medicina rigenerativa del miocardio.

Sistemi endorfinergici e modulazione di segnali molecolari e profili trascrizionali coinvolti in processi di protezione e autoriparazione del miocardio danneggiato

Con il termine IPC (precondizionamento ischemico) si indica un fenomeno per il quale, esponendo il cuore a brevi cicli di ischemie subletali prima di un danno ischemico prolungato, si conferisce una profonda resistenza all’infarto, una delle principali cause di invalidità e mortalità a livello mondiale. Studi recenti hanno suggerito che l’IPC sia in grado di migliorare la sopravvivenza, la mobilizzazione e l’integrazione di cellule staminali in aree ischemiche e che possa fornire una nuova strategia per potenziare l’efficacia della terapia cellulare cardiaca, un’area della ricerca in continuo sviluppo. L’IPC è difficilmente trasferibile nella pratica clinica ma, da anni, è ben documentato che gli oppioidi e i loro recettori hanno un ruolo cardioprotettivo e che attivano le vie di segnale coinvolte nell’IPC: sono quindi candidati ideali per una possibile terapia farmacologica alternativa all’IPC. Il trattamento di cardiomiociti con gli agonisti dei recettori oppioidi Dinorfina B, DADLE e Met-Encefalina potrebbe proteggere, quindi, le cellule dall’apoptosi causata da un ambiente ischemico ma potrebbe anche indurle a produrre fattori che richiamino elementi staminali. Per testare quest’ipotesi è stato messo a punto un modello di “microambiente ischemico” in vitro sui cardiomioblasti di ratto H9c2 ed è stato dimostrato che precondizionando le cellule in modo “continuativo” (ventiquattro ore di precondizionamento con oppioidi e successivamente ventiquattro ore di induzione del danno, continuando a somministrare i peptidi oppioidi) con Dinorfina B e DADLE si verifica una protezione diretta dall’apoptosi. Successivamente, saggi di migrazione e adesione hanno mostrato che DADLE agisce sulle H9c2 “ischemiche” spronandole a creare un microambiente capace di attirare cellule staminali mesenchimali umane (FMhMSC) e di potenziare le capacità adesive delle FMhMSC. I dati ottenuti suggeriscono, inoltre, che la capacità del microambiente ischemico trattato con DADLE di attirare le cellule staminali possa essere imputabile alla maggiore espressione di chemochine da parte delle H9c2.

Evolución temporal de las características de la escara isquémica en un modelo experimental de infarto agudo de miocardio: estudio basado en resonancia magnética

En los pacientes con infarto de miocardio, las características de la escara isquémica, incluyendo la extensión de tejido heterogéneo (TH) y los canales intraescara, se relacionan con la mortalidad arrítmica. Sin embargo, aún no se conoce bien la evolución temporal de la estructura de la escara en los primeros meses tras el infarto agudo de miocardio (IAM).

La homocisteína como factor de riesgo y de pronóstico a medio y largo plazo en el infarto de miocardio prematuro

Programa de doctorado: Avances en Medicina Interna. La fecha de publicación es la fecha de lectura

Estado metabólico previo de los pacientes con infarto agudo del miocardio del Instituto Salvadoreño del Seguro Social

