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Revisão
Transplante de células-tronco no tratamento da insuficiência cardíaca
Cell transplant for the treatment of patients with heart failure


Bruna Bernardes Henares
Caroline Puliti H.Reigada
Carlos Alberto Franchin Neto
Daniel Petlik
Daniel R.Garzi
Thalita G.de Sousa Merluzzi
Faculdade de Medicina da Universidade de Santo Amaro.
Carlos Gun
Emidio Branco de Araújo Júnior
Professor titular da Disciplina de Cardiologia da Faculdade de Medicina de Santo Amaro.
Daniel Branco de Araújo
Fabio Augusto De Luca
Médico assistente da Disciplina de Cardiologia da Faculdade de Medicina de Santo Amaro.
Endereço para correspondência: Daniel Petlik. Rua Monte Alegre, 187 - apto. 101 - Perdizes - São Paulo - SP - CEP: 05014-000 - E-mail: danipet@uol.com.br
Recebido para publicação em 09/2004. Aceito em 11/2004.

Unitermos: células-tronco, insuficiência cardíaca, transplante celular.
Unterms: heart failure, congestive, stem cells, cell transplantation.

Numeração de páginas na revista impressa: 213 à 223

RESUMO


A insuficiência cardíaca, importante problema de saúde pública, pode apresentar-se de forma refratária a terapêutica medicamentosa e cirúrgica. Nesses casos, novas formas de tratamento vêm surgindo com o propósito de solucionar esse problema.

O transplante de células-tronco com a finalidade de tratar doenças de alta prevalência e morbimortalidade promete ser a grande evolução científica desta nova era.

Diferentes tipos celulares e métodos de implante têm sido estudados a fim de obter o melhor resultado.

No início das pesquisas as células mais utilizadas foram os mioblastos esqueléticos com a vantagem de ter uma origem autóloga.

Atualmente outras células têm sido propostas, particularmente células-tronco da medula óssea, atraentes por sua origem autóloga e grande potencial de transdiferenciação. Células embrionárias e cardiomiócitos fetais também têm sido avaliadas, porém a última desperta questionamentos significantes relacionados à ética e legalidade.

Diversos meios de implante (intravenoso, intracoronário e intramiocárdico) têm sido utilizados para se promover a chegada de células-tronco no miocárdio.

De acordo com a revisão crítica da literatura, estudos mostraram melhora significativa da função cardíaca e dos sintomas nos pacientes com insuficiência cardíaca refratária ao tratamento.

INTRODUÇÃO

Em toda a sua história a medicina foi marcada por descobertas e evoluções científicas consideradas verdadeiros marcos de época.

Ocorreu com a descoberta da penicilina por Flemming, em 1928, com o primeiro transplante de órgãos feito por Joseph Murray, em 1954, e, atualmente, com a terapia genética.


Figura 1 - Esquematização do fenômeno de diferenciação: células-tronco originando diferentes tipos celulares.

O implante de células-tronco com a finalidade de tratar doenças de alta prevalência e morbimortalidade promete ser a grande evolução científica desta nova era.

Identificam-se dois tipos de células-tronco: as embrionárias originadas a partir de óvulos fertilizados in vitro e as adultas, encontradas em tecidos como músculo, cérebro e medula óssea(1).
As células-tronco embrionárias são pluripotentes e dessa forma podem transformar-se em todos os tipos de células, como o cardiomiócito(1).

As células-tronco adultas são limitadas, diferenciando-se apenas em células do seu tecido de origem. Entretanto, através do fenômeno de transdiferenciação podem tornar-se outros tipos celulares(2).

As células-tronco são capazes de dar origem a um grupo de células especializadas, como coração, fígado, rins, pele e outros tecidos (Figura1).
O processo que caracteriza a mudança de células não especializadas para especializadas se denomina diferenciação(2).

A capacidade de regeneração e proliferação das células-tronco propiciaram uma nova perspectiva para o tratamento de doenças com falência de diferentes sistemas como o mal de Alzheimer, distrofia muscular de Duchene, doença de Parkinson e a insuficiência cardíaca(3,4).

A insuficiência cardíaca (IC) é uma síndrome clínica complexa, classicamente definida como falência do miocárdio em propiciar suprimento adequado de sangue, em relação ao retorno venoso e às necessidades metabólica tissulares(5).

