Rev Port Cardiol. 2013;32(1):43---47

Revista Portuguesa de

CardiologiaPortuguese Journal of Cardiology

www.revportcardiol.org

ARTIGO DE REVISÃO

Terapia celular cardíaca com células mesenquimatosas

João Pedro Lopes ∗, António Fiarresga, Pedro Silva Cunha, Joana Feliciano,Rui Cruz Ferreira

Servico de Cardiologia, Hospital de Santa Marta, Centro Hospitalar Lisboa Central, Lisboa, Portugal

Recebido a 10 de abril de 2012; aceite a 3 de maio de 2012Disponível na Internet a 24 de novembro de 2012

PALAVRAS-CHAVECélulas precursorasdo mesênquima;Sistemacardiovascular;Cardiopatiaisquémica;Insuficiênciacardíaca;Disritmias;Investigacãotranslacional

Resumo A doenca cardiovascular é uma das principais causas de mortalidade e morbilidadeem todo o mundo e, apesar de os avancos na terapêutica médica e intervencão percutânea, oprognóstico de doencas como a cardiopatia isquémica e o pós-enfarte do miocárdio continuama ser consideravelmente inferiores ao desejado. Essa situacão justifica a aposta na investigacãode novas ferramentas terapêuticas, como é o caso da terapia com células estaminais. O conheci-mento mais vasto das células de linhagem hematopoiética levou à sua utilizacão numa primeirafase, tanto em investigacão pré-clínica como clínica. A existência de alguns resultados contro-versos e de uma melhoria correspondente às expectativas iniciais abriu a caminho a outros tiposcelulares com potencial terapêutico, como é o caso das células precursoras do mesênquima.Estas células têm características imunomoduladoras que lhes conferem um racional de utilidadeterapêutica em várias áreas da Cardiologia. Neste artigo, os autores efetuam a revisão do estadoda arte relativo à utilizacão de células precursoras do mesênquima, desde a sua investigacãopré-clínica até à sua utilizacão em ensaios clínicos em doentes com cardiopatia isquémica, insu-ficiência cardíaca de várias etiologias ou disritmias. É ainda perspetivado o futuro da utilizacãodestas células.© 2012 Sociedade Portuguesa de Cardiologia. Publicado por Elsevier España, S.L. Todos osdireitos reservados.

KEYWORDSMesenchymal stemcells;Cardiovascularsystem;

Mesenchymal stem cell therapy in heart disease

Abstract Cardiovascular disease is among the main causes of mortality and morbidityworldwide. Despite significant advances in medical and interventional therapy, the prognosis ofconditions such as ischemic heart disease is still dismal. There is thus a need to investigate new

Myocardial ischemia;Heart failure;Arrhythmias;Translationalresearch

therapeutic tools, one of which is stem cell therapy. Hematopoietic stem cells are the moststudied type, and the fact that their biology is relatively well understood has led to their beingused in preclinical research and clinical trials. However, the results of some of these studieshave been controversial, which has opened the way for studies on other cell types, such asmesenchymal stem cells. These cells have immunomodulatory properties which suggest thatthey have therapeutic potential in cardiology. In the present article, the authors review the

∗ Autor para correspondência.Correio eletrónico: joaopedrolopes@sapo.pt (J.P. Lopes).

0870-2551/$ – see front matter © 2012 Sociedade Portuguesa de Cardiologia. Publicado por Elsevier España, S.L. Todos os direitos reservados.http://dx.doi.org/10.1016/j.repc.2012.05.014

44 J.P. Lopes et al.

state of the art regarding mesenchymal stem cells, from basic and translational research totheir use in clinical trials on ischemic heart disease, heart failure and arrhythmias, and discusspossible future uses.© 2012 Sociedade Portuguesa de Cardiologia Published by Elsevier España, S.L. All rights reser-ved.

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doenca cardiovascular é uma das principais causas de mor-alidade e morbilidade em todo o mundo, frequentemente arincipal. Apesar de os consideráveis avancos registados nosltimos anos, quer ao nível da terapêutica médica quer dantervencão percutânea, o prognóstico de patologias como

cardiopatia isquémica após enfarte agudo do miocárdioEAM) continua sombrio para um número significativo deoentes1, justificando a intensa procura no sentido de des-obrir novas ferramentas de aplicacão terapêutica.

Uma dessas ferramentas, com reconhecido potencial,ão as células estaminais, dada a sua capacidade deiferenciacão em células mais maduras, que eventualmenteerão a capacidade de regeneracão de tecido estrutural euncionalmente deficiente.