Las enfermedades crónico-metabólicas se han vuelto en la actualidad en epidemias que afectan la calidad de vida, aumentando la morbilidad y mortalidad, entre ellos el Infarto Agudo del Miocardio (IAM), lo que trae como consecuencia el incremento en los costos en salud que implica el manejo de esta complicación. El objetivo de éste estudio fue valorar el estado metabólico previo de los pacientes que se encontraban adscritos o no a las Clínicas Metabólicas y que ingresaron con diagnóstico de infarto agudo del miocardio al Hospital Médico Quirúrgico del Instituto Salvadoreño del Seguro Social. Se trata de un estudio de tipo observacional descriptivo de corte transversal. Se determinó el estado metabólico previo que tenían los pacientes con diagnóstico de infarto agudo del miocardio, ya sea que hubieran tenido o no controles subsecuentes en Unidades Periféricas. Se tomaron en cuenta aquellos que se presentaron al Hospital Médico Quirúrgico de junio a agosto 2014, y la posterior evaluación de los expedientes en las unidades médicas periféricas, correspondientes a Clínicas Metabólicas en donde llevaron sus controles de: indice de masa corporal, presión arterial, glicemia y valores de lípidos. En conclusión podemos determinar, que el 100% de los pacientes que consultaron con un IAM son una población que se encuentra arriba de los 30 años con una incidencia entre 61-75 años con un total del 43%, dentro de éstos el sexo masculino tiene una ligera predominancia con un 57%, del total de estudiados, solo 43% pertenecían a clínicas metabólicas; encontrando alteraciones metabólicas considerables en la mayoría de ellos que pueden ser consideradas como desencadenantes del evento, así como, respuestas al estrés agudo que la condición proporciona, entre ellas podemos mencionar que al momento del IAM el 86% de la población se documentaron valores de glucosa en ayuno > 100mg/dL, 57% con TAG > 150mg/dL, colesterol total con un 62% en valores por arriba a los 200mg/dL y para los pacientes según sexos en la fracción HDL tan solo el 5% en mujeres y un 19% en hombres con valores arriba de 50 y 40 mg/dL respectivamente, considerando este como una variable a favor e incluso protectora para riesgo cardiovascular; en la medición de LDL el 71% se encontró superior a 100 mg/dL siendo este un factor altamente nocivo en el aumento del riesgo cardiovascular. En cuanto al significado clínico de los valores de presión arterial, en el evento agudo, tenemos que éstos valores se presentan con extremos que varían desde la hipotensión asociada al choque cardiogènico, hasta la hipertensión del edema agudo de pulmón, siendo estas fluctuaciones poco valorables para determinar el control previo de dicho componente. Por otra parte podemos establecer que la circunferencia abdominal se encuentra con mayor frecuencia por arriba de los valores esperados según sexo con un 67% frente a un 34% para valores inferiores a los esperados; además de encontrarse que según el IMC el 67% que consultaron con IAM tienen sobre peso y un 19% con obesidad grado 1. Dentro de la variable que más tuvo impacto en cuanto a su modificación “positiva” podríamos referirnos a la presión arterial, aunque los cambios no fueron impactantes, se consideran significativos, tomando en cuenta el apoyo en medidas farmacológicas. En cuanto al perfil lipídico de estos pacientes podemos mencionar que se encuentran niveles altos de Colesterol total y TAG, con niveles bajos de HDL según el sexo y altos de LDL, por lo que el riesgo cardiovascular fue superior y finalizó en un evento cardiovascular que genera un impacto socioeconómico importante.

Nuovo copolimero statistico a base di poli(butilene succinato) biocompatibile e bioriassorbibile da utilizzare nell'ingegneria tissutale del miocardio

Nonostante il forte calo della mortalità per malattie cardiovascolari, tali disfunzioni rappresentano ancora la prima causa di morte in Europa. L’unico vero trattamento è il trapianto di cuore che però presenta diverse complicanze, tra cui la scarsa disponibilità di organi e il rigetto da parte dell’organismo curato. Per superare questi problemi, la ricerca si sta focalizzando sullo studio di nuovi polimeri biocompatibili e biodegradabili, per la realizzazione di strutture porose tridimensionali in grado di supportare la crescita e l’adesione cellulare. Tra i polimeri sintetici sperimentati per questa applicazione, il poli(butilene succinato) (PBS) rappresenta un ottimo candidato. Nonostante i promettenti risultati già ottenuti dal punto di vista di biodegradabilità e biocompatibilità, il PBS presenta però proprietà meccaniche poco adatte all’impiego qui descritto, proprio perché l’applicazione miocardica richiede particolari caratteristiche di modulo di Young (E) e un ritorno elastico comparabile con quello del miocardio naturale. Nella presente Tesi è stato sintetizzato e caratterizzato un nuovo copolimero statistico a base di PBS che presenta proprietà meccaniche funzionali all’MTE (Miocardial Tissue Engineering). In particolare, è stato inserito all’interno della catena polimerica, il neopentil glicole, che ha portato a un aumento della stabilità termica, proprietà di particolare interesse in fase di lavorazione del materiale, e una diminuzione del grado di cristallinità. La ridotta capacità a cristallizzare del copoliestere ha un effetto diretto sulle proprietà funzionali, tra le altre, sulla risposta meccanica e sulla velocità di degradazione idrolitica in ambiente fisiologico. In particolare, i risultati ottenuti hanno evidenziato come la copolimerizzazione abbia determinato una maggiore plasticità del materiale finale insieme a una maggiore velocità di degradazione idrolitica, entrambi spiegabili sulla base del ridotto grado di cristallinità.

