2.4.1 Reforço celular cardiomyoplasty
Celular cardiomyoplasty tem sido amplamente explorada como uma potencial estratégia terapêutica cardíaca reparação e regeneração (Mohsin et al., 2011; Huu et al., 2012; Passier et al., 2008). A abordagem envolve a transplantação de células suspensas num líquido, tais como soro ou meio de cultura celular, para tecidos enfartados ou zona fronteiriça por injeções intramiocárdicas. Infelizmente, os ensaios clínicos em curso que utilizam células derivadas da medula óssea mostram resultados mistos na melhoria da fracção de ejecção LV após o transplante, parcialmente devido a um enxerto celular deficiente e sobrevivência após o parto (Wollert, 2011). Tem sido demonstrado que, enquanto as células transplantadas são viáveis pouco depois da implantação, em 1 semana apenas ~ 1% das células permanecem pela análise TUNEL (Reinecke e Murry, 2002). A maior parte da morte celular observada nos primeiros dias do transplante é provavelmente causada pela combinação de isquemia, inflamação e anoikis, ou apoptose induzida pela interrupção das interações de matriz celular (Haider e Ashraf, 2008; Robey et al., 2008). Christman et al. (2004b) were the first to demonstrate that injection of cells along with a hydrogel can improve cell transplant survival in a rat MI model. Este estudo utilizou mioblastos ósseos neonatais no rato com uma injecção de fibrina e demonstrou que, em comparação com o fornecimento de líquido convencional, a fibrina melhorou a sobrevivência do mioblasto em mais de duas vezes. Injecção de mioblastos com fibrina com aumento da espessura do enfarto e encurtamento fraccional (Christman et al., 2004a), mas esta não foi estatisticamente diferente da injecção de fibrina isoladamente. Desde então, o uso da fibrina como veículo de entrega para melhorar o sucesso da cardiomioplastia celular tem sido demonstrado com células da medula óssea (Nakamuta et al., 2009), células estaminais cardíacas derivadas da medula óssea (Guo et al., 2011), e células estaminais derivadas da adipose (Danoviz et al., 2010; Zhang et al., 2010).
outros hidrogelos de origem natural que têm sido utilizados para administrar a terapêutica celular incluem o quitosano (Lu et al., 2009; Lüet al., 2010), Matrigel (Laflamme et al., 2007), e alginate modificado pelo RGD (Yu et al., 2010). Como mencionado anteriormente, alginato carece dos motivos intrínsecos para a adesão celular, por isso, para prevenir anoikis de células transplantadas, devem ser feitas modificações ao alginato para fornecer interações de matriz celular. Yu et al. (2010) used an RGD-modified alginate to encapsulate human mesenchymal stem cells (hMSCs). As micro-cabeças geradas a partir desta solução e injectadas num modelo de reperfusão de isquemia em ratos nus mostraram persistência de hMSCs em microcápsulas aos 7 dias e 2 semanas, enquanto que os hMSCs injectados com meio só foram detectáveis ao dia 1. Tanto as micro-fieiras como os hMSCs com micro-fieiras foram capazes de evitar a deterioração da espessura da parede anterior e das dimensões LV durante a sistole e o diastol, mas não houve diferença entre os dois grupos. Para abordar as várias causas da baixa sobrevivência celular (condições isquêmicas, anoikis e libertação de fatores inflamatórios), Laflamme et al. (2007) desenvolveram uma abordagem multifacetada, que eles chamavam de um prosurvival cocktail (PSC), que incluiu Matrigel para evitar anoikis, ciclosporina, Um para supressão do sistema imunitário, um inibidor de caspase, anti-mitocondrial-apoptótico peptídeo Bcl-XL, insulina como fator de crescimento, e um composto que imita condicionamento isquêmico. A utilização de PSC melhorou a sobrevivência da transplantação cardiomiocitária derivada da célula embrionária humana (hESC) e aumentou o tamanho do enxerto em sete vezes, de 1 a 4 semanas após a injecção. Excitantemente, esta abordagem combinatória resultou em enfartes com uma re-muscularização significativa (até 10,7%; cor da placa VIII). A injecção de cardiomiócitos derivados de hESC com PSC melhorou significativamente a dimensão sistólica do LV final, o encurtamento fraccional e a espessura da parede em comparação apenas com PSC, com células não contrácteis com PSC, e com controlos dos meios de comunicação livres do soro.
