sexta-feira, 13 de julho de 2012

Será que a bioengenharia descobriu a cura para a calvície?

Fabiana Chyczij

Uma equipa de investigadores japoneses desenvolveu uma nova técnica através da utilização de células estaminais presentes na matriz dos folículos pilosos e que têm a capacidade de regenerar totalmente o pêlo. 
Publicado na última edição da revista Nature Communications, o trabalho é um passo para o fim da calvície.



Os cientistas trabalharam com dois tipos de células estaminais dos folículos, células da papila dérmica e células epiteliais, e após cultura celular, implantaram estas células em ratinhos sem pêlos nem bigodes, e observaram o crescimento dos pêlos ao fim de 14 dias.


Além disso, os folículos capilares que se desenvolveram tinham ligações nervosas, glândulas sebáceas e fibras musculares associadas, o que permite que os pêlos se ericem, como acontece quando temos frio. Tal como os folículos naturais, a equipa de Takashi Tsuji verificou ainda que os novos folículos originavam ciclos de crescimentos e de morte dos pêlos.
O próximo passo, será a realização de ensaios clínicos em humanos, o que acontecerá dentro de 3 anos.
Este estudo, acreditam os cientistas, é um avanço no desenvolvimento da próxima geração das terapias regenerativas para substituição de órgãos danificados por doenças, lesões ou envelhecimento.


Bibliografia

Toyoshima K. et al. Fully functional hair follicle regeneration through the rearrangement of stem cells and their niches.Nature Comunications. April 17, 2012. 3:784

Ross, M., Paulina, W., Histology – a text and atlas, 6th Edition, Lippincott Williams & Wilkins, a Wolters Kluwer business, 2011, Philadelphia.


Transplante de ilhéus de Langerhans

Margarida Silva


O artigo seleccionado para apresentação desta semana, com o título “Update on islet transplantation”, é uma revisão publicada em 8 de Maio de 2012 que nos apresenta a evidência mais recente sobre o transplante de ilhéus de Langerhans em doentes com patologia diabética. Este artigo assume particular interesse, visto que é da autoria de Michael McCall, membro do programa “Clinical Islet Transplant Program and Department of Surgery” da Universidade Alberta no Canada, um dos maiores centros de transplante de ilhéus no mundo.

O pâncreas é uma glândula com funções endócrinas e exócrinas, estando estas últimas directamente envolvidas na função gastrointestinal. O pâncreas endócrino que corresponde apenas a 1-2% do total, é constituído por aglomerados de células especiais denominadas ilhéus de Langerhans. Recorrendo a corantes específicos, é possível distinguir a presença de quatro tipo de células: células beta (produtoras de insulina e amilina), celúlas alfa (produtoras de glucagon), células delta (somatostatina - inibe o pâncreas endócrino) e células PP (poplípeptideo pancreático – inibe o pâncreas exócrino). Uma disfunção a este nível pode conduzir a patologia diabética.


Fig.1- Imagem histológica do pâncreas (componente exócrino e endócrino)

Importa agora caracterizar de um modo sucinto a patologia diabética. A Diabetes mellitus é uma doença metabólica caracterizada pelo aumento anormal de glicose no sangue, causado pela ausência ou défice de produção e/ou ação da insulina, que conduz a sintomas agudos ou complicações crónicas. Segundo dados da Organização Mundial de Saúde (OMS), em 2006 existiam cerca de 171 milhões de pessoas com diabetes, apresentando uma tendência crescente e encontrando-se já entre as cinco doenças com maior taxa de mortalidade no mundo.
  
A diabetes apresenta diversas formas clínicas podendo ser classificada em:

  • Diabetes Mellitus tipo 1 (destruição das células beta, o que acarreta ausência de insulina) – de etiologia auto-imune ou idiopática;
  • Diabetes Mellitus tipo 2 (graus variados de secreção e resistência à insulina);
  • Diabetes gestacional;
  • outros tipos específicos – defeitos genéticos na função das células β, defeitos genéticos na ação da insulina, infeções, endocrinopatias, indução por fármacos e produtos químicos, doenças do pâncreas exócrino, entre outros.
A diabetes do tipo 2 é a que apresenta maior incidência, com 85-90% do número total de casos, enquanto a diabetes do tipo 1 apenas representa cerca de 8-10%.
De entre os fatores de risco destacam-se a obesidade, a hipertensão arterial sistémica, o colesterol HDL inferior a 35 mg/dl e/ou triglicerídeos acima de 250 mg/dl, a idade acima dos 45 anos, a diabetes gestacional ou a macrossomia prévia e história familiar de diabetes em parentes em primeiro grau.
A tríade clássica dos sintomas é:

  • poliúria (aumento do volume urinário);
  • polidipsia (sede aumentada, com aumento da ingestão de líquidos);
  • polifagia (apetite aumentado).
Embora este seja o padrão clássico de apresentação da doença, podem surgir outros sintomas nomeadamente perda ponderal de peso, cetoacidose diabética e visão turva.
A longo prazo a diabetes pode conduzir a retinopatia diabética, neuropatia periférica, má circulação e insuficiência renal.
Não existe ainda actualmente uma cura definitiva para a diabetes, existindo sim, diversos tratamentos no sentido de promover uma melhor qualidade de vida. Neste sentido o tansplante de ilhéus de Langerhans surge como uma terapia inovadora e uma estratégia promissora no que concerne à obtenção de uma cura para a Diabetes Mellitus do tipo1. O primeiro transplante de ilhéus de Langerhans ocorreu em 1983 com Watson-Wiliams e Harsant, sendo o pâncreas dador de uma ovelha e o receptor uma criança com cetoacidose (Wiliams 1984). A descoberta da insulina e o início da terapia farmacológica com insulina exógena remeteu durante algum tempo para segundo plano a investigação e aperfeiçoamento de novas formas de tratamento. No entanto, embora muitos progressos tenham sido alcançados no que concerne à obtenção de um perfil farmacocinético mais fisiológico da insulina, existe ainda uma pequena percentagem de doentes que apresentam flutuações intensas e inesperadas, que podem conduzir a hipoglicemia diabética grave (hipoglicemias assintomáticas que representam risco de vida).

O candidato a este tipo de transplante apresenta diabetes do tipo 1 há mais de cinco anos, idade superior a 18 anos, função renal normal, peso não superior a 60 kg, com crises frequentes de hipoglicemia severas e medicados com menos de 30 unidades de insulina por dia.
O transplante de ilhéus consiste na remoção dos ilhéus de Langerhans do pâncreas de um dador. Na grande maioria dos casos os ilhéus de Langerhans são removidas de um dador morto. O processo é complexo pois os ilhéus representam apenas 1 a 2% do total do pâncreas sendo o restante 98 a 99% formado por tecido exócrino. O procedimento para isolamento dos ilhéus envolve a injeção de enzimas digestivas, nomeadamente a colagenase, no pâncreas do dador. Posteriormente por etapas de centrifugação e após separação dos ilhéus, estas são submetidas a testes de sobrevivência, funcionalidade e avaliação da capacidade de secreção de insulina.
Após o processo de purificação/isolamento dos ilhéus e respetivos testes de função, estas são inseridas no recetor pela veia porta em direção ao fígado onde se acomodarão e passarão a produzir insulina. A cirurgia tem uma duração média de 40 minutos, com recuperação rápida. A cirurgia não é isenta de riscos, podendo ocorrer trombose da veia porta, hemorragia intra-abdominal ou peritoneal, dor abdominal, alteração das provas de função hepática e anemia.
A grande desvantagem deste procedimento consiste na imunossupressão a que o doente transplantado tem de ser submetido. A terapia com imunossupressores apresenta frequentemente efeitos adversos associados. De entre os que trazem maior morbilidade aos doentes transplantados, os mais comuns são: neutropenia, linfopenia, leucopenia, anemia, vómito, diarreia, elevação da creatinina, infeções, herpes simples, úlceras de mucosas, febre e pneumonia. Para que o transplante de ilhéus se possa tornar numa terapia com uma relação benefício/risco favorável, é exigido que os benefícios do transplante consigam superar os riscos da imunossupressão.
Uma forma de evitar a imunossupressão nos doentes transplantados é a administração de células encapsuladas. A dificuldade deste processo está em encontrar um material que permita o microencapsulamento das células e neste sentido.
Para além dos riscos associados à imunossupressão, o transplante de ilhéus é um pocesso dispendioso e em regra são necessários vários dadores cadáveres por cada transplante, de modo a que o número de células injetadas no recetor seja suficiente para produzir insulina nas quantidades desejadas.
O primeiro caso de independência total de insulina foi realizado por Scharp et al em 1990, com duração de um mês, renovou o interesse pelos transplantes de ilhéus. A investigação prosseguiu e culminou na publicação do protocolo de Edmonton em 2000 que aumentou o interesse por esta área ao propôr:

  • o uso de iunossupressão sem recurso a esteroides;
  • o transplante de uma massa maior de ilhéus(11.000 IEQ/Kg do doente);
  • não realização de cultura antes do transplante ser efectuado.
Nos últimos 12 anos, mais de 750 doentes com diabetes do tipo1 foram já alvo deste procedimento.
Os dados mais recentes põem em evidência que a taxa de sucesso (medida pela independência de insulina) é de 27% aos 2 anos após transplante. Observa-se um declínio na independência de insulina até aos 8 anos após o transplante, sendo que é mantida a produção de peptídeo-C e a proteção completa para crises hipoglicémicas em 70% dos receptores. Aos 3 anos a percentagem de independência de insulina está próxima dos 50%.
A monitorização pós transplante é importante para avaliar o sucesso do procedimento, mas também como ferramenta no auxílio à gestão da terapêutica a aplicar. É, contudo, um procedimento difícil. A monitorização pós transplante pode ser feita de diversas formas. A biópsia em regiões aleatórias do fígado só é bem-sucedida em cerca de 30% das tentativas. Além disso o tempo de preparação e análise das biópsias é longo. A Ressonância Magnética Nuclear (RMN) com recurso a compostos paramagnéticos adicionados aos ilhéus transplantadas, é um exame que nos apresenta uma boa resolução espacial dos ilhéus mas que carece de eficácia a longo prazo. A este exame acrescem ainda os problemas derivados de doses elevadas de ferro no organismo. A tomografia por emissão de positrões (PET) apresenta maior especificidade e sensibilidade relativamente à RMN e consegue identificar a perda de ilheús no pós-transplante imediato.
Após transplante as células necessitam de um forte suprimento sanguíneo e elevada tensão de oxigénio. A perda precoce de ilhéus pós-transplante e a dificuldade de monitorização do enxerto conduziram à procura de novos locais para transplante (Fig. 2).