Design di nuovi poliesteri a base di polibutilene succinato per la preparazione di scaffold per l’ingegneria tissutale del miocardio: struttura chimica e architettura molecolare come tool efficienti per modulare le proprietà chimico-fisiche

L’ingegneria dei tessuti molli, quali il miocardio, sta sempre più emergendo come approccio alternativo alle terapie tradizionali. In questo ambito, i poliesteri costituiscono una classe di polimeri promettente, poiché le variegate strutture chimiche che li caratterizzano permettono di soddisfare un’ampia gamma di esigenze. Negli ultimi anni, l’attenzione della ricerca si è incentrata sul poli(butilene succinato)(PBS). Il PBS, tuttavia, possiede proprietà meccaniche non ottimali per l’ingegneria dei tessuti molli; inoltre i tempi di degradazione sono lunghi; ciò è dovuto al grado di cristallinità e all’idrofobicità, entrambi elevati. Nell’ottica di migliorare le proprietà non soddisfacenti di tale omopolimero, sono stati sintetizzati e caratterizzati nuovi copoliesteri alifatici a base di PBS biocompatibili e biodegradabili. In particolare, sono stati realizzati un copolimero a blocchi e uno statistico a base di Pripol 1009, un diacido commerciale (Croda), e un copolimero a blocchi a base di neopentil glicole, valutando sia l’effetto del tipo di comonomero introdotto nel PBS (Pripol 1009 vs. neopentil glicole) che quello dell’architettura molecolare (copolimero statistico vs. copolimero multiblocco). I materiali sintetizzati sono stati processati in forma di film attraverso pressofusione e di scaffold tramite elettrofilatura. Oltre alla caratterizzazione molecolare, film e scaffold sono stati sottoposti anche ad analisi termica, diffrattometrica, meccanica e a studi di degradazione idrolitica in condizioni fisiologiche. I risultati ottenuti hanno evidenziato la possibilità di modulare sia le proprietà meccaniche che la velocità di degradazione in condizioni fisiologiche. Tutti i copolimeri, infatti, presentano caratteristiche di elastomeri termoplastici e dei profili di degradazione variabili rispetto all’omopolimero, che li rendono adatti per applicazioni nel campo dell’ingegneria dei tessuti molli.

Scaffold biocompatibile ottenuto da copoliestere multiblocco del PBS per applicazioni nell'ingegneria tissutale del miocardio

L'ingegneria tissutale è una branca delle scienze biomediche che negli ultimi anni si sta sviluppando come mezzo risolutivo per numerose problematiche mediche. Un'applicazione di particolare importanza è il trattamento di patologie cardiovascolari, le quali sono una delle principali cause di morte nel mondo. La mancanza di tessuto autologo e i problemi legati alle terapie cardiache, hanno incentivato numerosi studi basati sulla ricerca di biomateriali adeguati alla realizzazione di tessuti sintetici sostitutivi. In questo ambito, il polibutilene succinato (PBS) riveste sicuramente un ruolo importante. La sua biocompatibilità insieme alla biodegradabilità, non sono però sufficienti a renderlo idoneo ad applicazioni miocardiche, a causa dell’elevata rigidità. Allo scopo di migliorare le proprietà meccaniche del PBS nell’ottica di un’applicazione nel campo della rigenerazione del tessuto cardiaco, ma senza andare a detrimento delle proprietà già buone, il presente lavoro di Tesi propone un nuovo copolimero a base di PBS. Tale materiale è stato ottenuto tramite reazione di estensione di catena di un blocco hard (PBS) e un blocco soft (costituito da un copolimero statistico P(BSNS)). Il materiale ottenuto è stato analizzato sia sottoforma di film che di scaffold. Dopo una prima caratterizzazione molecolare (1H-NMR e GPC), il copolimero multiblocco è stato sottoposto anche ad analisi termica (DSC e TGA), diffrattometrica (WAXS) e meccanica. Si è evidenziato un miglioramento della stabilità termica e soprattutto una diminuzione del modulo elastico unitamente all’aumento dell’allungamento a rottura, in particolare nello scaffold. E’ stata inoltre valutata la velocità di degradazione idrolitica, evidenziandone una riduzione rispetto all’omopolimero. I risultati ottenuti confermano il miglioramento delle proprietà non soddisfacenti del PBS, indicando il copolimero multiblocco, oggetto della presenti Tesi, come materiale più idoneo alle applicazioni sopracitate.

