ARTÍCULO DE REVISIÓN

Trasplante autólogo de médula ósea: propuesta basada en la evidencia, para un consenso en enfermedad cardiovascular

Stem–cells transplantation for myocardial regeneration

 

Juan Manuel Senior Sánchez¹; Francisco Cuéllar–Ambrosi²

1. Jefe del Grupo de Trasplante Cardíaco. Miembro del Grupo de Terapia Celular Regenerativa Universidad de Antioquia – Hospital Universitario San Vicente de Paúl. Profesor Asociado de la Universidad de Antioquia, Medellín, Colombia.
2. Director de la Unidad de Trasplante de Sangre y Médula Ósea. Miembro del Grupo de Terapia Celular Regenerativa Universidad de Antioquia – Hospital Universitario San Vicente de Paúl. Profesor Titular de la Universidad de Antioquia, Medellín, Colombia.

 

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RESUMEN

LA FALLA CARDÍACA es un síndrome clínico heterogéneo que se desarrolla después de un 'evento índice', el cual produce daño del tejido muscular cardíaco por la pérdida de cardiomiocitos o por la alteración de la capacidad del miocardio para generar una fuerza eficiente para la contracción ventricular. La noxa inicial puede ser de aparición súbita como en el síndrome coronario agudo o insidiosa y gradual como en la enfermedad coronaria crónica y las cardiomiopatías primarias y secundarias. Independiente del factor que genere el síndrome, se produce una serie de respuestas hemodinámicas y neurohormonales con cambios moleculares complejos, que conducen a la progresión de la disfunción ventricular y a mayor pérdida de células contráctiles funcionantes por necrosis o por apoptosis.

Las estrategias terapéuticas desarrolladas para interrumpir este círculo vicioso de disfunción miocárdica y remodelación ventricular, cambian las condiciones en que se produce el trabajo miocárdico, con la consecuente mejoría de la enfermedad y de la tasa de supervivencia. Sin embargo, este enfoque terapéutico, conocido como la 'aproximación Jurásica', no logra recuperar el tejido lesionado durante el proceso, lo que permite la progresión de la enfermedad hasta llegar a la falla cardíaca terminal y la muerte.

Estudios experimentales y clínicos han demostrado que la implantación de células progenitoras derivadas de la médula ósea producen angiogénesis y recuperación de la función cardíaca en pacientes con cardiopatía isquémica aguda y crónica. Con esta terapia se ha demostrado mejoría significativa de la sintomatología, de la capacidad funcional, del estado funcional, del tamaño del defecto de perfusión miocárdica medido por pruebas de medicina nuclear y de la fracción de eyección al igual que disminución del volumen sistólico final del ventrículo izquierdo, sin complicaciones relacionadas con el procedimiento.

En conclusión, el trasplante de células progenitoras derivadas de la médula ósea es una terapia efectiva y segura para promover la neovascularización y mejorar la contractilidad y la perfusión miocárdicas en los pacientes con cardiopatía isquémica aguda o crónica, que sean pobres candidatos para la cirugía.

PALABRAS CLAVE: angiogénesis, cardiomioplastia, células progenitoras, enfermedad coronaria, falla cardíaca

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SUMMARY

Heart failure is a heterogeneous clinical syndrome that develops after an 'index event' which damages cardiac tissue with loss of cardimyocytes and/or alteration of myocardial ability to generate an efficient ventricular contraction. The initial injury can appear suddenly as in the acute coronary syndrome or gradually as happens in chronic coronary arteries disease, and primary or secondary cardiomyopathies. Regardless of the etiologic factor, a series of hemodynamic alterations and neurohormonal responses with complex molecular changes is produced, leading to progression of ventricular dysfunction and to greater loss of contractile cells due to necrosis or apoptosis.

Therapeutic strategies developed so far to interrupt this vicious circle of myocardial dysfunction and ventricular remodeling, do change the conditions of myocardial work, improving the situation of patients and their survival probability. However, this therapeutic approach does not produce myocardial regeneration, and consequently, the disease may progress to terminal heart failure and death.

Experimental and clinical studies have revealed that implantation of bone marrow stem cells may produce angiogenesis and improve cardiac function in patients with acute or chronic ischaemic heart disease. It has been found that this therapy produces significant improvement of several parameters such as: symptoms, exercise capacity, functional state, size of the myocardial perfusion defect and ejection fraction; besides, there is a decrease in the end–systolic left ventricle volume.

The procedure is not associated with complications. In conclusion, bone marrow stem cells transplantation is an effective and safe form of therapy to promote neovascularization and improve myocardial perfusion and contractility in patients with acute or chronic ischaemic heart disease who are not appropriate candidates for standard revascularization therapies.

