7.25.5.4 De Difusão para Perfusão
no Entanto, a capacidade de difusão limita o máximo de profundidade no tecido cardíaco “patches” que são projetados de acordo com um princípio, e a desnutrição e a hipóxia pode diminuir a viabilidade dos principais regiões de cultivo cardíaca patch.71,96,101 para modelos que usam maiores densidades iniciais de células resultando em um agregado multicelular compacto, uma profundidade máxima de tecido de ~100-200 µm foi proposta por vários autores., No mais extremo, as culturas multicamadas de cardiomiócitos livres de andaimes produzidas por um método referido como engenharia de placas celulares podem apresentar limitações de difusão com uma espessura muito baixa do conjunto, resultando numa espessura máxima ainda inferior a 100 µm.,101 no Entanto, um problema cardíaco que patch é improvável que sempre desenvolver o desejado forças ativas para um in vivo de aumento da função cardíaca, mas também não vai resistir a forças que são, periodicamente, carregado sobre os vários parede miocárdica em regiões vivo, a menos que o presente dramático limitações físicas patch dimensões são superados pelo romance modificações para a produção atual abordagens, particularmente as limitações sobre o tecido de espessura., Para este fim, uma espessura maior do que o crescimento do tecido pode ser obtida por vários métodos, incluindo: (1) segmentação por uma menor densidade de celulares no final de patch, (2) usando um andaime com maior média de poros, (3) a instalação de um sistema de convecção médio ou até mesmo um verdadeiro perfusão através de uma rede vascular, e (4) a adição de mais tipos de células, tais como células endoteliais e células intersticiais., Os conceitos das categorias (1) e (2) podem resultar num tecido mais espesso, mas espera-se que os resultados funcionais se deteriorem porque as características do andaime são susceptíveis de sobrepor o impacto das células inoculadas.após o conceito (3), vários grupos testaram uma série de biorreactores, a fim de aumentar a qualidade dos sistemas cardíacos concebidos in vitro. Nos ensaios iniciais, uma convecção média nas superfícies externas do adesivo já resultou num resultado melhorado.,A viabilidade celular, o conteúdo celular total e os marcadores de diferenciação cardíaca foram melhorados e estes efeitos podem ser ainda mais reforçados pela instalação de uma verdadeira perfusão. No entanto, um verdadeiro padrão de perfusão fisiológica depende de uma enorme capacidade capilar, e uma densidade capilar como está presente in vivo pode não ser realizável in vitro por causa de limitações técnicas presumíveis. Notavelmente, a distância média dos vasos capilares nos tecidos nativos do miocárdio varia na ordem de apenas 15-20 µm.,102 ainda longe deste nível ideal de perfusão, um único vaso central em uma construção cardiomiocitária 3D pode fornecer a plataforma estrutural para uma melhoria significativa na viabilidade celular e função quando o meio de cultura é bombeado através dele.Utilizando técnicas de imagem disruptiva, pode tornar-se visível uma correlação espacial da viabilidade com o nível de perfusão, o que demonstra o efeito benéfico marcante de modificações relativamente simples a um modelo in vitro., Escusado será dizer que, juntamente com e mesmo para além da sobrevivência pura dos cardiomiócitos, uma vasta gama de parâmetros funcionais dependem fortemente da perfusão tecidular.Por conseguinte, a extensão de um navio central a vários navios foi tentada em vários estudos.105-107 um adesivo cardíaco baseado num material sintético poroso contendo vários canais de penetração do andaime foi semeado com cardiomiócitos para resultar numa melhor distribuição das células espaciais e na preservação de marcadores de cardiomiócitos maduros., No entanto, apesar das aparentes mudanças positivas em relação à alimentação e fornecimento de oxigênio nas regiões centrais dos patches cardíacos de 2 mm de espessura, uma massa celular compacta de profundidade consideravelmente maior do que 100 µm é difícil de alcançar, mesmo no caso do