As células estaminais de linhagem hematopoiética forams primeiras a ser estudadas quer a nível pré-clínico, querlínico. O conhecimento da sua biologia assenta num longoeríodo de investigacão animal e, posteriormente, na suaplicacão prática, sobretudo no campo da Hematologia, emue a sua utilidade clínica se encontra já estabelecida.umerosos ensaios clínicos foram realizados também narea cardiovascular2, mas alguma controvérsia relativa aosesultados desses estudos, acompanhada do facto de mesmos resultados positivos não se revestirem de um impactolinicamente tão relevante como inicialmente esperado,evaram os investigadores a considerar outros tipos celularesomo possíveis meios terapêuticos.

Pelas suas características intrínsecas, as células precur-oras do mesênquima (MPC) são um dos tipos celulares maisromissores, uma vez que o seu forte componente pará-rino lhes confere um potencial imunomodulador, com accãonti-inflamatória e antiapoptótica, que se poderão reve-ar fundamentais para contrariar os mecanismos patológicosnvolvidos em várias doencas do sistema cardiovascular,endo ainda um eventual potencial de transdiferenciacãom cardiomiócitos3.

Neste artigo, os autores procedem à revisão do estado darte no que toca às aplicacões translacionais deste tipo celu-ar, desde a sua investigacão pré-clínica até à sua utilizacãom ensaios clínicos em várias áreas da Cardiologia.

stado da arte

nvestigacão pré-clínica

investigacão pré-clínica é naturalmente mais extensao que a clínica, nas várias áreas de utilizacão das MPC,brangendo o processo desde a sua colheita até ao seu pro-essamento e aplicacão.

lem

A diferenciacão in vitro das MPC em cardiomiócitos foiela primeira vez demonstrada em 1999 por Makino et al.4.m 2004, Wang et al.5 mostraram, num modelo de coelhoom enfarte, o elevado potencial da aplicacão de MPC naegeneracão miocárdica, com impacto considerável mesmoo nível da mortalidade (16,7 versus 35% no grupo tratadoersus controlo, p < 0,05). Neste e outros modelos animais,oram ainda reconhecidas as vantagens de diferentes tra-amentos das células estaminais antes da sua aplicacão.attan et al.6, em 2005, procederam à purificacão de car-iomiócitos in vitro, a partir de MPC da medula óssea, queoram aplicados na forma diferenciada no coracão do ratodulto, tendo demonstrado que, após 3 meses, as célulasransplantadas tinham sobrevivido, mantendo-se orientadasa mesma forma do que as células do coracão adulto.

Existe uma evidência cada vez mais expressiva e consen-ual sobre os múltiplos efeitos parácrinos das MPC. Mesmoa ausência de substituicão celular, estes efeitos podemontribuir para alteracões no remodeling cardíaco, para angiogénese e citoproteccão, com traducão em benefícioslínicos consideráveis. Dai et al., em 20077, mostraram numodelo de rato que a injeccão de um meio contendo factores

elulares produzidos pelas MPC era favorável à regeneracãoiocárdica no pós-enfarte, embora menos marcada do queuando acompanhada da injeccão das próprias células. Noesmo ano, Ohnishi et al.8 verificaram o importante papelas MPC na inibicão da fibrose cardíaca, através do controloa producão de colagénio pelos fibroblastos cardíacos, e narópria proliferacão dos últimos.

O ambiente hostil da zona isquémica criada pelo fenó-eno de EAM condiciona a morte precoce de muitasas MPC aplicadas. Alguns estudos mostram que o pré-ondicionamento isquémico das células pode ajudar altrapassar essa situacão. Em 2005, Tang et al.9 mostra-am in vivo, num modelo de rato, que esse tratamentoelular prévio melhorava a viabilidade celular no coracãosquémico, através de um aumento da sobrevivência dasPC. Este procedimento tem continuado a ser estudado, einda recentemente, em Dezembro de 2010, Chacko et al.10

erificaram uma expressão optimizada das MPC quando cul-ivadas em normóxia numa primeira fase, seguida de hipóxiaurante as 24 h pré-administracão.

Em 2006, Amado et al.11 demonstraram a utilidade daessonância magnética nuclear (RMN) cardíaca para verifi-ar o processo de reparacão do miocárdio após terapia comPC, num estudo em modelo suíno em que se verificou a

egeneracão de tecido viável e com actividade contráctiluma área previamente fibrosada.