Via final comum das maiorias das cardiopatias representa importante problema de saúde pública, considerando a prevalência crescente e os índices de hospitalizações associados à alta morbimortalidade(5).

A análise dos resultados dos estudos CONSENSUS - Cooperative New Scandinavian Enalapril Survival Study (1987), SOLVD-tratamento - Studies of Left Ventricular Dysfunction (1991) e SOLVD-prevenção (1992)(6-8), demonstrou uma relação onde, quanto pior a classe funcional, segundo a New York Heart Association, menor o tempo de sobrevida.

Em pacientes muito sintomáticos a expectativa de vida é muito pequena, podendo chegar a 40% em 18 meses(9).

A prevalência de IC no mundo ocidental é de 225 pacientes por milhão, com taxa de mortalidade de 35% por ano(10).
O diagnóstico precoce e o tratamento efetivo reduzem a morbimortalidade e os custos associados, justificando a importância de estabelecer e divulgar diretrizes para o manuseio apropriado dessa síndrome(5).

A IC é considerada refratária ao tratamento medicamentos so quando persistem sintomas importantes, geralmente intoleráveis, e/ou prognóstico reservado, apesar da terapêutica com diuréticos (alça e antagonista de aldosterona), digitálicos, b-bloqueador e inibidor da enzima de conversão de angiotensina (IECA) por pelo menos três meses(5).

Os diuréticos de alça, no arsenal terapêutico cardiológico desde 1960, são relacionados a um melhor desempenho do miocárdio, através da redução da pré-carga, reduzindo a congestão(11).

Segundo o estudo RALES - Randomized Aldactone Evalution Study Investigators (1999), a espironolactona, devido ao seu mecanismo como antagonista da aldosterona, desempenha papel favorável, reduzindo os efeitos do remodelamento miocárdico e, conseqüentemente, a mortalidade em 30%(12).

A ação digitálica constitui importante mecanismo por aumento do inotropismo cardíaco(13). Nos portadores de IC o uso da digoxina mostrou melhora importante da qualidade de vida, constatada em diversos estudos como o DIG - The Digitalis Investigation Group Study (1996)(14).

A introdução dos IECA na terapêutica clínica da insuficiência cardíaca teve grande impacto, por provocar redução em sua morbidade e mortalidade de 29%, segundo estudos como SOLVD-prevenção (1992), AIRE - The Acute Infarction Ramipril Eficcacy (1993), ATLAS - Assessment of Treatment with Lisinopril and Survival (1999), CHIPS - Captopril in Heart Insufficient Patients Study (2000), entre outros(15-18).

Com a divulgação dos estudos CIBIS-II - The Cardiac Insufficiency Bisoprolol Study(19), MERIT-HF - Metoprolol Randomized Intervention Trial in Congestive Heart Failure (1999)(20), COPERNICUS - Carvedilol Prospective Randomized Cumulative Survival Trial (2000) ficou bem estabelecido o uso benéfico dos beta-bloqueadores no tratamento da IC, atuando de forma significativa na redução da hiperativação simpática(21-25).

A persistência de IC descompensada após otimização da terapêutica, identifica pacientes refratários de alto risco que devem ser considerados para suporte circulatório, mecânico ou tratamento cirúrgico(5).

Idealizado por Christian Barnard, em dezembro de 1967, o transplante cardíaco caracteriza atualmente a principal modalidade de tratamento cirúrgico, indicado para pacientes portadores de IC grave e refratária ao tratamento clínico otimizado(26). Salienta-se que diversas técnicas para cirurgia na IC vêm sendo testadas e até o momento, sem resultados significantemente satisfatórios para incorporação à prática clínica.

Outra recente modalidade terapêutica para pacientes IC refratária é a utilização de marcapassos biventriculares. Importante opção para pacientes com IC grave, com limitação funcional (classe funcional III-IV), que apresenta resultados iniciais favoráveis principalmente relacionados à melhora dos sintomas(27).

Diversos estudos, como o de Conaway e cols. (2004)(28), mostraram melhora de sintomas e da limitação física, a curto prazo, após implantação de marcapasso biventricular em paciente classe funcional avançada.