Fig.2 – Locais alternativos para realização de transplante de ilhéus


Em resumo o transplante de ilhéus é um procedimento em desenvolvimento, como alternativa para o tratamento da Diabetes Mellitus tipo 1 que está na fronteira entre o experimental e o clínico. É uma terapia celular na qual as células são implantadas em território diferente do fisiológico. O desafio é aperfeiçoar este processo para obter os mesmos resultados que no transplante de pâncreas. 



Bibliografia

Update on Islet Transplantation.
Michael McCall and A.M. James Shapiro
Cold Spring Harb Perspect Med 
Published online May 8, 2012

quarta-feira, 4 de julho de 2012

Priões – que papel nas doenças neurodegenerativas?


Bruno Lopes 


Duas notícias, amplamente difundidas na imprensa nacional da semana passada, dão conta que a Doença de Alzheimner se deve a uma proteína “infecciosa” e que cientistas suecos demonstrarram que essa proteína passa de neurónio para neurónio.


Estas notícias recordam o conceito de prião, utilizado pela primeira vez em 1982 por Stanley B. Prusiner, que viria a ser galardoado em 1997 com o Prémio Nobel da Medicina e Fisiologia pelo seu trabalho e por ter definido "um novo conceito biológico de infecção".


Os priões são proteínas infecciosas, cuja estrutura secundária e respectiva conformação espacial está alterada. Ao contrário de outros agentes infecciosos (bactérias, vírus, fungos) são desprovidos de material nucleico (RNA ou DNA). Nos mamíferos, estes priões induzem a conversão de proteínas correctamente enroladas (PrPc) nas isoformas priónicas (PrPSc), mantendo assim o ciclo infeccioso
As duas isoformas proteicas são iguais na sua estrutura primária mas diferem na sua conformação tridimensional. Nas PrPc predominam as α-hélices enquanto as PrPSc são pobres em α-hélices e ricas em folhetos-β. Esta diferença é fundamental nos eventos pelos quais os priões geram doença.
As doenças nas quais os priões estão envolvidos podem ser infecciosas (inoculação do prião), genéticas (conversão da isoforma PrPc já existente na isoforma PrPSc) ou esporádica (formação “de novo” da isoforma patogénica).

Os priões geram uma reacção em cadeia que produz grandes quantidades de forma priónica, que em todas as doenças conhecidas forma uma conjunto de fibrilhas proteicas, que polimerizam num agregado constituído por folhas-β empacotadasDependendo da proteína, as fibrilhas podem coalescer em placas amilóides, novelos neurofibrilares ou inclusões intracelulares como os “corpúsculos de Lewis" ou os "corpúsculos de Pick”.


Mas serão os priões responsáveis por todas as doenças neurodegenerativas? Alguns cientistas afirmam que sim e vão acrescentando argumentos:

- Ridley and Baker (2006) inocularam homogeneizados cerebrais humanos com Doença de Alzheimer em saguis, que desenvolveram a doença. Resultados corroborados em ratos, transgénicos, produtores do precursor amilóide.

- Heiko Braak et al. (1991) demonstraram a distribuição das placas  Aβ-amilóides e dos novelos neurofibrilhares do córtex entorrino para outras regiões do cérebro.

- Doença de Parkinson caracteriza-se pela acumulação de α – synucleina nos corpos de Lewis dos neurónios. Estas proteínas podem adoptar conformações secundárias com abundância de folhetos β.

- Agregados de Superóxido Dismutase (SOD1) podem autopropagar-se em culturas celulares podendo estar envolvidos na Esclerose Lateral Amiotrófica.

- Fragmentos proteicos com repetições de poliglutamina, autopropagam-se em cultura, formando agregados espontâneos. Porque é que pessoas com sequências de 5 a 10 glutaminas, apenas desenvolvem Doença de Huntington entre os 40-60 anos?

Finalmente, e a propósito da notícia referida no início do texto, acerca do trabalho dos cientistas suecos que “viram” a transferência de material amiloidótico de neurónio para neurónio, apresento uma imagem onde de pode verificar a passagem de material fibrilhar de neurónio para neurónio:


O estudo foi feito em co-culturas de neocórtex de rato e linhas celulares humanas. As células dadoras foram marcadas à fluorescência com vermelho e as receptoras com verde. Na coluna da esquerda, vemos uma imagem de fusão que permite avaliar o movimento do material amiloidótico.

