Científicos descubren un tipo de células inmunes esenciales para formar válvulas cardíacas

Los investigadores han identificado por primera vez el origen de una célula inmunitaria que desempeña un papel fundamental en la formación de válvulas cardíacas saludables. Los hallazgos podrían allanar el camino para nuevos tratamientos para los trastornos de las válvulas cardíacas que pueden ser causados ​​por defectos congénitos, envejecimiento o enfermedad.

Su estudio, dirigido por el Dr. Atsushi "Austin" Nakano, profesor asociado de biología molecular, celular y del desarrollo de UCLA y miembro del Centro Eli y Edythe Broad de Medicina Regenerativa e Investigación de Células Madre en UCLA, se publicó en la revista Developmental Cell.

Sobre la base de una investigación previa realizada por Nakano, que mostró que el tubo cardíaco embrionario produce células progenitoras de la sangre, el nuevo estudio encontró que esas células, a su vez, generan células inmunitarias especializadas llamadas macrófagos. La investigación también reveló que estos macrófagos derivados del corazón son particularmente adeptos al consumo de tejido en exceso, una habilidad que los hace indispensables para la formación y el mantenimiento de las válvulas cardíacas.

El corazón humano tiene cuatro válvulas: membranas finas de papel tisú que se abren y cierran constantemente para controlar el flujo de sangre a través del corazón. Cuando las válvulas no funcionan correctamente, el flujo de sangre al cuerpo se interrumpe, lo que fuerza al corazón y puede provocar insuficiencia cardíaca, accidente cerebrovascular o muerte súbita.

"Cuando las válvulas están gravemente dañadas, no se pueden reparar; la cirugía de reemplazo es la única opción. La identificación de las células que contribuyen a la salud de la válvula podría revelar objetivos para nuevas terapias menos invasivas",  dijo Nakano.

Actualmente, los médicos tienen dos opciones para reemplazar las válvulas: válvulas mecánicas, que requieren el uso de medicamentos anticoagulantes de por vida; y las válvulas biológicas, que están hechas de tejido de corazón de vaca, cerdo o humano, y que generalmente necesitan reemplazarse cada 10 a 15 años.

Debido a que las válvulas de reemplazo a menudo requieren reemplazos propios, especialmente entre los niños porque tienden a superar sus reemplazos de válvulas varias veces antes de llegar a la edad adulta, y debido a los riesgos asociados con cualquier cirugía que altere el corazón, Nakano dijo que nuevos métodos para el tratamiento son urgentemente necesarios.

En un estudio de 2013 con ratones, Nakano y sus colegas en su laboratorio descubrieron que el tubo cardíaco, la forma que toma el corazón embrionario antes de que comience a bombear sangre, contribuye a la producción de las primeras células sanguíneas del cuerpo, que se denominan células progenitoras de la sangre. Al igual que las células madre pueden formar cualquier tipo de célula en el cuerpo, las células progenitoras de la sangre pueden crear diferentes tipos de células sanguíneas e inmunitarias, pero a diferencia de las células madre, las células progenitoras de la sangre no son capaces de auto renovarse durante toda la vida útil de un organismo.

"Desde que descubrimos que el tubo del corazón produce algunas células progenitoras de la sangre, hemos estado tratando de averiguar por qué. Las células progenitoras de la sangre se generan en un número mucho mayor en otras partes del embrión en desarrollo. Hacer que el tubo del corazón produzca células progenitoras de la sangre es como tener una fábrica pequeña y no muy productiva en la misma calle de una fábrica más grande y más productiva. Si ambas fábricas producen lo mismo, en este caso las células progenitoras de la sangre, ¿por qué no tener una gran fábrica?”, dijo Nakano.

Responder a esa pregunta no fue una tarea simple, en parte porque el tubo del corazón cambia de forma y comienza a latir a los pocos días de su desarrollo y, con cada latido del corazón, la sangre y las células inmunitarias de todo el embrión en desarrollo fluyen hacia el corazón y vuelven a salir, lo que hace difícil determinar el origen de las células sanguíneas en el corazón.

En el nuevo estudio, que también usó ratones, el equipo eliminó las otras células de la sangre y del sistema inmunitario de la ecuación mediante la extracción de un tubo cardíaco antes de que comenzara a bombear sangre y continuara su crecimiento en una placa de laboratorio. Sin sangre en circulación para contaminar su muestra, el equipo observó que las células progenitoras de sangre derivadas del corazón producían macrófagos.

Los macrófagos ("grandes comedores" en griego) residen en los tejidos y viajan alrededor del cuerpo en la sangre, buscando y consumiendo células dañinas, dañadas o innecesarias. Investigaciones anteriores habían demostrado que los macrófagos existen en las válvulas cardíacas, pero el equipo de Nakano fue el primero en descubrir su papel allí: consumir el exceso de células para hacer las válvulas delgadas e hipereficaces. Este proceso comienza en el desarrollo del embrión y continúa después del nacimiento; los macrófagos permanecen en las válvulas para ayudarlos a mantenerse en forma durante todo el ciclo de vida.

Para probar qué tan esenciales son los macrófagos derivados del corazón para la formación y remodelación de válvulas, los científicos bloquearon su producción para ver si tenía algún efecto. Descubrieron que los otros macrófagos en el cuerpo, los de sangre circulante, viajaban al corazón, pero no eran muy efectivos para remodelar las válvulas. Sin los macrófagos derivados del corazón, las válvulas del corazón permanecieron gruesas y difíciles de manejar.

"Esto nos mostró que los macrófagos que se generan en el tubo del corazón son particularmente adeptos a comerse el exceso de tejido. Esto los hace esenciales no solo para la formación de válvulas cardíacas, sino también para el mantenimiento de las válvulas cardíacas durante toda la vida", dijo Nakano.

Nakano dijo que espera que el descubrimiento allanará el camino para resolver de manera más permanente las condiciones de las válvulas cardíacas, tal vez aumentando o inhibiendo la actividad de los macrófagos derivados del corazón para regular la formación de las válvulas cardíacas y, debido a que esos macrófagos permanecen en el cuerpo a lo largo de la vida de las personas, algún día podría ser posible atacarlos para tratar los problemas de las válvulas que se desarrollan más adelante en la vida.

El siguiente paso para el laboratorio de Nakano será determinar si los hallazgos pueden replicarse en humanos.  @mundiario