Morfometria do miocárdio humano em indivíduos senis

OBJETIVO: Realizar uma avaliação quantitativa nas células do miocárdio humano de indivíduos senis, nas regiões ventriculares direita, esquerda e septal. MÉTODOS: Foram utilizados cinco corações de cadáveres de indivíduos sem enfermidades cardíacas, de ambos os sexos, com idade entre 67 e 87 anos. Foram avaliados os seguintes parâmetros: área da secção transversa unitária do miócito (a o mioc); comprimento do perímetro unitário do miócito (l o mioc); volume unitário do miócito (v o mioc); densidade volumétrica dos miócitos (Vv mioc); número de miócitos por unidade de volume (Nmm ^³mio). Na análise estatística utilizou-se o teste "t" de Student. RESULTADOS: A análise das diferenças (p<0,05) entre as regiões ventriculares direita (VD), esquerda (VE) e septal (S) do coração humano revelou que os valores da a o mioc mostraram-se menores no VD (1,51 ± 0,10 µm²) e no S (1,55 ± 0,07 µm²) em relação ao VE (1,84 ± 0,24 µm²). Os valores do l o mioc também se apresentaram menores no S (5,11 ± 0,46 µm) em relação VE (6,2 ± 0,97 µm). Do mesmo modo, o v o mioc e a Vv mioc apresentaram valores menores no VD (88,75 ± 25,37 µm ³; 0,39 ± 0,03%) em relação ao VE (122,41 ± 16,31 µm ³; 0,41 ± 0,01%). CONCLUSÃO: Os resultados obtidos mostram que podem ocorrer modificações nas dimensões da miocélula da parede ventricular esquerda durante a fase senescente, entretanto, essas diferenças são sutis e parecem significar a adaptação do tecido às mudanças funcionais que se instalam no decorrer da vida.

Regulación del transporte de iones a través de membranas biológicas: El transporte activo Na/K y el contratransporte Na/Ca

El contra-transporte Na-Ca presente en células excitables es un sistema que, reversiblemente, puede introducir Ca de las células en intercambio por Na. La energía requerida para el transporte de Ca en contra de su gradiente electroquímico es provista por el gradiente de Na generado por la actividad de la Na+, K+- ATPasa. Por ello, aunque estos dos mecanismos funcionan independientemente uno del otro, están íntimamente ligados en la gestión integradora de la homeostasis iónica celular. (...) El presente plan consiste en dos subproyectos que estudiarán dos sistemas de transporte de cationes a través de la membrana celular estrechamente ligados entre sí. Estos son el contratransporte Na/Ca y el transporte activo Na/K que a su vez provee de energías (el gradiente de Na) para el funcionamiento del primero. Los estudios enfatizarán la regulación metabólica, su relevancia en la maduración y diferenciación celular y los intermediarios en los ciclos de reacción. (I) Subproyecto de Intercambio Na/Ca: Los objetivos que se persiguen son: (i) avanzar en la propiedades del sitio activador externo para cationes monovalentes (SAECM); (ii) analizar el ciclo de reacción en base a las propiedades del ciclo único tratando de establecer la cinética del sistema de unión de ligandos transportados (secuencial o ping pong); (iii) analizar el/los mecanismos asociados a la estimulación por MgATP. Si la fosforilación por ATP es requerida, identificar las reacciones y estructuras involucradas. Las preparaciones a utilizar incluyen células nerviosas en cultivo, vesículas de esas células y vesículas de cerebro total y de miocardio. (II) Transporte activo Na/K: el propósito es proveer información relevante al debate respecto del mecanismo por el cual K estimula la reacción de intercambio fosforil entre ATP y ADP y revierte la inhibición por Na exterior de la actividad Na-ATPasa, de la deforilación de E2P y del intercambio ATP-ADP. La preparación a utilizar será la Na+, K+- ATPasa purificada; la ubicación topográfica de sitios de interacción se efectuará utilizando la enzima incorporada en liposomas.