KEY WORDS: angiogenesis, cardiac failure, cardiomyoplasty, coronary disease, stem cells

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INTRODUCCIÓN

EL INFARTO DE MIOCARDIO es por definición de naturaleza irreversible; la función sistólica y el metabolismo disminuyen luego de unos pocos latidos en los cuales ha habido una dramática y súbita disminución de la perfusión miocárdica.¹ El daño irreversible del cardiomiocito comienza 15–20 minutos luego de la oclusión arterial coronaria; el subendocardio es la zona más vulnerable dados sus altos requerimientos metabólicos.² El tamaño del infarto depende de la duración y la gravedad del defecto de perfusión, pero también es modulado por la presencia de circulación colateral, medicamentos y el preacondicionamiento isquémico.^3,4 Luego del daño, se produce un proceso de cicatrización y remodelación que lleva a dilatación ventricular y reducción de la función sistólica en semanas a meses después del evento inicial,⁵ con el consecuente desarrollo de un síndrome de falla cardíaca. A pesar de los avances en la terapia médica y quirúrgica, el pronóstico de la enfermedad sigue siendo pobre dado que solo se modulan las cargas inducidas por el estrés mecánico y la activación neurohormonal sin lograr una verdadera recuperación del tejido miocárdico lesionado durante el episodio isquémico.⁶ El trasplante celular ha sido propuesto como una terapia novedosa para el tratamiento de la falla cardíaca; denominado como cardiomioplastia celular por Kao y Chiu,⁷ consiste en el trasplante de células miogénicas o con capacidad de diferenciarse en cardiomiocitos cuando son implantadas en regiones infartadas del corazón con el fin de producir regeneración miocárdica y/o angiogénesis.⁸ Clásicamente se ha considerado que durante las etapas embrionaria y fetal hay replicación activa de cardiomiocitos por la presencia de reguladores positivos del ciclo celular permitiendo la carioquinesis.⁹ Antes del nacimiento la actividad disminuye y se produce duplicación genómica con cardiomiocitos binucleados con el posterior aumento de reguladores negativos que detienen el ciclo celular en un estado postmitótico, sin replicación celular activa significativa en la edad adulta.^9,10,11 Lo anterior explica por qué después del daño producido por un evento isquémico miocárdico, se pierde en forma definitiva un número significativo de cardiomiocitos y hay deterioro de la función ventricular por el proceso de remodelación a largo plazo.¹² Recientemente el grupo de Anversa y colaboradores demostró la posibilidad de regeneración miocárdica espontánea luego de un episodio de infarto agudo de miocardio; sin embargo, el proceso endógeno es insuficiente para reparar el tejido lesionado. ^13,14

También se ha demostrado en biopsias endomiocárdicas de pacientes con trasplante cardíaco, el desarrollo de cardiomiocitos con características fenotípicas masculinas en corazones de donantes femeninos, lo que sugiere la presencia de células progenitoras cardíacas in situ o circulantes que tienen la capacidad de repoblar el órgano trasplantado. ^15,16

 

CÉLULAS PROGENITORAS

LAS CÉLULAS PROGENITORAS SE DEFINEN COMO las que tienen capacidad de autorregeneración y que pueden diferenciarse en múltiples líneas celulares.¹⁷ Mientras que las células progenitoras embrionarias se derivan de embriones de mamíferos en la etapa de blastocisto y tienen gran capacidad para generar cualquier tipo de célula del organismo, las células progenitoras adultas son parte de tejidos específicos del organismo postnatal en los cuales pueden diferenciarse.¹⁸ Estas células conservan en algún grado la capacidad de desarrollar plasticidad, lo que les permite diferenciarse en líneas celulares de diversos tejidos y capas germinales.¹⁹

Ciertos tejidos poseen un número escaso de este tipo de células y probablemente eso es lo que explica su imposibilidad de regeneración en el proceso de cicatrización; además, no está claro por qué se pierde la posibilidad de reclutamiento y proliferación de células de otros tejidos capaces de restaurar la forma y la función originales de dichos órganos.²⁰ Es posible que la disminución de la perfusión coronaria secundaria a la lesión aterosclerótica, evite que un número significativo de células progenitoras circulantes alcancen el tejido miocárdico lesionado y puedan 'anidar' en dicha zona para su regeneración; si se tiene en cuenta que el flujo sanguíneo coronario normal es aproximadamente de 80 mL/min/100 g de tejido ventricular, alrededor de 160 mL de sangre pasan por minuto, asumiendo una masa ventricular izquierda normal de 200 g.²¹ También se debe tener en cuenta que las células progenitoras liberadas en el torrente circulatorio pueden quedar atrapadas en tejidos diferentes al miocardio, especialmente en los pulmones y el bazo²² y que pueden estar ausentes factores específicos del microambiente necesarios para inducir su diferenciación;^23,24 por esta razón se utilizan desde el punto de vista terapéutico por implantación directa intracoronaria o por inyección intramiocárdica.