dos hidrogels sintéticos, à base de PEG (Wang et al., 2009b; Kraehenbuehl et al., 2011), PNIPAAm-based hydrogels (Li et al., 2010; Wall et al., 2010), peptide NFs (Dubois et al., 2008), and hydroxypropyl methylcelulose (Mathieu et al., 2012) foram injetados juntamente com células em pequenos modelos animais de MI para reparação cardíaca. Como mencionado na Secção 2.2, o PEG e o PNIPAAm carecem de bioactividade inerente e não são degradáveis, mas são facilmente modificáveis com biomoléculas para melhorar estas características. Kraehenbuehl et al. (2011) modified PEG-vinyl sulfone hydrogels with MMP-cleavable peptides and integrin-binding ligands to produce a cell adesive and degradable hydrogel. Usando este hidrogel sintético biomimético, eles entregaram hESCs e timosina β4, um fator angiogênico e pró-sobrevivência, 1 hora após a oclusão total em um modelo de rato MI. Eles observaram que ao longo de semanas, como o hidrogel foi degradado, as células em contato com o gel aumentou. Em 6 semanas, o hidrogel era indetectável, mas as células entregues com o hidrogel e timosina β4 tinham um tamanho significativamente menor do enfarte e volume diastólico final do que os controlos injectados com PBS. Além disso, o volume sistólico final e a fracção de ejecção melhoraram significativamente em comparação com todos os outros grupos de tratamento. Da mesma forma, Wall et al. (2010) also sought to modify the thermoresponsive synthetic hydrogel PNIPAAm with the addition of MMP-degradable peptide cross-linkers and RGD-containing peptide sequences. Foram feitas injecções com MSCs derivados da medula óssea do Ratinho num modelo de oclusão total Murino imediatamente após o enfarte. Às 6 semanas, os MSCs eram detectáveis em 38% dos corações quando injectados com o hidrogel, mas não eram identificáveis quando injectados isoladamente. Curiosamente, o uso de Matrigel resultou em 25% dos corações com detectáveis células, indicando que hidrogéis sintéticos, com biomimetic modificações, podia suportar a célula–matriz de interações e diminuir anoikis igual ou melhor em comparação ao natural derivado hidrogéis. In the study by Mathieu et al. (2012), é interessante notar que a injecção da metilcelulose hidoxiproipl silanizada, por si só, não melhorou as medições do ecocardiograma em 8 semanas, possivelmente devido à sua falta de bioactividade intrínseca. No entanto, a injecção de MSCs com metilcelulose hidoxiproipl silanizada melhorou significativamente o diâmetro sistólico final do LV, o encurtamento fraccional e a fracção de ejecção.
In a mini pig MI model, Lin et al. (2010) injected bone marrow mononuclear cells (MNCs) with self-assembling oligopeptides immediately post-infarction. A injecção de MNCs com peptídeo NFs melhorou a sobrevivência MNC dez vezes em comparação com o MNCs injectado isoladamente. Além disso, a injecção com NFs aumentou a diferenciação MNC para células do músculo endotelial e liso, levando a um aumento da densidade capilar em comparação com a injecção MNC isolada. Dos três grupos de tratamento (MNC sozinho, NF sozinho, e MNC com NF), as células entregues com o hidrogel NF foram mais capazes de prevenir a dilatação LV, preservar a função cardíaca e melhorar a forma do enfarte. Em particular, a fração de ejeção e a espessura da cicatriz foram significativamente maiores no grupo MNC com NF em comparação com qualquer um dos dados isoladamente. The authors hypothesized that while injection of MNC alone was able to improve systolic function, injection of MNC with NF was necessary for improvement of both diastolic and systolic function.