Infarto cerebral: ¿cómo podrían ayudar las células madre?
El ataque o infarto cerebral es la segunda causa mortal en el mundo y la principal causa de invalidez en Europa. El infarto ocurre cuando el flujo de sangre que va al cerebro se ve alterado y, como consecuencia, una parte del cerebro deja de recibir oxígeno y nutrientes, lo que a menudo provoca manifestaciones severas en otras partes del cuerpo. Dependiendo del tamaño del infarto y donde se produzca, cerca de una tercera parte de las víctimas de un infarto cerebral se recuperan, aunque la mayoría sufre algún tipo de consecuencias permanentes y algunos infartos pueden provocar una discapacidad severa. Pueden las células madre ayudar en el tratamiento de los infartos cerebrales?
La disminución considerable del flujo de sangre durante un infarto cerebral puede dañar gravemente partes del cerebro e incluso puede llegar a ser mortal.
Cualquiera, independientemente de su edad, puede sufrir un infarto cerebral. Sin embargo, la edad, el historial médico familiar y el estilo de vida del paciente pueden influir en el riesgo de padecer un infarto.
Cuando alguien sufre un infarto cerebral, se le debe tratar lo antes posible para restaurar el flujo sanguíneo.
Las células madre del cerebro (neurales) pueden fabricar cualquier célula del cerebro y reparar de manera natural pequeñas cantidades de daño cerebral. Los investigadores esperan que los tratamientos con células madre neurales sean capaces de ayudar a los pacientes que hayan sufrido un infarto cerebral reparando parcialmente el daño cerebral.
Los científicos quieren entender las señales que controlan las células madre neurales para diseñar mejores tratamientos.
Por eso, están trabajando para desarrollar fármacos que estimulen a las células madre neuronales que ya se encuentren en el cerebro a multiplicarse, desplazarse a las zonas afectadas y empezar el proceso de reparación.
En nuestro cerebro existe un número limitado de células madre neurales. Aunque en los laboratorios se pueden fabricar grandes cantidades de células madre neurales con iPSC, estas células podrían dar lugar a tumores y otros daños cerebrales si no se fabrican correctamente. Además, los estudios deberán demostrar que las células fabricadas en el laboratorio son seguras y efectivas.
Las terapias con células madre neurales cuyo objetivo sea reconstruir partes del cerebro también deberán reconstruir el sistema vascular (para proporcionar flujo sanguíneo) y reformar las complejas redes entre las neuronas. Puede que los procesos de reparación naturales de las células madre neurales sean capaces de contribuir de algún modo a esta tarea, pero los investigadores necesitan aprender mucho más para ayudar a estas células en el proceso de reconstrucción.
Los infartos cerebrales dañan grandes áreas del cerebro. Aunque las terapias y los tratamientos con células madre podrían ayudar a restaurar la función motora del paciente y reparar partes de su cerebro, las áreas gravemente dañadas podrían quedar destruidas para siempre.
Un infarto cerebral ocurre cuando el flujo de sangre al cerebro se ve reducido o completamente impedido. La falta de riego sanguíneo puede ser temporal o permanente y puede tener varias causas:
- En un infarto isquémico, se debe a una obstrucción sanguínea que bloquea la circulación de la sangre al cerebro
- En un infarto hemorrágico, se debe a una vena sanguínea que explota y se derrama en el cerebro
Para que el cerebro funcione correctamente, todas sus partes necesitan una irrigación sanguínea adecuada. Cuando el flujo sanguíneo se altera u obstruye, los nutrientes vitales y el oxígeno no pueden llegar al cerebro y ésta parte del cerebro se daña o muere. Los efectos en otras partes del cuerpo dependen de qué en qué parte del cerebro se encuentre el daño o de cuánto tiempo se encuentre el cerebro sin flujo sanguíneo. Un infarto sanguíneo puede afectar el movimiento, el habla, lo procesos cognitivos y la memoria. Puede causar la parálisis de una o más partes del cuerpo. Alrededor del 40% de las víctimas de un infarto cerebral sufrirán síntomas permanentes y requerirán de ayuda especializada. Muchos de los efectos adversos en víctimas del infarto cerebral se recuperan, pero sólo un 10% de las víctimas se recuperan completamente.
Cualquier persona de cualquier edad puede sufrir un infarto cerebral, aunque hay factores de riesgo importantes. Por ejemplo, la probabilidad de sufrir un infarto cerebral aumenta con la edad, ciertos grupos étnicos son más propensos a sufrir un infarto y otros casos de infartos en el historial familiar también aumentan la probabilidad de sufrir uno. Algunos factores de riesgo se pueden reducir cambiando en el estilo de vida, como por ejemplo controlando la presión sanguínea con tratamientos adecuados, a través de una dieta sana y equilibrada baja en grasas y sal, dejando de fumar y a través del ejercicio físico.
Recibir tratamiento médico especializado en la mayor brevedad posible es el factor más importante para tratar el infarto cerebral. Cuanto antes se reemplace el flujo sanguíneo, menor daño sufrirá el cerebro y mayores las probabilidades de recuperación. Las víctimas que acuden al hospital en las 3-4 horas posteriores a sufrir un infarto cerebral, reciben un tratamiento anti-coagulante que reduce significantemente las probabilidades de sufrir las discapacidades derivadas del infarto y contribuye a la mejora de su calidad de vida. Por lo que una rápida intervención médica es vital cuando se sospecha de un infarto. Recuerda los síntomas que permiten identificar un infarto y pedir ayuda médica urgente: expresión facial, alzamiento de brazos, habla.