Influencia do tempo de exposicao a obesidade induzida por dieta hiperlipidica sobre os colagenos tipo I e III miocardico

FUNDAMENTO: A obesidade é um fator de risco para muitas complicações médicas; a pesquisa médica demonstrou que as alterações hemodinâmicas, morfológicas e funcionais estão correlacionadas com a duração e gravidade da obesidade. OBJETIVO: O presente estudo determinou a influência do tempo de exposição à obesidade induzida por dieta com alto teor de gordura no colágenos tipo I e III miocárdico. MÉTODOS: Ratos machos com trinta dias de idade, da raça Wistar, foram distribuídos aleatoriamente em dois grupos: um grupo de controle (C) alimentado com ração padrão e um grupo de ratos obesos (Ob) alternadamente alimentados com uma de quatro dietas palatáveis ricas em gordura. Cada dieta foi mudada diariamente, e os ratos foram mantidos em suas respectivas dietas por 15 (C15 e Ob15) e 30 (C30 e Ob30) semanas consecutivas. A obesidade foi determinada pelo índice de adiposidade. RESULTADOS: O grupo Ob15 foi similar ao grupo C15 em relação à expressão de colágeno miocárdico tipo I; contudo, a expressão no grupo Ob30 foi menor do que no grupo C30. O tempo de exposição à obesidade foi associado com uma redução de colágeno do tipo I no grupo Ob30, quando comparado com o Ob15. A obesidade não afetou a expressão do colágeno tipo III. CONCLUSÃO: Este estudo mostrou que o tempo de exposição à obesidade por 30 semanas induzida por uma dieta rica em gordura insaturada causou uma redução na expressão do colágeno miocárdico tipo I em ratos obesos. No entanto, nenhum efeito foi observado em relação à expressão do colágeno miocárdico tipo III

Desarrollo de un modelo in vivo murino de isquemia y reperfusión miocárdica

En aquellos pacientes que sufren un infarto de miocardio (IM), entender los procesos causantes de la muerte celular secundaria a la isquemia/reperfusión (I/R) es esencial para desarrollar estrategias capaces de prevenirla. La reciente disponibilidad de cepas de ratones transgénicos convierte al modelo murino con isquemia transitoria en una herramienta de gran interés para el estudio de los procesos causantes de esta muerte. El objetivo de este trabajo experimental ha sido establecer en nuestro laboratorio un modelo de I/R miocárdica in vivo en ratón mediante la oclusión de la arteria coronaria descendente anterior izquierda (ADA) con el fin de poder ser utilizado en futuros protocolos experimentales usando ratones transgénicos disponibles en el laboratorio.

Síndrome coronario agudo sin elevación de ST (SCASEST) : angina inestable e infarto sin elevación de ST (AI/IAMNST) : proceso asistencial integrado

Publicado en la página web de la Consejería de Igualdad, Salud y Políticas Sociales: www.juntadeandalucia.es/salud (Consejería de Salud / Profesionales / Nuestro Compromiso por la Calidad / Procesos Asistenciales Integrados)

Changes in health related quality of life 3 months after an acute coronary syndrome

BACKGROUND The aim of the study was to identify the changes in Health Related Quality of Life (HRQL) 3 months after discharge from hospital, in patients who have had an acute coronary episode, and to determine the clinical and sociodemographic variables that explain those changes. METHODS HRQL was assessed in 132 patients while they were admitted to the hospital and at 3 months after discharge, using the SF-36 health questionnaire. To identify the variables associated with the change, multiple linear regression models were constructed for two summary dimensions of the SF-36 (PCS and MCS) taking the change in the score of the dimension as dependent variable. RESULTS There were no significant differences between the patients who completed the monitoring (n = 76) and those who were dropped out. After three months, a significant decrease was observed in the dimensions of physical functioning, general health, vitality, and Physical Summary Component (PCS). The variables revascularisation, age, and the interaction between previous history of coronary heart disease (CHD) and the presence of one or more risk factors explained 16.6% of the decrease in the PCS. The decrease in the PCS was 6.4 points less in the patients who had undergone revascularisation, 0.2 points less for each year of age, and 4.7 points less in the patients who had antecedents of the illness as well as one or more risk factors. CONCLUSION The dimensions most affected at three months after an acute coronary episode were those related to the physical component. Undergoing revascularisation improved the PCS in patients, but in the younger patients and those without personal antecedents or risk factors, the PCS was affected more, perhaps due to greater expectations for recovery in these patients.