Aunque las células embrionarias son pluripotentes su utilización en estudios clínicos no es posible por razones éticas; las notorias plasticidad y pluripotencialidad de las células de la médula ósea plantean la posibilidad de la existencia de una célula progenitora universal que recorre todo el organismo y puede alojarse donde sea necesaria para la regeneración tisular.²⁰ El tejido miocárdico necrótico libera ciertas sustancias quimiotácticas – quimoquinas – capaces de reclutar células progenitoras al sitio del daño para el proceso de regeneración y neovascularización.²⁵

 

ESTUDIOS SOBRE CARDIOMIOPLASTIA

MAS DE 30 ESTUDIOS EXPERIMENTALES publicados en los últimos años revelan el efecto benéfico de la cardiomioplastia celular sobre la función cardíaca en corazones con disfunción ventricular.^26–46 Se han utilizado para trasplante mioblastos esqueléticos alogénicos y autólogos, células musculares lisas, células madre embrionarias, células endoteliales vasculares, cardiomiocitos fetales, neonatales y adultos, células progenitoras de sangre periférica y derivadas de la médula ósea.^47,48 Orlic y colaboradores² realizaron en un modelo murino un trasplante alogénico de células progenitoras derivadas de la médula ósea Lin^– cKit⁺, marcadas con una proteína fluorescente verde, en la zona de miocardio viable adyacente al infarto y reportaron mejoría de la función sistólica. Se demostró en forma objetiva la diferenciación a cardiomiocitos por la presencia de la proteína fluorescente verde y el cariotipo masculino en un corazón femenino; además se demostró la presencia de conexina 43 que permite la integración de las nuevas células en un sincitio funcional, explicando de esta forma el cambio en la función cardíaca regional y global.^25,43

Tomita y colaboradores⁴⁶ trasplantaron en un modelo porcino células progenitoras derivadas de la médula ósea y encontraron mejoría en la perfusión regional, el engrosamiento endocárdico y la contractilidad.

Strauer y colaboradores ^49,50 fueron los primeros en demostrar en humanos la seguridad y efectividad del trasplante de células progenitoras por vía intracoronaria, en pacientes con infarto agudo de miocardio, inicialmente como reporte de caso y posteriormente como investigación fase I, comparándolo con un grupo control; después de tres meses de seguimiento demostraron mejoría significativa de la perfusión miocárdica en la zona afectada, aumento de la contractilidad y disminución del tamaño del infarto. Estos resultados fueron corroborados por el grupo de Assmus y colaboradores en el estudio TOPCARE AMI.⁵¹ En un estudio piloto se incluyeron 59 pacientes con infarto agudo de miocardio que en forma aleatoria recibieron células progenitoras circulantes⁵² o células progenitoras derivadas de la médula ósea. A los cuatro meses de seguimiento, se encontró por ventriculografía aumento significativo de la fracción de eyección (50 ± 10% a 58 ± 10%) y disminución del volumen sistólico final (54 ± 19 mL a 44 ± 20 mL) y por resonancia magnética, aumento de la fracción de eyección, disminución del tamaño del infarto y ausencia de hipertrofia reactiva. Recientemente se publicó el seguimiento de este grupo a un año, corroborando los hallazgos reportados inicialmente sin demostrar efectos adversos como inducción de arritmias, síncope, aumento de reestenosis o muerte. ⁵³

El estudio MAGIC⁵⁴ fue prospectivo, aleatorizado en pacientes con infarto de miocardio reciente o antiguo con asignación a tres grupos de tratamiento: infusión intracoronaria de células progenitoras circulantes, estimulación con factor de crecimiento granulocitomacrófago y un grupo control. Se encontró a los seis meses de seguimiento, aumento de la capacidad funcional, mejoría de la función ventricular sistólica y de la perfusión miocárdica en el grupo de infusión celular, con un incremento en la incidencia de reestenosis; este último hallazgo discrepa de los resultados del TOPCARE AMI lo que posiblemente se explica por la utilización del factor estimulante de colonias de granulocito–macrófago antes de la revascularización percutánea y la inclusión de un grupo heterogéneo con infartos antiguos.

