Tejido cardíaco humano cultivado vincula relajación e inflamación

Cuando el equipo de Hidenori Tani ajustó las concentraciones de glucosa y ácidos grasos en un recipiente de laboratorio de la Universidad de Salud Fujita, un detalle cambió el rumbo del experimento: un exceso de ácidos grasos redujo la capacidad del tejido cardíaco diseñado para dilatarse. Dirigidos por el profesor Shugo Tohyama y Tani, los investigadores japoneses han convertido esa observación en un modelo humano de insuficiencia cardíaca con fracción de eyección preservada, o HFpEF, una enfermedad en la que el corazón se contrae con normalidad, pero no logra relajarse correctamente.

La HFpEF afecta a más de 30 millones de personas en todo el mundo, pero cuenta con pocas opciones de tratamiento eficaces y presenta malos resultados. El modelo comienza con hiPSC, o células madre pluripotentes inducidas humanas reprogramadas a partir de células humanas, que el equipo convirtió en cardiomiocitos, las células que forman el músculo cardíaco. Después, los investigadores formaron tejido en 3D con colágeno derivado de corazones porcinos y añadieron células epicárdicas, células endoteliales y macrófagos como componentes de apoyo.

El tejido se cultivó con altas concentraciones de ácidos grasos y L-NAME, un inhibidor de la sintasa del óxido nítrico. Desarrolló la firma estructural y funcional que buscaban los investigadores: una relajación diastólica deteriorada junto con una contracción sistólica normal. El modelo también mostró un aumento de los genes relacionados con la fibrosis, una forma más rígida de colágeno y TITIN, alteraciones en genes implicados en el transporte de calcio y niveles más elevados de inflamación.

El equipo utilizó el modelo para probar seis fármacos empleados o estudiados para la HFpEF. Empagliflozina, un inhibidor del cotransportador de sodio-glucosa 2 y medicamento antidiabético, fue el único que previno parcialmente el desarrollo de la disfunción diastólica. Los demás agentes probados no tuvieron efecto sobre el tiempo de relajación, mientras que un inhibidor del canal de nucleótidos cíclicos activado por hiperpolarización empeoró la enfermedad. Los investigadores vincularon el beneficio parcial de la empagliflozina con las células endoteliales, una reducción de moléculas inflamatorias como IL-1β e IL-6 y una mejor eliminación de iones de sodio y calcio de las células a través de sus canales intercambiadores.

En términos concretos, el beneficio inmediato es para los laboratorios: un sistema tridimensional de origen humano para estudiar por qué el corazón se vuelve rígido y comparar posibles fármacos antes de la investigación clínica. El equipo de Tohyama afirma que también podría respaldar la investigación sobre el envejecimiento y la medicina personalizada. El límite es igualmente claro: estos hallazgos proceden de tejido diseñado in vitro y el estudio no informa de ningún resultado terapéutico en pacientes. El efecto de la empagliflozina fue parcial en este modelo, por lo que la plataforma acota la búsqueda de mecanismos y tratamientos sin determinar su valor clínico.