Las cicatrices no son todas iguales, especialmente cuando se trata del corazón. Esto es lo que revela un reciente estudio llevado a cabo por un equipo de investigadores del Instituto Weizmann de Ciencias en Israel.
Los investigadores identificaron que en el corazón enfermo pueden desarrollarse dos tipos de cicatrices: las denominadas “calientes” y las “frías”, cada una de las cuales requiere un enfoque terapéutico distinto.
Publicado recientemente en la revista Cell Systems, el estudio del Instituto Weizmann abre la puerta a nuevas terapias potenciales para prevenir o abordar desórdenes del corazón, además de sugerir una dirección novedosa para indagar acerca de la fibrosis, la cual consiste en el desarrollo de tejido cicatricial en respuesta a daños o al envejecimiento en diversos órganos.
Un enfoque colaborativo innovador
El trabajo comenzó como un esfuerzo sinérgico. El profesor Eldad Tzahor, quien se dedica a la investigación sobre regeneración cardíaca, descubrió un modelo matemático desarrollado en el laboratorio contiguo, bajo la dirección del profesor Uri Alon.
La propuesta del modelo de Alon era categorizar las cicatrices en función de la presencia de dos tipos de células: fibroblastos que producen colágeno, aportando una estructura fibrosa, y células inmunitarias, específicamente los macrófagos.
“Inicialmente, parecía una teoría demasiado simple, dado lo complejos que son los sistemas biológicos”, menciona Tzahor. “Sin embargo, la idea me intrigó y propuse a Uri que aplicáramos su modelo para estudiar corazones dañados.”
El corazón funciona como una bomba que debe reparar inmediatamente cualquier daño, como lo que ocurre después de un infarto, ya que no puede operar con un agujero.
Como las células cardíacas no se regeneran, el corazón repara el daño creando un tejido cicatricial. Este tejido puede sobrepasar su área y perjudicar el tejido sano cercano, comprometiendo el correcto funcionamiento cardíaco.
Aunque el tejido cicatricial sella el “agujero”, no se contrae eficientemente. A medida que el corazón marcado intenta seguir bombeando eficientemente, muchos pacientes acaban desarrollando una insuficiencia cardíaca crónica.
Una necesidad urgente de tratamientos dirigidos
Actualmente, no hay tratamientos efectivos para la cicatrización en corazones. Por lo tanto, prevenir o mitigar la fibrosis es una necesidad médica imperativa. Este es un proceso complejo que implica muchos tipos de células y señales moleculares.
Miyara Shoval, estudiante de doctorado en el proyecto liderado junto con la doctora Miri Adler de la Universidad Hebrea de Jerusalén, menciona: “Para simplificar esta complejidad, nos inspiramos en Picasso”.
Refiriéndose a la comparación entre modelos matemáticos y ciertas formas de arte abstracto, como el toro de Picasso, Miyara señala que querían desentrañar la esencia de la fibrosis cardíaca.
Al aplicar el modelo matemático al corazón dañado, las predicciones se desviaron del enfoque convencional que trata toda cicatrización de manera uniforme. Revelaron que algunas cicatrices contenían muchas células inmunitarias, además de miofibroblastos.
Este tipo de cicatrización, con notable presencia de células inmunitarias como los macrófagos, fue llamado fibrosis caliente, al sugerir la inflamación típica de respuestas inmunitarias. Por otro lado, las fibrosis frías carecen de estos macrófagos.
El modelo sugirió diferentes mecanismos de regulación para estos dos tipos de cicatrices. Al verificar las predicciones mediante células cultivadas y un modelo de ratón genéticamente modificado, encontraron características de fibrosis caliente en lesiones crónicas, y fibrosis fría en infartos agudos.
Tras un infarto, aun con presencia de células inmunitarias, los macrófagos casi desaparecen en semanas. Esta observación también se constató en muestras humanas de tejido cardíaco.
Tzahor comenta: “Las imágenes tradicionales muestran fibras de colágeno en el tejido cicatricial, pero demostramos que fibrosis caliente y fría, impulsadas por mecanismos biológicos diferentes, requieren tratamientos únicos”.
Descubriendo los instigadores de cicatrices
Investigadores exploraron los procesos moleculares que regulan la fibrosis fría, detallando un bucle donde miofibroblastos emiten moléculas que impulsan la fibrosis.
Identificaron TIMP-1, una proteína que facilita la proliferación de miofibroblastos y fibrosis cardíaca. Al bloquear TIMP-1 en ratones infartados, el tejido cicatricial resultante fue menor en comparación con los no tratados.
“Hemos identificado que TIMP-1 podría ser un objetivo para fármacos antifibróticos, un hallazgo importante, aunque no el único. Futuras investigaciones podrían descubrir otros elementos que prevengan o reduzcan el daño al corazón tras un infarto”, señala Miyara.
Las fibrosis caliente y fría representan enfermedades cardíacas distintas, cada una requiriendo tratamientos específicos, indica Tzahor.
Estudios futuros podrían revelar si la idea de fibrosis caliente y fría se extiende a otros tejidos, como pulmones, riñones, hígado, y a cicatrices de enfermedades como el cáncer y potencialmente accidentes cerebrovasculares.
PS