Desarrollo de un corazón bioartificial a partir de recelularización con células madre de origen adiposo

• Autores: Eduardo Gabriel Nieva
• Directores de la Tesis: Nancy Alicia Salvatierra (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Nacional de Córdoba (UNC) ( Argentina ) en 2023
• Idioma: español
• Número de páginas: 112
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: hdl.handle.net
• Resumen
  • español

    El corazón es un órgano único que a partir del día 22 de vida intrauterina comienza a latir y no se detiene hasta la muerte. Sin embargo, durante la vida de una persona puede manifestar alguna falla parcial o total. Para este caso, actualmente, solo existe como solución el trasplante cardíaco. Aún con la reglamentación de la Ley Justina, el número de pacientes en espera de un trasplante cardíaco es elevado. La ingeniería de tejidos brinda un nuevo enfoque y una potencial salida para estas personas en espera de un órgano. En esta Tesis Doctoral se propuso desarrollar una matriz cardíaca descelularizada de conejo, con una estructura tridimensional conservada, como un andamio biológico para la recelularización. Se extrajo el corazón y se descelularizó usando una combinación de agentes descelularizantes, se desinfectó y se evaluaron las matrices obtenidas desde el punto de vista histológico, bioquímico, mecánico y de citobiocompatibilidad. El resultado de las caracterizaciones determinó que se obtuvo un órgano completo descelularizado y una matriz acelular desinfectada con una ultraestructura 3D preservada. Se describió, además, que usando como agente desinfectante el ácido peracético, las propiedades mecánicas de las matrices tratadas fueron mejoradas comparada con el etanol, que es de uso más difundido, sin alterar sus propiedades biocompatibles.

    Por otro lado, se aislaron con éxito células madre mesenquimales a partir de lipoaspirados y se logró diferenciarlas en células de tipo cardíaco por estimulación química con 5-azaticidina como suplemento. Los resultados mostraron un aumento en la concentración de Troponina T cardiaca en las células estimuladas a los tiempos estudiados, indicando que el uso de estas células mesenquimales indiferenciadas obtenidas a partir de tejido adiposo adulto puede constituir una excelente opción para la recelularización de bioandamios Con la posibilidad de lograr una estimulación mecánica de las matrices bajo condiciones que simulen la fisiología propia del tejido cardiaco, se diseñó, desarrolló eimplementó un biorreactor de bajo costo, para controlar milimétricamente el estiramiento cíclico de los andamios recelularizados. El equipo diseñado mostró un correcto desempeño electrónico bajo condiciones de temperatura y humedad de cultivo celular favoreciendo el acoplamiento electromecánico de las células a la matriz alojada en los pocillos de estimulación. Los resultados de la microscopía confocal, mostraron una adecuada adherencia y supervivencia celular a las matrices según nuestro protocolo de estiramiento propuesto para la estimulación mecánica de las matrices recelularizadas con células previamente diferenciadas en condiciones fisiológicas.

  • English

    The heart is a unique organ that from day 22 of intrauterine life begins to beat and does not stop until death. However, in a person’s lifetime could fail partial or totally.

    This last one case, the heart transplant is the medical treatment. But even with the regulation of Ley Justina, the number of patients waiting for a new heart is high. The tissue engineering may present a different and new approach to solve these demands.

    It’s proposed in this Thesis to develop a decellularized cardiac rabbit matrix with 3d structure intact, so it can be used as a biological scaffold for new cardiac tissue. The heart was extracted and decellularized using a combination of decellularizing agents, then disinfected and it was histological, molecular, mechanical, and cytobiocompatible characterized. From these a whole decellularized heart and an acellular matrix were gotten, they were disinfected, and the 3D ultrastructure was conservated.

    The used of peracetic acid as a disinfected agent improved the mechanicals properties without losing the biocompatility.

    On the other hand, mesenchymal stem cells were isolated from adipose tissue successfully, and cardiac-like cells were differentiated with the use of 5-azaticidine as a supplement. This technique was measured as from the concentration of cardiac Troponin in the stimulated cells, that it was higher than the control.

    To achieving a mechanical stimulation on the matrix under physiological conditions, a bioreactor was design, built and implemented, to monitor the cyclic stretch millimetrically over the recellularized matrix. This prototype shows an excellent electronic performance under cell culture temperature and humidity, facilitating the electromechanical coupling of the cells. The results of the microscopy show a proper adherence and cell survival in the matrix using our stretching protocol to stimulate mechanically the recellularized matrix under physiological conditions.

  • português

    O coração é um órgão único que a partir do 22º dia da vida intrauterina começa a bater e não para até a morte ou insuficiência cardíaca total. Neste último caso, o transplante de coração é o tratamento médico. Mas mesmo com a implementação de Ley Justina, o número de pacientes esperando por um novo coração é alto. A engenharia de tecidos pode apresentar uma abordagem diferente e nova para resolver essas demandas. É proposto nesta tese desenvolver uma matriz de coelho cardíaca descelularizada com estrutura 3d intacta, para que possa ser usado como um andaime biológico para novo tecido cardíaco.

    O coração foi extraído e descelularizado usando uma combinação de agentes descelularizantes, depois desinfetado caracterizado e histológico, molecular, mecânico e cito-biocompatível. A partir destes, um coração descelularizado e uma matriz acelular foram obtidos, eles foram desinfetados, e a ultraestrutura 3D foi conservada. O uso do ácido peracético como agente desinfetado melhorou as propriedades mecânicas sem perder a biocompatilidade.

    Por outro lado, as células-tronco mesenquimais foram isoladas do tecido adiposo com sucesso, e as células cardíacas foram diferenciadas com o uso de 5-azaticidina como suplemento. Esta técnica foi medida a partir da concentração de Troponina cardíaca nas células estimuladas, que era maior do que o controle.

    Para alcançar uma estimulação mecânica na matriz em condições fisiológicas, foi criado um bioreator, construído e implementado, para monitorar o estiramento cíclico milimetricamente sobre a matriz recelularizada. Este protótipo mostra um excelente desempenho eletrônico sob temperatura e umidade da cultura celular, facilitando o acoplamento eletromecânico das células. Os resultados da microscopia mostram uma adequada adesão e sobrevivência celular na matriz usando nosso protocolo de alongamento para estimular mecanicamente a matriz recelularizada em condições fisiológicas.