A seguranca e viabilidade da administracão das célu-as é uma das principais preocupacões. Em 2009, Llanot al.12 mostraram no modelo suíno que a infusão de MPCelhora o fluxo coronário distal quando realizada num bólus

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Terapia celular cardíaca com células mesenquimatosas

único de 20 mL/min, um avanco relativamente a estudosprévios que mostravam que administracões múltiplas con-dicionavam a diminuicão do fluxo coronário distal. A viade administracão também mostra diferentes graus de efi-cácia, sobretudo ao nível do homing imediato, tendo comoexemplo o estudo de Hale et al.13, no final de 2008, emque, num modelo de rato com enfarte, a administracãointracoronária levou a uma retencão de 15% das células nocoracão, enquanto a via endovenosa não permitiu a retencãode qualquer célula. Já em 200914, o mesmo grupo utilizouuma matriz de colagénio para aplicacão das MPC, aumen-tando a retencão de células no tecido lesado, embora semmelhoria significativa da funcão miocárdica. A busca pelamelhor via de administracão é contínua e, ainda em abril de2011, Hamdi et al.15 mostraram excelentes resultados coma administracão de MPC por via epicárdica, em modelo deenfarte de rato.

Vários estudos têm demonstrado um efeito benéfico datransplantacão de MPC em modelos animais de doencacardíaca, sobretudo no pós-enfarte, mas também na car-diomiopatia não-isquémica ou em outras patologias do forocardiovascular. No final de 2009, Umar et al.16 mostraramque a aplicacão de MPC num modelo de rato com hipertensãopulmonar (HTP) teve efeito sobre a fisiopatologia da doenca,diminuindo a HTP e, consequentemente, a sobrecarga sobreo ventrículo direito.

Doenca coronária

Embora sejam ainda poucos os estudos clínicos concluídos,esta é a área mais estudada até ao momento.

Em 2004, Chen et al. injetaram MPC por via intracoroná-ria 18 dias após EAM em 69 doentes17. Houve uma melhoriasignificativa da fracão de ejeccão do ventrículo esquerdo(FEVE) nos doentes tratados. Estes doentes mantiveram umaboa evolucão e não foram detetadas complicacões relacio-nadas com a utilizacão das MPC.

Katritsis18 apresentou em 2005 os resultados de 11doentes com EAM tratados com MPC autólogas e células pro-genitoras do endotélio. Nesta populacão, não houve efeitosadversos relacionados com a terapêutica e observou-se umamelhoria da funcão ventricular esquerda e uma diminuicãoda cicatriz miocárdica avaliada por cintigrafia.

Em 2009 Hare et al.19 mostraram os resultados de umensaio clínico, aleatorizado e duplamente cego, com injecãointravenosa de MPC alogénicas (Prochymal® Osiris Thera-peutics) em 60 doentes com EAM. Os doentes tratadostiveram um menor número de eventos arrítmicos. Estemesmo grupo, da Miller School of Medicine da Universityof Miami, tem 2 ensaios a decorrer com MPC na cardiomi-opatia isquémica. No PROMETHEUS, doentes com indicacãopara revascularizacão miocárdica cirúrgica e FEVE entre 20-50% vão receber por injecão intramiocárdica directa 20 x 106

ou 200 x 106 (grupo dose alta) MPC autólogas. No TAC-HCT,doentes com as mesmas características mas com possibi-lidade de tratamento percutâneo vão receber as MPC porinjeccão transendocárdica.

Em 2010, Yang et al.20 publicaram um ensaio comtransplantacão por via intracoronária de MPC autólogas em16 doentes com EAM anterior. Nesta populacão não ocorre-ram efeitos adversos e houve melhoria da FEVE aos 6 meses.

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ambém no ano passado, Viswanathan21 apresentou os resul-ados do tratamento de 31 doentes com injecão epicárdicairecta no bordo da região de enfarte durante cirurgia car-íaca de revascularizacão. Novamente, não houve efeitosdversos descritos e ocorreu uma melhoria da perfusão mio-árdica nos doentes tratados.

O grupo de Bartunek tem atualmente em curso o C-URE trial em doentes com cardiopatia isquémia crónica,m que são utilizadas células progenitoras cardíacas deri-adas de células progenitoras da medula óssea (sujeitas aultura, expansão e diferenciacão num cocktail de citoci-as). Embora ainda não publicados, foram reportados embril de 2011, aos 6 meses, resultados preliminares favorá-eis, com uma melhoria da FEVE e uma diminuicão do volumeelessistólico do VE, aguardando-se dados mais concretoseste ensaio.