No blog, está apenas um resumo muito resumido da apresentação efectuada no dia 5 de Julho. Para mais informações: brlopes.ua@gmail.com


Bibliografia

Spreading of Neurodegenerative Pathology via Neuron-to-Neuron Transmission of β-Amyloid
Sangeeta Nath, Lotta Agholme, Firoz Roshan Kurudenkandy, Björn Granseth, JanMarcusson and Martin Hallbeck.
The Journal of Neuroscience, June 27, 2012. 32(26):8767–8777

Shattuck Lecture - Neurodegenerative Diseases and Prions
Stanley B. Prusiner
N Engl J Med, Vol. 344, No. 20. May 17, 2001. 1516-1526

A Unifying Role for Prions in Neurodegenerative Diseases
Stanley B. Prusiner
 Science 336, 1511 (2012)

Células Estaminais do Cordão Umbilical e o Tratamento de Doenças - A Polémica

Tiago Borges Baptista


A polémica estalou em Maio deste ano quando uma empresa de Criopreservação portuguesa lançou uma campanha publicitária que chocou o país e gerou uma onda de protesto e revolta de vários quadrantes político-sociais.


Na spot televisivo a empresa faz várias alegações que foram contestadas científica e eticamente, dado o estado atual da arte no que concerne a Células Estaminais do Sangue do Cordão Umbilical (CECH). A polémica estalou na imprensa:


E a empresa num primeiro momento, reiterou que não retiraria a campanha:


Não obstante, dadas as pressões cada vez mais intensa a campanha foi retirada:


Mas afinal quem tem razão? O que diz o estudo em que essa empresa se baseou para reiterar estas conclusões? Qual é o estado atual da arte no transplante baseado em CECH? Qual a realidade portuguesa? Foi a estas questões que este artigo tentou responder.
O estudo americano de 2008 em que a empresa se baseou sublinha que:

  • Incidência de Patologias tratáveis por transplante de células estaminais hematopoiéticas (as CECH são hematopoiéticas juntamente com outras de outras fontes, considerando-se as células da medula óssea (CMO) o "padrão de ouro" para comparações entre fontes) aumenta com a idade, especialmente após os 40 e mais no sexo maculino.
  • A probabilidade na vida de um indivíduo este necessitar de um transplante com recurso a células hematopoiéticas varia entre 0.23% - 0.98% (em 2008 e nos EUA).

Como termos de comparação, decidiu-se analisar um outro artigo também de 2008 numa revista da especialidade (Stem Cells), que compara diversos parâmetros celulares úteis no transplante e cultura de células entre as CECH e as CMO. As principais conclusões deste estudo foram:
  • Células do Cordão Umbilical  (CCU) demonstram grande potencial proliferativo, especialmente fenótipo osteogénico, isto é, o potencial proliferativo é mais alto nas CCU que nas CMO - especialmente em diferenciação osteogénica
  • As CCU são capazes de diferenciação:
    • Osteogénica
    • Condrogénica
    • Adipogénica
  • As CCU expressam mais CD146 que as CMO (parâmetro que mede a maleabilidade de transfeção celular)

Por último junta-se à discussão as diretivas da Sociedade Portuguesa de Células Estaminas e Transplantes Celulares e a sua posição pública que sobre CECH:
A utilização de células estaminais do cordão tem, à luz dos conhecimentos científicos atuais, uma utilidade restrita a um conjunto de patologias altamente especifico. Daqui resulta que se estime atualmente que a utilização pelo indivíduo das suas células criopreservadas poderá ocorrer em aproximadamente em 1 em cada 20.000 casos.
(todo o comunicado aqui: http://www.spce-tc.org  )

Em conclusão, não há evidências científicas suficientes que permitam afirmações tão fortes como as presentes naquela campanha de Maio acima referida:

  1. Porque (embora muito promissoras) não é verdade que as CECH sejam as únicas fontes de recurso no caso de necessidade de um transplante baseado em células hematopoiéticas, o que desvirtua imediatamente os números de incidência apresentados no spot televisivo.
  2. O spot televisivo tenta transportar dados estatísticos americanos e datados de 4 anos para a realidade portuguesa sem qualquer tipo de cuidado de adaptação.
  3. A campanha, mesmo que não carecesse de sólida científica, é marcada por um cariz especulativo e emocional muito reprovável eticamente, por apelar ao sentimento de culpa de pais e de crianças, especulando sobre a possibilidade de estas adoecerem ou não.
Se quiser ler mais sobre a conclusão do Instituto Civil da Autodisciplina da Comunicação Comercial (ICAP): 


Referências

Comparison of Proliferative and Multilineage Differentiation Potential of Human Mesenchymal Stem Cells Derived from Umbilical Cord and Bone Marrow
Dolores Baksh, Raphael Yao and Rocky S. Tuan
2007;25;1384-1392; originally published online Mar 1, 2007;  Stem Cells
DOI: 10.1634/stemcells.2006-0709

Lifetime probabilities of hematopoietic stem cell transplantation in the US
J. J. Nietfeld, Marcelo C. Pasquini, Brent R. Logan, Frances Verter and Mary M. Horowitz
Biol Blood Marrow Transplant. 2008 March ; 14(3): 316–322. 
DOI: 10.1016/j.bbmt.2007.12.493.