Como descrito, nas últimas duas décadas surgiram importantes avanços na terapêutica clínica e cirúrgica de pacientes com insuficiência cardíaca; entretanto, a persistência de significativas limitações a serem superadas justifica a busca por formas alternativas de tratamento(29).

Recentemente, a observação da existência de processos de regeneração no miocárdio colocou a angiogênese, a terapia genética e o transplante de células como as mais recentes formas de tratamento propostas para pacientes com insuficiência cardíaca(29).

OBJETIVO

Analisar os aspectos atuais da literatura sobre transplante de células-tronco como tratamento da insuficiência cardíaca.

REVISÃO DA LITERATURA

Nos últimos anos, diversos autores iniciaram estudos para o desenvolvimento da técnica ideal para o tratamento da IC refratária.

Entre outros aspectos se destaca a diferença entre os tipos celulares utilizados e as técnicas de coleta e implante das células, com impacto direto nos resultados do tratamento genético da ICC.

1. Tipos celulares
O principal fator prognóstico para melhora da função cardíaca no transplante celular é a propriedade de contratilidade das células implantadas(30).

Embora alguns dados positivos tenham sido descritos com fibroblastos(31), células da musculatura lisa(32) e célula endotelial(33), esses resultados são inferiores quando comparados com as células cuja contratilidade está naturalmente presente: cardiomiócito fetal e mioblasto esquelético ou induzida por transdiferenciação (células da medula óssea)(30).

Essas células devem adaptar-se ao miocárdio, regenerar o músculo lesado, restaurando a função cardíaca e prevenindo a instalação da insuficiência cardíaca(34).

Os diferentes tipos celulares utilizados no tratamento genético da IC estão resumidos na Tabela 1, sendo citadas as principais vantagens e desvantagens de cada.

Novas perspectivas consistem em adquirir um novo grupo de células contráteis e implantá-las na cicatriz pós-infarto(30).

Dados preliminares sugerem que os benefícios do transplante celular podem estender-se para cardiomiopatias de dilatação global, idiopática, ou induzida por drogas(35).

Cardiomiócito fetal e células embrionárias
Estudos iniciais com cardiomiócito fetal e neonatal mostraram, em modelos de infarto do miocárdio induzido por ligadura ou baixas temperaturas, que essas células efetivamente implantadas em áreas lesadas desenvolvem comunicação com cardiomiócitos locais, melhorando a função do ventrículo esquerdo (VE)(36-38).

Cardiomiócitos fetais implantados são ainda detectáveis em área de infarto após seis meses do transplante e estão relacionados com espessamento da parede ventricular, aumento da fração de ejeção e reduzindo a discinesia, avaliados angiograficamente(39).

Essas células podem integrar-se funcionalmente ao tecido. Tal fato é evidenciado em achados onde células fetais colhidas em área sinoatrial desencadearam uma atividade marcapasso após seu transplante em animais com o sistema de condução irreversivelmente lesado(40).

Todavia, a perspectiva clínica do transplante de células cardíacas fetais e de neonatos desperta questionamentos significantes relacionados à ética, disponibilidade e antigenicidade(30).
Atualmente existem comissões de ética que visam combater a aquisição de células-tronco a partir de abortos eletivos ou embriões vivos, discussão esta que atinge aspectos religiosos e políticos, dificultando a resolução consensual do assunto(41).

Não há dúvida, porém, que células embrionárias representam importante opção, já que sua totipotência torna possível o preparo de cardiomiócitos in vitro antes de serem injetados no miocárdio(30).

Essas células podem ser obtidas por fertilização de oócitos ou obtidas por transferência nuclear dentro de um oócito anucleado, processo denominado de clonagem(30).

O subseqüente desenvolvimento do blastocisto pode ser interrompido em um estágio inicial e células embrionárias podem ser apropriadamente cultivadas de forma a originar cardiomiócitos(30) (Figura 2).



Todavia, embora com menor implicação ética, e de envolver questões legais, à aplicação clínica do implante de células embrionárias depende de maior conhecimento técnico, já que a diferenciação dessas células em seu objetivo deve ser completada antes do transplante e a contaminação por injeção de células não diferenciadas carrega um maior risco para desenvolvimento de tumor (teratoma)(30).