Entre os vários tipos de células mesenquimatosas exis-entes, têm suscitado particular interesse as células dainhagem adiposa, em funcão da sua vasta disponibilidade

de várias experiências pré-clínicas com sucesso. No ensaiolínico APOLLO, foram administradas células de linhagemdiposa em 14 doentes, 24 h após EAM. Embora o objetivoeste ensaio seja a avaliacão da seguranca e viabilidadeeste tipo celular e da técnica, o relatório dos 18 meses densaio, comunicado em junho de 2011, mostra uma reducãoa área de EAM de 11% e uma melhoria da FEVE de 6%.

nsuficiência cardíaca

conhecida a desregulacão dos sistemas Renina-ngiotensina-Aldosterona, neuroendócrino e inflamatório,ue ocorre na fisiopatologia da insuficiência cardíacaIC). A terapêutica farmacológica existente interrompestes ciclos em diversos níveis, havendo ainda lacunas areencher para um eficaz tratamento desta patologia. Aerapêutica com células estaminais, nomeadamente MPC,om conhecidas propriedades de imunomodulacão, tementido no tratamento da IC, independentemente da suatiologia, através da interrupcão da cascata de inflamacãorónica presente nesta patologia.

Ensaios clínicos em humanos que mostrem a sua eficá-ia no tratamento da IC são poucos, mas apontam para aeguranca desta terapêutica.

Em 2006, Wang et al.22, num estudo randomizado, com 24oentes com cardiomiopatia dilatada não isquémica, subme-idos a injeccão intracoronária com MPC (n = 12) ou solucãoalina (grupo controle, 12 doentes) em adicão a terapêuticaarmacológica standard, mostraram que os níveis plasmáti-os de BNP diminuíram aos 3 e 6 meses, com melhoria daapacidade funcional avaliada por teste de 6 min de mar-ha, sem alteracão na funcão ventricular esquerda e semmplicacões na sobrevida. Neste estudo, não se registaramomplicacões major, nomeadamente arrítmicas, ou efeitosecundários adversos à terapêutica com MPC, apresentando-e como uma terapêutica segura.

Em 2010, Zeinaloo et al.23 apresentaram um caso clí-ico com injecão intracoronária de MPC autólogas numa

rianca com cardiomiopatia dilatada com limitacões pararansplante cardíaco, com melhoria da classe funcional,ualidade de vida e índices ecocardiográficos de funcão ven-ricular esquerda.

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Protecão de pessoas e animais. Os autores declaram quepara esta investigacão não se realizaram experiências emseres humanos e/ou animais.

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isritmias

ão obstante inúmeros estudos animais, e recente-ente humanos, terem demonstrado os benefícios da

ransplantacão de MPC, sobre a hemodinâmica cardíaca,êm sido pouco estudadas as suas consequências arrítmicas

electrofisiológicas.Em 2003 Pak et al.24 demonstraram a existência de

esenvolvimento heterogéneo de terminacões nervosas sim-áticas no miocárdio do porco, após transplantacão de MPC,ue poderia estar associado a um aumento do risco deisritmias. Contudo, outros investigadores em estudos dexperimentacão animal, como Amado et al.25, referem, em005, que não se observou aumento de morte súbita em por-os, nos quais se efetuou injeccão intramiocárdica de MPC,uando comparado com placebo.

Com a implantacão de células estaminais no miocár-io, para substituicão de tecido lesado, pretende-se questas se agreguem aos miócitos nativos de forma funci-nalmente eficaz, formando-se tecido homogéneo. Comoe sabe atualmente, se as células implantadas possuíremlectrofisiologia anormal e/ou demonstrarem actividadeléctrica espontânea, podem ser fonte de excitacão elé-rica e originar arritmias graves. As células implantadasodem também levar a um aumento na área de bloqueioe conducão no tecido miocárdico lesado, mas apenas eó se não se combinarem electricamente com os miócitosobreviventes.

A eficácia e a ocorrência de arritmias na terapêutica comPC, depende do número de células, bem como da forma dentrega das mesmas. A via intramiocárdica, tende a cau-ar clusters de células incluídas em áreas de tecido nãoiável, conduzindo a heterogeneidade na conducão e, even-ualmente, a bloqueio de conducão. A via intracoronáriaarece ser capaz de entregar células de forma mais homo-énea, podendo eventualmente conduzir a que as mesmase agreguem no local anatómico correto.