Nova aplicação terapêutica do Carvedilol

Lúcia Almeida

Efeitos antifibróticos em lesões hepáticas crónicas, por exposição a CCl4.
No dia 10 de Abril de 2012, foi publicado no Elsevier ( Toxicology and Applied Pharmacology ), um estudo sobre a potencial capacidade do fármaco Carvedilol, em reverter lesões fibróticas hepáticas crónicas. Neste estudo, foi usado um modelo de hepatotoxicidade induzida por CCl4, em ratinhos.


Breve nota Introdutória
A fibrose hepática progressiva representa o estágio final inerente a qualquer lesão hepatica crónica, conduzindo a cirrose, perda da função hepática e em última instância, a carcinoma hepatocelular.

Tóxicos , tais como o CCl4 ( usado como refrigerante, pesticida, agente extintor) que se encontram disseminados no meio ambiente ( água, ar, solos) são alguns dos responsáveis por este tipo de lesões. O stress oxidativo gerado por espécies reactivas de oxigénio ( ROS) desempenha um papel fundamental na produção de lesão hepática, que conduz à fibrose .

O Carvedilol insere-se no grupo dos fármacos do Aparelho Cardiovascular, sendo um Anti- Hipertensor, actuando como um Bloqueador β-adrenérgico. Desta forma, é frequentemente usado na hipertensão portal que a fibrose e cirrose hepáticas acarretam.

Os benefícios que acompanhavam o tratamento com o fármaco, começaram a despertar o interesse de vários investigadores que se propuseram a estudar o seu efeito antioxidante, na reversão das lesões fibróticas hepáticas.

Métodos
Os ratinhos ( 60 machos albinos) foram divididos em 4 grupos de estudo de igual número de elementos:


Resultados histológicos


   Fig2. Resultados histológicos do tecido hepático, nos 4 grupos de estudo.

A. Grupo tratado com Carvedilol (3º grupo): Não houve qualquer tipo de alteração no tecido: manutenção dos hepatócitos alinhados, “em placa”, com sinusóides que se deslocam entre as placas de hepatócitos para convergir sobre a vénula hepática terminal-veia central).

B. Grupo controlo (4º grupo): sem qualquer alteração do tecido.

C. Grupo inoculado com CCl4 (1º grupo): degeneração hepatocelular, com formação de tecido fibroso infiltrado com células inflamatórias. Houve rearranjo da estrutura hepática (com perda da estrutura de “hepatócitos em placa”) e fibrose septal.

D. Grupo inoculado com CCl4 e tratado com Carvedilol: Acentuada diminuição de tecido fibrosado. Os hepatócitos retomaram a sua aparência e rearranjo normais.


Conclusão

Com este estudo verificou-se que o tratamento com Carvedilol reverte substancialmente as lesões histopatológicas, com restauração da funcionalidade do órgão, em maior ou menor extensão. Neste mesmo estudo, verificou-se também uma acção do fármaco ao nível da peroxidação lipídica, deplecção de GSH, redução da actividade de enzimas antioxidantes, catalase e glutationa-S-transferase induzidas pelo CCl4.

Em suma, este estudo demonstra o quão promissor é este fármaco, na restauração da funcionalidade hepática pós-lesão.


Referências

Dandona, P., Ghonim, H., Brooks, D.P., 2007. Antioxidant activity of carvedilol in cardiovascular disease. J. Hypertens. 25 (4), 731–741.

Hamdy N., El-Demerdash E., Toxicology and Applied Pharmacology - New therapeutic aspect for carvedilol: Antifibrotic effects of carvedilol in chronic carbon tetrachloride-induced liver damage. Abril 2012.

O'Neil, Maryadele J. et al., The Merck Index - An Encyclopedia of Chemicals, Drugs, and Biologicals, 2006.

Ross M.H., Pawlina W., Histology, a Text and Atlas, 6th ed, 2011. 629, 632, 634, 657-659.
http://www.infarmed.pt/prontuario/framepesactivos.php?palavra=carvedilol 

quarta-feira, 30 de maio de 2012

Células da pele transformadas em células do coração

Margarida Gil


“Cientistas afirmam que descobriram uma forma de transformar células de pele de pacientes com insuficiência cardíaca em células saudáveis de tecido muscular do coração.
A experiência consiste em utilizar células do próprio indivíduo, o que evita problemas de rejeição de tecidos, como explica o artigo publicado no "European Heart Journal".” Assim começava a notícia que, no dia 24 de Maio de 2012 foi apresentada no Jornal de Notícias

O estudo denominado “Derivation and cardiomyocyte differentiation of induced pluripotent stem cells from heart failure patients” (Fig. 1), demonstra que a criação de células estaminais pluripotentes induzidas, em doentes com insuficiência cardíaca grave, podem ser diferenciadas em cardiomiócitos viáveis e funcionais, que integram o tecido cardíaco hospedeiro. 