Los resultados del estudio BOOST concuerdan con los antes mencionados.⁵⁵ Se trata de una investigación prospectiva, aleatorizada, con grupo control y evaluación paraclínica en forma ciega que por razones éticas no permitió grupo placebo. Se demostró a los seis meses de seguimiento un aumento estadísticamente significativo, en promedio de 6.7%, de la fracción de eyección en el grupo tratado en contraposición a un 0.7% en el grupo control, sin eventos adversos relacionados con el procedimiento, lo que reafirma su seguridad.

En América Latina hay experiencias reportadas en Brasil, Argentina y Colombia; el estudio TECELCOR ⁵⁶ en pacientes con infarto agudo de la cara anterior del miocardio con fracción de eyección menor del 35% demostró aumento progresivo de la función ventricular hasta de un 80% en el seguimiento a noventa días en comparación con el grupo control al cual solo se le realizó revascularización percutánea; en Colombia Senior y colaboradores ⁵⁷ reportaron la experiencia inicial del trasplante celular en pacientes con infarto de la cara anterior del miocardio con fracción de eyección menor del 40% y necrosis extensa demostrada por medicina nuclear, con resultados similares a los reportados y sin eventos adversos.⁵⁸ En conclusión, los estudios publicados hasta el momento son consistentes en demostrar que el trasplante de células progenitoras en el paciente con infarto agudo de miocardio por vía intracoronaria produce mejoría significativa de la función ventricular dada por cambios, en algunos casos dramáticos, de la fracción de eyección, el volumen sistólico final del ventrículo izquierdo y los índices de contractilidad y recuperación de la capacidad funcional.

 

TÉCNICAS DE IMPLANTACIÓN DE CÉLULAS PROGENITORAS

LA INYECCIÓN INTRAMIOCÁRDICA de células progenitoras derivadas de la médula ósea, permite beneficiar no solo a los pacientes con eventos isquémicos agudos sino también a los que se presentan con cardiopatía isquémica crónica y síndrome de falla cardíaca o isquemia activa y no tienen posibilidad de revascularización quirúrgica o percutánea. Tse y colaboradores⁵⁹ reportaron la experiencia inicial con 8 pacientes con angina estable refractaria a tratamiento médico máximo, con el trasplante de células progenitoras derivadas de la médula ósea por inyección intramiocárdica, por vía endocárdica guiada por mapeo electromecánico; a los tres meses de seguimiento hubo mejoría de los síntomas al disminuir el número de episodios anginosos por semana y el consumo de nitroglicerina en tabletas por semana, además de disminución en el porcentaje de miocardio hipoperfundido (8.8% vs 5% p= 0.004) y la contractilidad del segmento isquémico. Perin y colaboradores⁶⁰ realizaron una investigación prospectiva, abierta, no aleatorizada en pacientes con falla cardíaca crónica grave de etiología isquémica; encontraron aumento significativo de la fracción de eyección de 20 a 29% (p= 0.003) y reducción del volumen de fin de sístole (p=0.03); el mapeo electromecánico de control a los cuatro meses reveló mejoría significativa de la actividad mecánica de los segmentos inyectados. Aunque la implantación celular endocárdica es un procedimiento con baja morbilidad y efectivo, no permite realizar intervenciones combinadas con revascularización miocárdica. Tres estudios pequeños de Stamm ⁶¹ y colaboradores, Mohanty ⁶² y colaboradores y Ozbaran⁶³ y colaboradores sugieren que la revascularización miocárdica con puentes coronarios asociada al trasplante de células progenitoras derivadas de la médula ósea produce mejoría de la función ventricular. Este hallazgo fue corroborado por el estudio prospectivo, aleatorizado del grupo de Patel y colaboradores⁶⁴ en pacientes con falla cardíaca isquémica, en el que se demostró un aumento significativo y progresivo de la fracción de eyección en los controles a los uno, tres y seis meses (30.7 ± 2.5 a 37.2 ± 2.4 en los controles vs 29.4 ± 3.6 a 46.1 ± 1.9 en los tratados p= 0.0007).

