Investigadores de la Escuela de Medicina de la Universidad de Stanford (Estados Unidos) han identificado la base molecular de una condición llamada cardiomiopatía hipertrófica que es la causa más común para este tipo de muerte cardiaca súbita, según publica 'Cell Stem Cell'.
Para ello, crearon células madre pluripotentes inducidas, o células iPS, a partir de las células de la piel de diez miembros de una familia con una mutación genética que causa la enfermedad. Luego persuadieron a las células para que se convirtieran en células del músculo del corazón con el fin de estudiar de cerca el comportamiento de las células y la respuesta a la señales químicas y eléctricas que mantienen el corazón latiendo normalmente.
También usaron estas células del corazón hechas mediante bioingeniería para localizar rápidamente los fármacos que tienen más probabilidades de ser eficaces en pacientes humanos y para estudiar su potencial como medicamentos preventivos.
"Por razones obvias, es difícil obtener tejido primario del corazón humano de los pacientes que viven para el estudio --dijo el cardiólogo y el investigador de células madre Joseph Wu--. Además, los corazones de animales no son sustitutos ideales porque tienen una composición diferente de los de los humanos. Como resultado, ha sido difícil demostrar la causa específica de la insuficiencia cardiaca, ya sea debido a la ampliación del órgano o si es causado por anormalidades en el nivel de una sola célula".
La investigación pone de manifiesto lo que muchos expertos consideran algunas de las ventajas principales de las células iPS: la capacidad de crear rápidamente células específicas de casi cualquier tipo de tejido para el estudio, así como permitir la detección rápida y segura de fármacos. Aunque los médicos han sabido por algún tiempo que el trastorno puede ser causado por cualquiera de varias mutaciones genéticas, hasta ahora no ha estado claro cómo estas mutaciones causan el engrosamiento y el eventual fallo del músculo del corazón.
Los investigadores recogieron muestras de piel de los diez miembros de la familia de un paciente de 53 años con una mutación en el gen MYH7 (que en parte codifica una proteína en el corazón llamada beta-miosina) y las utilizaron para crear células iPS en el laboratorio. Luego compararon las iPS generadas con las del músculo del corazón o cardiomiocitos de los familiares que tienen la mutación y los que no y encontraron que, aunque todos los cardiomiocitos parecían normales, las células con la mutación comenzaron a cambiar tras 30-40 días en cultivo.
"Cuando comparamos las muestras de toda la familia, descubrimos que estos cardiomiocitos comenzaban a mostrar ritmos anormales y niveles elevados de calcio en el tiempo", explicó Feng Lan, uno de los coautores. "Aunque se ha especulado que el procesamiento de calcio puede estar involucrado en la cardiomiopatía hipertrófica, es la primera vez que el papel del calcio se demostró de manera concluyente en las células humanas", añadió.
En condiciones normales, las ondas de calcio que entran en las células del músculo del corazón hacen que el músculo se contraiga para bombear la sangre por todo el cuerpo. Una contracción eficaz depende de un sistema estrechamente controlado que controla cuándo, cómo y dónde el calcio es admitido en la célula y las perturbaciones en el sistema pueden causar ritmos anormales, pero hasta ahora no había forma de probar si el procesamiento del calcio es el culpable en los pacientes con miocardiopatía hipertrófica.
"En nuestro estudio, hemos demostrado que esto está ocurriendo a nivel celular", dijo Andrew Lee, otro de los investigadores, quien recalcó que esto ocurre mucho más rápidamente en una placa de laboratorio que en un órgano humano intacto. "En un sujeto humano, tendríamos que esperar una década o más para ver signos de enfermedad", aseguró este experto.
El desarrollo acelerado puede deberse a los problemas fisiológicos de crecimiento en una placa de laboratorio, o tal vez porque, a diferencia del microambiente en el corazón, no hay células de apoyo para compensar las deficiencias que surgen en las células individuales, tal y como especulan los investigadores.
En el estudio, los cardiomiocitos afectados se trataron con los fármacos actualmente aprobados para pacientes con miocardiopatía hipertrófica u otras arritmias y se detectó que los medicamentos que modulan la actividad de los canales en la membrana celular a través del cual pasa el calcio podrían restaurar el ritmo normal de las células afectadas. Uno de los medicamentos, en particular, conocido como verapamil, también previno la hipertrofia de las células afectadas.
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