Enquanto as células-tronco embrionárias mantenham crescimento no meio de cultura elas ainda permanecem indiferenciadas, no entanto, quando as células começam a se agrupar em corpos embrionários, elas se diferenciam espontaneamente(1).

Elas podem formar células musculares, nervosas e qualquer outro tipo de célula. Mesmo que a diferenciação espontânea indique que as células-tronco embrionárias sejam saudáveis, este fato não é suficiente para a produção de cultura de células específicas(42).

A metodologia se baseia em gerar culturas de células específicas diferenciadas. Os cientistas alteram a composição química do meio de cultura, a superfície do recipiente, modificam as células por introdução de genes específicos(43).

Kehat e cols. (2001)(44) observaram que células embrionárias não diferenciadas crescem de uma célula clone e apenas 8,1% dos corpos gerados por essas células contraíram espontaneamente. Isso indica que o objetivo de conseguir 100% de células puras e homogêneas ainda está longe de ser realizado.

Mioblastos esqueléticos
Os mioblastos ou células satélites estão localizados abaixo da membrana basal das fibras musculares esqueléticas(45). Estas células são ativadas e proliferam após um estímulo de crescimento ou uma lesão muscular(33).


Figura 2 - Esquematização da diferenciação de células embrionárias (três a cinco dias após a fecundação há formação do blastocisto que originará milhões de células-tronco em meios de cultura específicos).

Na perspectiva de aplicação clínica, essas células possuem muitas características atrativas:

1) Origem autóloga, o que supera os problemas relacionados à disponibilidade, ética e antigenicidade;
2) Alto potencial de proliferação em condições apropriadas de cultura o que permite uma larga escala de aplicação clínica;
3) Boa diferenciação numa linhagem miogênica, o que teoricamente elimina o risco de desenvolvimento de tumores;
4) Alta resistência à isquemia, o que é a maior vantagem dado o meio ambiente hipóxico nas cicatrizes pós-infarto onde são implantadas(30).

No entanto, uma das maiores limitações ao transplante de mioblastos é seu grande potencial arritmogênico. Isso decorre do fato de aparente inabilidade dessas células de transdiferenciação em cardiomiócitos e de formação de um sincício cardíaco com as células vizinhas nativas(46).

Murry (1996) e Reinecke (2002) observaram que mioblastos implantados não se diferenciam em cardiomiócitos(47,48). Além disso, mioblastos implantados não se ligam fisicamente com as células cardíacas(49).

Todavia, leva a uma melhora na função do ventrículo esquerdo, o que têm sido demonstrados em modelos de infarto do miocárdio em animais(50-53).

No estudo de Taylor e cols. houve melhora funcional no coração de coelhos com implante de mioblastos autólogos(52).

Pouzet e cols. (2001)(54) relacionaram, em ratos, a melhora da função pós-transplante ao número de mioblastos implantados. No entanto, Zhang e cols. (2001)(55), também em ratos, documentaram um aumento na área de cicatriz com o aumento do número de células do doador. Esses estudos mostram que a relação entre número de células implantadas e seu efeito funcional precisa ser mais bem caracterizada.

O benefício funcional do mioblasto transplantado parece ser sustentado por estudos de longo período, um ano, como apresentado por Al Attar e cols. (2003)(56). O efeito favorável desta célula pode estar relacionado à resistência à fadiga das fibras implantadas, como referiram Murry e cols. (1996)(47).

Os mecanismos aos quais os mioblastos melhoram o funcionamento miocárdio ainda não estão bem esclarecidos, e ao menos três hipóteses podem ser colocadas adiante(30).

Primeiro, as propriedades elásticas das células implantadas podem agir reforçando a parede ventricular e conseqüentemente limitando a expansão da cicatriz pós-infarto(30).

A segunda hipótese indica uma contribuição direta das células implantadas na melhora da função sistólica(30).

A terceira hipótese é baseada em efeitos parácrinos dos mioblastos implantados(30). O músculo-esquelético expressa, entre outros, fator de crescimento hepático (HGF)(57), um componente cujo receptor é expresso em diferentes populações celulares incluindo o miocárdio isquêmico(58).