Ensaios clínicos de fase i em que se efectuouransplantacão de mioblastos esqueléticos destacaram amportância da avaliacão abrangente e sistemática do riscoe arritmias, antes dos ensaios em humanos.

Num estudo laboratorial de Chang et al. (2006)26 foifectuado mapeamento óptico de um modelo in vitro deocultura de MPC transplantadas, tendo sido facilmentenduzidas arritmias de reentrada (o equivalente a taquicár-ia ventricular monomórfica), nas coculturas que possuíamelo menos 10% de MPC, mas não em culturas contendo% de MPC. Estes resultados indicam que as MPC podemer pró-arrítmicas se grandes números de células foremntregues em locais de injeccão miocárdica, e sugerem aecessidade de avaliacão do risco arrítmico em modelos deransplantacão de MPC.

Uma outra área da patologia onde a terapêutica comPC poderá dar frutos são os distúrbios crónicos do ritmo.este âmbito, a maioria dos investigadores tem-se focado naipótese de geracão de pacemakers biológicos, mas surgemrogressivamente maior quantidade de dados na literaturaobre a reparacão do nódulo aurículo-ventricular. Ambas as

erapêuticas poderiam, em teoria, substituir a actual neces-idade de implantacão de pacemakers electrónicos.

Finalmente, um campo emergente de interesse explora transplantacão de MPC que expressem canais iónicos

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J.P. Lopes et al.

specíficos com vista à supressão de arritmias focais,onstituindo-se, assim, uma estratégia alternativa para ablacão cirúrgica ou mediada por cateter. Uma vez que,este tipo de aplicacão, o número de células a transplan-ar seria relativamente reduzido, poderá estar próxima afectiva aplicacão clínica.

ireccões futuras

s resultados dos vários ensaios clínicos já realizados oum curso fortalecem a ideia, já previamente existente comutros tipos de células estaminais, de que a terapia celularpresenta níveis fiáveis de seguranca e viabilidade.

Estabelecida essa ideia, será fundamental acumularvidência dos benefícios da administracão deste tipo deélulas, sendo esse o passo lógico seguinte nesta área. Comoxemplo desta evolucão, os resultados encorajadores donsaio APOLLO derivaram na criacão do ensaio ADVANCE,tualmente em fase de selecão de doentes, que será umnsaio multicêntrico, com 370 doentes, comparando dife-entes doses de MPC de linhagem adiposa com placebo, em que se tentarão confirmar as conclusões favoráveis doPOLLO.

O pré-tratamento das células injectadas será tambémm campo de particular enfoque, como mostram os resul-ados preliminares do C-CURE ou outros ensaios em curso.o ensaio MESAM II, doentes com cardiopatia isquémica cró-ica serão submetidos a injeccão intramiocárdica de MPCré-tratadas com melatonina, após dados pré-clínicos teremostrado que o pré-tratamento com melatonina aumentava

sobrevivência, actividade parácrina e eficácia terapêu-ica das MPC em modelo de rato27. Outras formas deré-tratamento podem passar igualmente, como referidocima, pelo pré-condicionamento isquémico ou por diferen-es meios de cultura.

Também a utilizacão de métodos de modificacão gené-ica destas células tem um forte potencial no sentido des condicionar a sobre-expressar determinados factores queumentem o seu homing, a sua diferenciacão em linha-em cardíaca ou a eficácia dos efeitos parácrinos. Nesteampo, é fundamental garantir a seguranca a curto, médio

longo prazo, da técnica, na medida em que a introducãoe alteracões genéticas aumenta a necessidade de uma forteigilância relativa à eventual acumulacão de erros no códigoenético, e sua possível repercussão.

Embora se perspective um longo caminho de descoberta esclarecimento, a evidência actual aponta para um papelromissor da terapêutica celular com MPC. Aguardam-seom expectativa os resultados da intensa aposta da actualnvestigacão nesta área do conhecimento.

esponsabilidades éticas

onfidencialidade dos dados. Os autores declaram que nãoparecem dados de pacientes neste artigo.

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Terapia celular cardíaca com células mesenquimatosas

Direito à privacidade e consentimento escrito. Os auto-res declaram que não aparecem dados de pacientes nesteartigo.

Conflito de interesses

Os autores declaram não haver conflito de interesses.

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