Fig. 1 – Artigo em análise

As células estaminais podem ser de três tipos: embrionárias, pluripotentes induzidas ou adultas, sendo que as suas características estão descritas na Tabela 1.

As células estaminais definem-se por duas propriedades básicas: a capacidade de se auto-renovarem indefinidamente num estado indiferenciado e a possibilidade de se diferenciarem num ou mais tipos de células especializadas (fig. 2)
 Fig.2 – Propriedades das células estaminais

O trabalho com células estaminais embrionárias (células ES, Embryonic Stem cells) de ratinho abriram o caminho à investigação das células ES humanas que, dada a sua capacidade de autorrenovação e diferenciação, têm um elevado potencial para uso em terapia celular.
Para além das células estaminais embrionárias, há ainda as células estaminais ‘’adultas’’, que servem para manter as funções dos tecidos e órgãos onde estão presentes, bem como reparar lesões nos tecidos em caso de trauma. (Fig. 3)

Fig. 3 - Fontes de células estaminais embrionárias e adultas

Recentemente foi descrita a criação de células estaminais pluripotentes induzidas (iPSC, induced pluripotent stem cells) a partir de células somáticas humanas ou de ratinho através da expressão forçada de fatores de transcrição definidos como essenciais para a manutenção do estado de pluripotência das células ES. A reprogramação de  iPSC permite a obtenção de células com as propriedades únicas das células ES, a partir de células diferenciadas adultas do próprio paciente.
A diferenciação das células estaminais humanas em cardiomiócitos surge como uma possível solução para a regeneração do tecido cardíaco, bem como a sua capacidade para melhorar a função cardíaca em modelos animais.
Os cardiomiócitos são as fibras musculares cardíacas (Fig 4), normalmente uninucleadas, ramificadas, com muitas mitocôndrias e sarcoplasma rico em colagénio.

Apresentam discos intercalares, que fornecem pontos de fixação para as miofibrilas. Permitem a disseminação extremamente rápida dos estímulos contrácteis de uma célula para outra (fornecem áreas de baixa resistência elétrica para a rápida propagação da excitação por todo o miocárdio) ® desse modo, as fibras adjacentes contraem-se quase que simultaneamente, agindo portanto como um sincício funcional.
Fig. 4Tecido muscular estriado cardíaco

No artigo em análise, é referido que a medicina regenerativa/reparativa tem evoluído no sentido de possibilitar a recuperação tecidual após lesão, pretendendo-se neste caso reconstruir o tecido lesado, com novas células contrácteis, prevenindo assim a falência cardíaca.
O estudo pretende derivar iPSC a partir de céulas da derme de doentes com insuficiência cardíaca grave, em cardiomiócitos viáveis e funcionais. Foram retirados fibroblastos da derme de dois doentes, ambos com cardiomiopatia isquémica (sexo masculino, 51 e 61 anos), reprogramados para criar HF-hiPSC’s (heart failure – heart induced pluripotent stem cells) através de infeção retroviral de três factores de reprogramação: Oct4, Sox2, Klf4. As hiPSC’s de controlo foram reprogramadas com células da derme de um individuo saudável.

Após a reprogramação celular, foram realizados testes de imunomarcação para verificar a formação de teratomas (através da injecção de hiPSC’s indiferenciados no tecido subcutâneo de ratinhos imunocomprometidos), sequenciação genética e análises de cariótipo. (fig. 5) A eficiência da reprogramação foi avaliada por imunomarcação após 21 dias de cultivo e foi entre 0,014% e 0,02%. Nos estudos de expressão genética, foram cultivadas in vitro células contrácteis já diferenciadas e adicionadas a uma cultura de cardiomiócitos ventriculares de ratinhos neonatos. Para verificar a capacidade contráctil das células foram realizados estudos de electrofisiologia, bem como estimulação neuro humoral (com β-agonista para aumentar a frequência cardíaca e agonista muscarínico para diminuir a frequência cardíaca) (fig.6). Por fim, no transplante celular, as hiPSC’s foram injectadas no miocárdio do ventrículo esquerdo de ratinhos (medicados com ciclosporina 15mg/kg/dia para prevenir a rejeição do transplante). Os corações foram retirados após 7-10 dias e crioseccionados para exame histológico. 

Fig. 5 – Derivação e caracterização das HF-hiPSC’s. A- imunomarcação das hi-PSC’s de controlo e reprogramadas com marcadores pluripotentes. B- PCR mostra a reactivação dos factores de reprogramação, em comparação com os fibroblastos iniciais. C- Sequênciação do promotor NANOG das hiPSC’s em comparação com os fibroblastos de origem. D- Coloração H&E dos teratomas formados após injecção de HF-hiPSC’s em ratinhos.