 

UTILIZACIÓN DE FACTORES ESTIMULANTES

LA UTILIZACIÓN de factor estimulante del crecimiento de colonias de granulocitos–macrófagos aumenta el número de células progenitoras endoteliales en la médula ósea y circulantes, asegurando mayor concentración de estas y menor volumen de la suspensión celular para la implantación^65,66 lo cual es crucial cuando se hacen inyecciones intramiocárdicas; además, estimula la maduración y activación de las células progenitoras,⁶⁷ posiblemente del subgrupo que se requiere para la regeneración y revascularización y promueve el crecimiento de colaterales arteriales cardíacas.⁶⁸ Sin embargo, no podemos abstraernos de los efectos secundarios protrombóticos reportados en dos casos relacionados con la administración del factor ^69,70 no confirmados en otros estudios. ^54,65,71,74

No está claro el mecanismo por el cual las células progenitoras mejoran la función ventricular en humanos dado que los estudios no han sido diseñados para tal fin y se basan en hallazgos en modelos animales. El efecto benéfico está relacionado con diferentes mecanismos que actúan en forma aislada o en conjunto tales como regeneración de cardiomiocitos, neovascularización y efecto paracrino por liberación de factores angiogénicos. ^47,48 Estos a su vez modulan el proceso de remodelación ventricular por la reducción del tamaño del infarto, minimizan la dilatación ventricular, aumentan el engrosamiento endocárdico, inducen modulación de la remodelación de la matriz extracelular y evitan la hipertrofia reactiva en las zonas no comprometidas; además, alteran la función diastólica mejorando la tensión y la elasticidad de la pared y la distensibilidad ventricular; mejoran la función sistólica por cambios en la motilidad regional, aumentan las presiones desarrolladas por el ventrículo y la contractilidad global. ^47,48

 

RECOMENDACIÓN

LAS SIGUIENTES RECOMENDACIONES están basadas en los niveles de evidencia y grados de recomendación sugeridos por Lozano y Cuervo.⁷⁵

Niveles de información y evidencia

I	Al menos un experimento aleatorizado o un metaanálisis de alta calidad.
I I	Al menos un experimento aleatorizado o un metaanálisis de alta calidad, pero con gran probabilidad de resultados falsos o falsos negativos.
I I I	1. Estudios experimentales no aleatorizados, pero adecuados en otros aspectos. 2. Estudios observacionales, ojalá múltiples y de diversos centros. 3. Estudios con controles históricos, múltiples series de tiempo, series de casos.
IV	Opinión de autoridades respetadas, basada en la experiencia clínica no cuantificada, en informes de grupos de expertos o en ambos.

Grados de recomendación

A	Hay buena evidencia que apoya incluir la intervención o la prueba en el cuidado de los pacientes.
B	Hay evidencia regular que apoya incluir la intervención o la prueba en el cuidado de los pacientes.
C	Hay evidencia pobre para emitir una recomendación.
D	Hay evidencia regular que apoya no incluir la intervención o la prueba en el cuidado de los pacientes.
E	Hay evidencia buena que apoya no incluir la intervención o la prueba en el cuidado de los pacientes.

1. El trasplante de células progenitoras derivadas de la médula ósea o circulantes, por vía intracoronaria, está indicado en pacientes con infarto agudo de miocardio con fracción de eyección menor del 40% y necrosis extensa, asociado a la revascularizacion percutánea de la arteria responsable, para mejorar la función ventricular.

Niveles de información y evidencia II, Grado de recomendación B.

2. El trasplante de células progenitoras derivadas de la médula ósea está indicado por inyección intramiocárdica directa por vía endocárdica, guiada o no por mapeo electromecánico, en pacientes con falla cardíaca grave de etiología isquémica, con fracción de eyección menor del 40%, que no tienen posibilidad de revascularización quirúrgica ni percutánea por su anatomía coronaria.

Niveles de información y evidencia III.2, Grado de recomendación B.

3. El trasplante de células progenitoras derivadas de la médula ósea está indicado por inyección intramiocárdica directa por vía epicárdica en pacientes con síndrome de falla cardíaca de etiología isquémica, con fracción de eyección menor del 40%, a quienes por su anatomía coronaria se les puede asociar cirugía de puentes coronarios.

Nivel de información y evidencia II, Grado de recomendación B.

4. El trasplante de células progenitoras derivadas de la médula ósea está indicado en pacientes con síndrome de falla cardíaca grave (cardiopatía dilatada) de origen no isquémico, con fracción de eyección menor del 40%, para mejorar la función ventricular o la supervivencia.

Niveles de información y evidencia III.3, Grado de recomendación C.

5. El trasplante de células progenitoras derivadas de la médula ósea está indicado en pacientes con síndrome de falla cardíaca grave de etiología isquémica y fracción de eyección menor del 40%, para mejorar la sobrevida.

Niveles de información y evidencia IV, Grado de recomendación C.

6. La cardiomioplastia celular con mioblastos esqueléticos u otra línea celular diferente a las células progenitoras circulantes o derivadas de la médula ósea está indicada en pacientes con síndrome de falla cardíaca grave de cualquier etiología, para mejorar la función ventricular o la sobrevida.

 

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Recibido: septiembre 30 de 2005

Aceptado: noviembre 3 de 2005