uso de andaimes canalizados.105 como passo lógico seguinte, estruturas mais delicadas foram avaliadas para sua adequação como substitutos de uma rede vascular., Conjuntos de ramificação e recolha de estruturas tubulares interligadas com o menor diâmetro criado na gama de 60-120 µm foram comprovadamente acessíveis a técnicas de reendotelialização in vitro.108 aparentemente, o progresso tecnológico em curso empurra continuamente os limites para a miniaturização de componentes estruturais biocompatíveis, tais como redes vasculares e padrões ECM.,109 experiências de andaimes micropatterados não só alargaram a nossa compreensão da inter-relação morfológica e funcional, como também abriram um novo caminho à manipulação in vitro e à geração de substratos vivos multicelulares.108-112 se esta tendência de redução experimental será guiada por uma transferência contínua da tecnologia envolvida para a prática clínica permanece especulativa. Do ponto de vista clínico, no caso de um adesivo cardíaco canalizado algumas limitações que podem ser experimentadas na substituição de uma estrutura de suporte da função da barreira sanguínea (ex., a parede septal entre duas câmaras ventriculares ou a parede ventricular livre) deve ser tratada. Mais desafiador, no caso de uma árvore vascular miniaturizada, a conexão de todos os canais a uma única rede e a ligação desta rede à circulação sanguínea merecem novas estratégias antes que estas construções possam ser avaliadas in vivo em estudos de longo prazo. Apesar destas preocupações, os princípios convincentes que são destacados por estes experimentos estabeleceram novos padrões para a geração de um patch cardíaco bioarticular.,outra abordagem que visa estabelecer a perfusão funcional dos tecidos baseia-se na preservação e emprego de uma rede de vasculatura nativa intacta após a remoção selectiva dos componentes celulares circundantes. Este método tem sido desenvolvido ao longo das últimas duas décadas e tem se espalhado entre várias disciplinas como a descellularização.113 no entanto, o campo da engenharia de tecidos do miocárdio tem sido dada pouca atenção, quando comparado a um trabalho científico semelhante, com um foco em outros tipos de tecidos ou sistemas de órgãos, por exemplo,,, engenharia de tecidos urológicos ou engenharia de tecidos de válvulas cardíacas.114-117 mas recentemente, a decelularização experimentou um renascimento como uma ferramenta mágica para contornar os tremendos problemas que atualmente limitam conceitos de engenharia de tecidos moles. Através da aplicação controlada de uma série de soluções de detergentes equilibradas, é possível uma ruptura das junções célula–célula e célula–ECM, com alterações aceitáveis do ECM. Este princípio tem sido aplicado a muitos tecidos e fragmentos de órgãos, incluindo bexiga urinária, pequena submucosa intestinal, músculo esquelético, vasos arteriais e válvulas cardíacas.,118-121 em um estudo recente, a perfusão de um coração de roedor com soluções detergentes resultou em um coração inteiro descelularizado que, consequentemente, serviu como um modelo para a engenharia de tecidos cardíacos. Por injecção multifocal de cardiomiócitos recém-nascidos de rato, pode ser atingida actividade contractil macroscópica que contribui para a geração de força detectável., Este modelo preliminar de um coração inteiro de engenharia de tecidos foi caracterizado no nível histológico, biológico molecular, e eletrofisiológico e os resultados In vitro impulsionam o entusiasmo sobre o futuro da engenharia de tecidos cardíacos. Mais importante ainda, este modelo já compreende uma rede vascular de alta qualidade em termos de distribuição de embarcações em todo o andaime (Fig. 2)., Além disso, uma redução suave e gradual do diâmetro do vaso que conduz no lado arterial a partir da aorta escalada milimétrica para baixo para os capilares escalados micrômetro e retornando no lado venoso dos capilares para o átrio direito são as principais vantagens da origem nativa do desenvolvimento de andaimes descellularizados.122 no entanto, a atenção