Os efeitos cardioprotetores do HGF têm sido estabelecidos in vitro(58) e in vivo(59). Foram observadas reduções de fibrose em modelos de ratos com infarto do miocárdio onde junto com o transplante de cardiomiócitos foi administrado o HGF intramiocárdico(60).


Figura 3 - Esquema da transdiferenciação da célula da medula óssea com potencial para formação de diversos tecidos.

Células da medula óssea
Existe um crescente interesse no transplante de células da medula óssea, pois essas células compartilham com os mioblastos a possibilidade de serem usadas por auto-implante. Além disso, elas têm a vantagem adicional de possuírem um potencial de transdiferenciação permitindo convertê-las em células cardíacas e/ou endoteliais (Figura 3)(30).

A medula óssea é uma mistura de diferentes células com propriedades distintas e que precisam ser analisadas separadamente(30).

O transplante total não fracionado da medula óssea é clinicamente atraente por ser aparentemente simples: faz-se uma aspiração da medula óssea da crista ilíaca e, após remover as células vermelhas do sangue, injeta-se imediatamente na cicatriz pós-infarto(30).

Embora pequenos detalhes tenham sido avaliados, os resultados parecem demonstrar que a facilidade da técnica não acompanha sua eficácia(30).

Experimentos de modelos de infarto do miocárdio em ovelhas mostraram que a injeção não purificada da medula óssea em áreas de cicatriz falhou nos indicadores de melhora da função sistólica e diastólica(30).

Hamano e cols.(61) descreveram recentemente em modelo de infarto em porcos que não houve melhora da função na área de cicatriz; todavia, na área nomeada intermediária entre miocárdio normal e enfartado foi encontrado um aumento da angiogênese e uma melhora do espessamento da parede.

Uma segunda opção é selecionar uma população bem definida de progenitores hematopoiéticos, supondo que em resposta ao meio presente no órgão-alvo ocorra sua transdiferenciação e posterior conversão em células cardíacas e/ou endoteliais(30). Este mecanismo foi primariamente descrito por Orlic e cols.(62,43).

Um suporte adicional para esse conceito foi provado pelo estudo de Krocher e cols. (2001)(63) mostrando que injeção intravenosa de células humanas CD34+ resultam em angiogênese, diminuindo a apoptose na região perinfarto e melhorando a função cardíaca.

No entanto, mesmo ocorrendo um fenômeno de transdiferenciação apropriada nas zonas hibernantes é preciso definir ainda a população celular mais apropriada e posteriormente desenvolver métodos usuais de expansão, já que a porcentagem basal desses progenitores multipotentes é muito pequena (a linhagem CD34+ representa aproximadamente de 1% a 2% do total da medula óssea)(30).

Jackson e cols. (2001)(64) observaram, em ratos, que na injeção intravenosa de células da linhagem hematopoética, apenas 0,02% e 3,3% se transformaram em cardiomiócitos e células endoteliais, respectivamente.

Esses achados mostram a desvantagem no uso deste tipo celular devido à baixa quantidade basal e pequena porcentagem de transdiferenciação.


Assim, a origem embriológica comum de células hematopoiéticas e endoteliais sugerem que esses percussores podem ser mais bem responsabilizados pelo aumento da angiogênese do que pela melhora da função em áreas de cicatriz(65).

Uma terceira opção é utilizar células mesenquimais da medula óssea que são fáceis de coletar e expandir-se(30).

Tanto em modelos de infarto em ratos(66) como em suínos(67) mostraram diferenciar-se em células cardíacas e endoteliais, correlacionando-se com melhora da perfusão regional e motilidade da parede.

Todavia, o pré-requisito para essas células do estroma adquirir fenótipo miogênico é seu pré-tratamento, em cultura, por 5-azacitidina, um agente de desmetilação que causa, fora de controle, uma desregulação de uma variedade de genes, aumentando a relevância clínica da segurança desses conceitos(30).

2. Técnicas de implante
Diferentes modos têm sido propostos e utilizados para se promover à chegada de células-tronco no miocárdio. Os diferentes métodos com suas respectivas vantagens e desvantagens estão resumidos na Tabela 2(29).

O processo de implante, que resulta no transplante celular, também pode ter um papel importante no sucesso da terapia.