Fig. 6 – Estudos electrofisiológicos. A, B – registo extracelular de actividade electrica das HF-hiPSC’s cultivadas. C – O mapa de activação. D – Comparação entre frequência de batimentos entre as células de controlo e as HF-hiPSC’s já diferenciadas em cardiomiócitos.


Concluiu-se que:

  1. Os hiPSC’s podem ser originados a partir de fibroblastos da derme em doentes com IC avançada, utilizando uma reprogramação com três factores: Oct4, Sox2, Klf4;
  2. Os HF-hiPSC’s podem ser diferenciados em cardiomiócitos com propriedades moleculares, estruturais e funcionais;
  3. A eficiência e capacidade de diferenciação dos hiPSC’s, bem como as propriedades fenotípicas são comparáveis quando utilizados fibroblastos de doentes com IC ou de indivíduos saudáveis;
  4. Os HF-hiPSC’s conseguem integrar o tecido cardíaco pré-existente;
  5. Os HF-hiPSC’s podem enxertar, sobreviver e integrar estruturalmente com o tecido cardíaco hospedeiro, num transplante in vivo. (Fig 5)
Fig. 7– Transplante in vivo de HF-hiPSC’s. Anticorpos anti-mitocôndria humana, utilizados para imunomarcação para verificar a origem humana nos miocárdio de ratinhos (verde, A); fenótipo de cardiomiócitos humano confirmado por imunomarcação para α-actinina sarcomérica (verde, B); estrias musculares cardíacas a serem formadas (B); desenvolvimento de gap junctions entre as HF-hiPSC’s do dador e do ratinho (C). 

Comprovou-se assim que as células estaminais pluripotentes induzidas podem ser formadas a partir de células de doentes com insuficiência cardíaca avançada e diferenciadas em cardiomiócitos viáveis e saudáveis. 


Bibliografia



.       BRAGANÇA,J., TAVARES, A., BELO, J., Células estaminais e medicina regenerativa- um admirável mundo novo, Departamento de Ciências Biomédicas e Medicina, UALG, Faro.

.      ROSS, M., PAULINA, W., Histology – a text and atlas, 6th Edition, Lippincott Williams & Wilkins, a Wolters Kluwer business, 2011, Philadelphia, ISBN 978-0-7817-7200-6;


.     ZWI-DANTSIS, L., HUBER,I., et al, Derivation and cardiomyocyte differentiation of induced pluripotent stem cells from heart failure patients, European Heart Journal, May 22, 2012.


.       MAURITZ, C., SCHWANKE, K., et al, Generation of Functional Murine Cardiac Myocytes From Induced Pluripotent Stem Cells, American Heart Association, July 14, 2008.


.      PITTENGER, M., MARTIN, B., Mesenchymal Stem Cells and Their Potential as Cardiac Therapeutics, American Heart Association, 2004

terça-feira, 15 de maio de 2012

Regeneração cardíaca após enfarte miocárdio

Nuno Fernandes


No dia 14 de Fevereiro de 2012 foi publicado um estudo na revista The Lancet que demonstra que a administração intracoronária de cardiosphere-derived cells (CDCs) autólogas, em doentes que sofreram enfarte agudo do miocárdio (EAM), é segura e aumenta a viabilidade do miocárdio através da redução da cicatriz e simultaneamente através do estímulo de crescimento de tecido cardíaco saudável.
Este artigo tem por base um estudo prospectivo randomizado de fase 1, efectuado nos Estados Unidos (Cedars-Sinai Heart Institute e The Johns Hopkins Hospital), que tinha como objectivos avaliar a segurança da utilização de CDC’s como terapia em pacientes com EAM e avaliar a sua eficácia preliminar aos 6 meses em RMN.
Os critérios de inclusão no estudo foram EAM recente com disfunção ventricular esquerda (Fracção de ejecção 25%-45%), idade superior a 18 anos e intervenção coronária percutânea com colocação de stent com sucesso com TIMI (Thrombolysis in Myocardial Infartation) flow de 2 ou mais na artéria relacionada com o enfarte.
Os critérios de exclusão foram uma esperança de vida inferior a 3 anos, contra-indicações para fazer RMN, enfarte envolvendo o ventrículo direito (local onde são feitas as biopsias para recolha de tecido), tumor cardíaco, história de arritmias ventriculares mantidas, insuficiência cardíaca classe IV, ou tumores identificados em TAC.

Trial profile and study timeline
(A) CADUCEUS trial profile. (B) Study events and timeline. Major efficacy data are based on comparisons of the baseline MRIs and the 6-month and 12-month MRIs. Study procedures below the timeline apply only to those participants who were randomly allocated to receive CDCs, but all participants underwent the MRI studies shown above the timeline. CDC=cardiosphere-derived cell. *Two patients in the low dose group and four in the high dose group. †Delay due to investigation of contamination.


A todos os pacientes identificados como tendo sofrido EAM há menos de 30 dias foi efectuada uma Ressonância Magnética Nuclear (RMN). Os pacientes elegidos para o estudo foram colocados de forma randomizada, com um rácio de 2:1, no grupo com tratamento com CDCs ou no grupo de controlo.