deve ser dirigida para manter a patência das estruturas Capilares, pois podem ser obstruídas por detritos celulares durante o processo de lavagem ao longo da descellularização., Uma avaliação prática pode ser realizada por perfusão do sistema coronário por injecção de Corante indicador na raiz aórtica do coração descelularizado (Fig. 3). No entanto, uma avaliação quantitativa da patente de microvasculatura é mais desafiadora e justifica uma quantidade considerável de trabalho de investigação, a fim de estabelecer resultados válidos e reprodutíveis. Também, uma oclusão trombótica durante a repopulação transluminal subsequente (e.g., deve ser evitada a aplicação de células endoteliais através da vasculatura coronária) ou durante a perfusão in vivo com sangue total, e estudos mais pormenorizados têm de provar a reprodutibilidade e eficácia da perfusão mantida em condições in vivo.123-125 no entanto, a prova do conceito é de 122 e os dados de estudos relacionados sobre implantes cardiovasculares descelularizados sugerem a viabilidade de medidas anti-trombóticas inatas através da modificação dos protocolos de descelularização., Para este fim, um decellularized infarto ECM varia entre os candidatos superior andaimes para a criação de um cardíaca patch, pois reúne vários pré-requisitos gerais: (i) biocompatibilidade, (ii) estabilidade biomecânica, (iii) a vascularização, e (iv) o potencial de interação biológica e remodelação.116 estudos em curso provarão, em última análise, o valor in vivo desta abordagem.
Fig. 2. Visão macroscópica de um coração de rato despelularizado com macrovasculatura preservada., A aorta ascendente está marcada com asteriscos; as setas indicam a artéria descendente anterior esquerda (LAD). LA, apêndice auricular esquerdo; RVOT, fluxo ventricular direito.
Fig. 3. Avaliação grosseira da patência da macrovasculatura coronária. A aorta ascendente (asterisk) é intubada com uma cânula e uma solução de corante é injectada para perfurar o sistema vascular coronário de forma antegrática para demonstrar a macrovasculatura coronária preservada., A seta indica a artéria descendente anterior esquerda (LAD).
de acordo com outras estratégias ainda com o objetivo de superar limitações de tamanho na engenharia de patches cardíacos, a formação in vitro de estruturas capilares por células endoteliais e seus progenitores é promovida. Utilizando um andaime líquido e uma mistura de células cardíacas e endoteliais, foi observada uma reorganização in vitro espontânea de ambos os principais tipos de células por diferentes grupos.,23.126 estruturas tubulares derivadas das células endoteliais que podem assemelhar-se a estruturas Capilares primitivas foram observadas tanto em andaimes sintéticos como em andaimes biológicos durante a cultura in vitro. Embora as respectivas estruturas representem entidades únicas em localização solta e dispersa sem uma continuidade uniforme, têm sido consideradas como substitutos de um pré-arranjo vascular com a opção de finalizar a maturação na aplicação in vivo.Este último problema é demonstrado por ensaios que envolvem um modelo de implantação cardíaca em roedores,100 dos quais são discutidos na secção 7.25.,5.2. Mas, independentemente de a possibilidade de uma eventual ligação destes primitivos capilares da circulação sistêmica, há um crescente corpo de evidências que suportam a hipótese de que uma ampla gama de efeitos biológicos em cardiomiócitos e células intersticiais podem ser acionados por células endoteliais fração em uma crescente cardíaca patch. A adição de EC suporta a manutenção de um status diferenciado, representa um fator prosurvivalal, e aumenta o desempenho funcional dos patches cardíacos.,Surpreendentemente, apesar de terem sido utilizados diferentes materiais biológicos e sintéticos para andaimes com microestrutura variável, o efeito desta estratégia no resultado em termos de viabilidade celular optimizada e actividade contractil foi comparativamente elevado, sugerindo um papel protector independente para as copulações da CE num adesivo cardíaco.