A injeção intravenosa periférica se apresenta como uma técnica altamente promissora por ser um método de fácil realização e baixo custo. Todavia requer processo inflamatório no miocárdio como estímulo para adesão e migração das células(29).

Tomoda e col. (2003)(68), em trabalho experimental com 104 pacientes, comprovaram que o aumento de células-tronco da medula óssea que migram da periferia para áreas enfartadas refletiu numa melhora considerável na fração de ejeção de 14% após seis meses do infarto.

Bodo e cols. (2003)(69), em estudo com dez pacientes, utilizaram a técnica intracoronária para transplantar células da medula óssea. Esse método se faz através da infusão de células, previamente isoladas e cultivadas, em determinado local do coração como ilustra a Figura 4.


Figura 4 - Ilustração da técnica de implante intracoronário(79).

Desta forma, de acordo com os principais estudos em animais, mioblastos esqueléticos e células da medula óssea se mostraram como as mais indicadas no processo de transplante celular. Os métodos de implante mais utilizados foram o intracoronário (Wang(72) e Wei(74)) e o intracardíaco (Yoon(71), Thompson(73) e Davani(75) - Tabela 3).

Os resultados apresentados nesses estudos demonstraram a viabilidade do transplante de células-tronco em miocardiopatias, encorajando os estudos em humanos (Tabela 4).

Os diversos estudos em humanos diferem quanto ao tipo celular e métodos de implante utilizados.

Em estudo randomizado com 60 pacientes (Boost trial - julho de 2004), Wollert e cols.(76), utilizando células da medula óssea implantadas pelo método intracoronário, observaram melhora média da fração de ejeção de 0,7% no grupo-controle e 6,7% no grupo que recebeu as células (p=0,0026) em seis meses.

Outro dado observado foi a não redução do volume diastólico final do ventrículo esquerdo, indicando que o transplante não influenciou o remodelamento nesse período. Todavia, o implante não elevou o risco de eventos clínicos adversos tal como efeitos pró-arrítmicos(76).

Menasché e cols. (2003)(77) transplantaram mioblastos esqueléticos (método intramiocárdico) em pacientes com cardiomiopatia isquêmica severa a fim de observar a viabilidade e segurança do procedimento. O resultado foi satisfatório com melhora da média da fração de ejeção de 24% para 32% em dez meses, melhora da congestão e classe funcional.


VE - ventrículo esquerdo


FE - fração de ejeção; IAM - infarto agudo do miocárdio; NYHA - New York Heart Association; VDF - volume diastólico final.

Através do método transendocárdico, Perin e cols. (2003)(78) implantaram células da medula óssea em pacientes com fração de ejeção menor que 40%. Como resultado, destaca-se a melhora da média da fração de ejeção de 20% para 29% em quatro meses.

Strauer e cols. (2002)(79) implantaram células da medula óssea por método intracoronário e observaram redução da área enfartada de 30% para 12% após três meses.

De acordo com os principais estudos em humanos avaliados, observou-se que células da medula óssea (Tomoda e cols.(68)), células-tronco da linhagem hematopética e mioblastos foram os tipos celulares mais utilizados, enquanto os principais métodos de implante foram o intracoronário e intracardíaco (Ozbaran e cols.(80) - Tabela 4).

Entre as inúmeras possibilidades terapêuticas que a ciência reserva para a utilização de células-tronco, talvez, o tratamento da insuficiência cardíaca seja uma das mais promissoras.

CONCLUSÃO

De acordo com a revisão da literatura atual a respeito da utilização de células-tronco em pacientes refratários ao tratamento da insuficiência cardíaca, observou-se que:

1. Trata-se de um método extremamente promissor;
2. As pesquisas em seres humanos estão muito avançadas e com resultados preliminares favoráveis;
3. Mioblastos esqueléticos e células da medula óssea foram os tipos celulares mais utilizados;
4. Os métodos de implante intracoronário e intracardíaco foram as técnicas mais empregadas;
5. A definição do melhor tipo de célula e o melhor método de transplante depende de futuros estudos.

Conclui-se que a insuficiência cardíaca com seus altos índices de morbimortalidade parece encontrar na evolução da medicina e na genética uma promissora solução para os casos graves e refratários.




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