Nos pacientes do grupo para tratamento com CDCs foi feita biopsia endomiocardica para recolha de tecido, tendo sido este colocado em meio de cultura para obter cardiosferas e posteriormente CDCs.





Manufacture and characteristics of CDCs
(A) Process flow for manufacture of CDCs.


Depois de efectuado um estudo baseline com RMN, os CDCs foram administrados através de um catéter de angioplastia no local de bloqueio prévio da artéria relacionada com o EAM.
Foi efectuado um estudo baseline com RMN ao grupo de controlo no mesmo espaço temporal após o EAM que o grupo tratado com CDCs.
Todos os pacientes foram seguidos às 2 semanas, 1, 2, 3, 6 e 12 meses após a administração de CDCs ou tempo correspondente no grupo de controlo.
Todas as amostras de CDCs foram sujeitas a um teste de integridade citogénica através da verificação da existência do número de cromossomas adequado.
Foram efectuadas RMN no início (baseline), aos 6 e 12 meses, para avaliar a massa de tecido de cicatrização, massa de miocárdio viável no ventrículo esquerdo, tamanho da cicatriz, volumes cardíacos, função global e função regional de todos os pacientes.
Para verificar a regeneração tecidular independente dos estudos de RMN, foram feitos estudos suplementares em ratos com tamanho de cicatriz, massa da cicatriz, massa viável a partir de uma serie de secções de corações preparadas com tricromo de Masson. Os ratos foram submetidos a isquémia miocárdica anterior durante 45 minutos e 20 minutos de reperfusão seguida de infusão intracoronária de CDCs. Os corações foram analisados 3 semanas após a infusão.

Resultados: Nenhum paciente morreu ou sofreu evento cardíaco adverso major. Não foram registadas complicações no período das 24 horas após administração de CDCs.
Nos primeiros 6 meses, 5 pacientes sofreram eventos adversos (4 do grupo de CDCs e 1 do grupo de controlo), e 2 pacientes do grupo de CDCs sofreram eventos adversos no período dos 12 meses. Destes casos, todos excepto um foram considerados como não relacionados ou dificilmente relacionados com o tratamento em estudo. A excepção foi o caso de um paciente que sofreu um EAM sem onda Q que tinha recebido 25 milhões de CDCs 7 meses antes, tendo este evento sido considerado como provavelmente relacionado com o tratamento.
Após 6 meses da administração de CDCs os autores constataram uma redução na circunferência e espessura da cicatriz e um aumento de miocárdio viável, alterações que não observaram no grupo de controlo.
Aos 12 meses o tamanho da cicatriz no grupo de controlo manteve-se inalterada mas no grupo tratado com CDCs tinha sofrido uma redução. Aos 12 meses os pacientes tratados com CDCs tinham tido uma redução de 12,3% no tamanho da cicatriz. A massa da cicatriz diminui em média 28% no grupo tratado com CDCs aos 6 meses e 42% aos 12 meses, mas manteve-se inalterada no grupo de controlo.

Representative MRI and changes in scar size
Short-axis MRI of heart at baseline (82 days after myocardial infarction; A) and 6 months after CDC infusion (B) in a participant randomly allocated to receive CDCs. Short-axis MRI of heart at baseline (77 days after myocardial infarction; C) and after 6 months (D) in a control. Infarct scar tissue (green arrows) is evident by areas of hyperintensity (white) whereas viable myocardium appears dark. Difference in scar size from baseline to 6 months (E) or 12 months (F). CDC=cardiosphere-derived cell.


O estudo dos tecidos de coração dos ratos permitiram visualizar uma redução  do tamanho da cicatriz, redução da massa de cicatriz e aumento da massa viável. Não foi identificado hipertrofia na zona limite do enfarte. Os resultados observados são consistentes com restauração de miocárdio viável com novos cardiomiocitos. Estes resultados suportam a noção de que este as imagens de RMN mostram regressão da cicatriz e regeneração tecidular como resultado do tratamento com CDCs.


Myocardial regeneration in rats treated with CDCs
Representative images of Masson trichrome-stained sections of vehicle control (A) and intracoronary CDC-treated (B) rat hearts 3 weeks after treatment (scar tissue stained blue and viable myocardium stained red). Enlarged regions show striking differences in transmurality of scar and extent of viable myocardium in the infarcted region. (C) Quantification of scar size, scar mass, and viable mass in CDC-treated and control hearts. 


O estudo conclui que a terapêutica com CDCs é segura, podendo passar para a fase 2 de estudo. Concluem também que os resultados demonstram aumento da viabilidade do miocárdio, consistente com terapêutica de regeneração, merecendo a avaliação em estudos futuros.


Makkar, R. R., R. R. Smith, et al. (2012). "Intracoronary cardiosphere-derived cells for heart regeneration after myocardial infarction (CADUCEUS): a prospective, randomised phase 1 trial." Lancet.

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22336189