és de haber sufrido un infarto cerebral, los tratamientos se centran en ayudar a que las partes dañadas del cerebro recuperen las habilidades perdidas como el habla o la capacidad locomotora (neuro rehabilitación). Esta rehabilitación conlleva un gran número de profesionales entre neurólogos, terapeutas del lenguaje, enfermeras y psicoterapeutas. En algunos casos, las áreas del cerebro que no han sido dañadas por el infarto pueden aprender las tareas previamente realizadas por las áreas que han sido dañadas. Desafortunadamente, las partes del cerebro dañadas severamente no pueden recuperarse porque el cuerpo no puede reemplazar las neuronas perdidas. Es aquí donde los científicos prevén que las células madre podrían ayudar para encontrar la manera de potenciar los sistemas de reparación intrínsecos del cuerpo.
Una de las principales razones por la cual la recuperación después de un infarto cerebral es muy difícil es porque durante un infarto se dañan muchos tipos celulares distintos. Para desarrollar una terapia para reemplazar las células dañadas o muertas, se necesita:
- Aprender a crecer muchos tipos de células cerebrales o el tipo específico que se necesite a partir de células madre
- Demostrar que esas células crecidas en el laboratorio funcionan correctamente
- Entender cómo se puede facilitar que esas células se organicen de igual manera que lo hacen en un cerebro intacto, recreando las complejas conexiones que se establecen entre las diferentes partes del cerebro y conseguir que estas células sean irrigadas por el sistema sanguíneo del cerebro
Esto supone unos retos tremendos. Los científicos llevan trabajando muchos años para desarrollar posibles terapias para reemplazar las células que se pierden durante un infarto y aún continúan haciéndolo. Por otro lado, los investigadores están estudiando otras formas alternativas de usar las células madre para reparar un infarto cerebral. Por ejemplo, la investigación en células madre podría ayudar a desarrollar nuevas medicinas que estimulen los mecanismos de reparación intrínsecos del cerebro, por ejemplo mediante la estimulación de sus propias células madre para crear nuevas células que se necesitan para su recuperación.
Los primeros estudios para desarrollar tratamientos que ayuden a reemplazar células dañadas se hicieron usando células del cerebro derivadas de un tipo de tumor denominado teratocarcinoma. Los investigadores encontraron que se podían generar neuronas (células nerviosas del cerebro) en el laboratorio usando células madre derivadas de un teratocarcinoma. Estas neuronas cultivadas in vitro se trasplantaron a ratas con infarto cerebral y se demostró que las células trasplantadas se integraban en el cerebro de las ratas. Estas investigaciones condujeron en el año 2000 a ensayos clínicos con el objetivo de determinar la seguridad de trasplantar neuronas derivadas a partir de teratocarcinomas humanos a pacientes con infarto. Aunque este estudio demostró que las células trasplantadas sobrevivían y mostraban cierto efecto beneficioso en algunos pacientes, otro estudio en 2005 no pudo demostrar ninguna mejora en pacientes. El origen tumorigenico de estas células, junto con la falta de pruebas que demuestren su eficacia en pacientes, ha hecho que los investigadores se centren en otras fuentes de células madre.
Las células madre del cerebro, conocidas como células madre neuronales, son uno de los tipos de células madre que se están estudiando en la actualidad para el tratamiento del infarto. Estas células madre son capaces de dividirse y generar todos los distintos tipos celulares del cerebro. Estas células se pueden obtener a partir de tejido embrionario y de ciertas partes del cerebro adulto, aunque de ambas fuentes sólo se puede obtener un número muy limitado de células madre. Estas células también tienen la desventaja de que no son idénticas a las células del propio paciente, lo que supone un riesgo de rechazo por parte del paciente si no se le administran medicamentos que supriman su respuesta inmunitaria. Por otro lado, el uso de tejido embrionario como fuente de células madres está sujeto a un debate ético y la obtención de células madre neuronales a partir de un cerebro adulto requiere de una operación quirúrgica que conlleva considerables riesgos para el paciente.
A pesar de las complicaciones para obtener células madre neuronales, se han conseguido resultados prometedores en estudios en roedores. Estos estudios sugieren que una vez inyectadas en el cerebro, estas células son capaces de migrar hacia las zonas dañadas del cerebro. Una vez alcanzan la zona dañada, estas células ayudan a reemplazar el tejido dañado y facilitan los mecanismos de reparación intrínsecos del cerebro produciendo compuestos que reducen la inflamación y contribuyen a la supervivencia de las neuronas. De cualquier manera, el trasplante de células madre neuronales continúa siendo un proceso muy difícil y un reto a largo plazo.
Otros estudios sugieren otras alternativas que podrían resultar beneficiosas. Existen evidencias de que ciertos compuestos estimulan la proliferación de las células madre neuronales que residen en el cerebro y favorecen su movimiento hacia las partes dañadas del cerebro. Estos estudios se abren nuevas posibilidades para tratar el infarto cerebral con fármacos.
Las células madre embrionarias (ESC) y las células madre pluripotentes inducidas (iPS) se han utilizado en el laboratorio para producir células madre neuronales Ambos tipos de células son pluripotentes, es decir, pueden generar todos los distintos tipos celulares del cuerpo humano. Conocer cómo controlar el proceso de producir células madre neuronales a partir de ESC o iPS solucionaría alguno de los problemas con los que se encuentran los investigadores que buscan como desarrollar tratamientos celulares. De cualquier manera, las propiedades intrínsecas de estas células también implican que son capaces de formar tumores, un riesgo que tenemos que evaluar antes de que se puedan someter las nuevas terapias a ensayos clínicos con pacientes con infarto cerebral.
Los primeros estudios acerca de las células madre embrionarias en la investigación para el infarto se hicieron en 2005, cuando se introdujeron las primeras células madre neuronales en cerebros de ratas. Se observó entonces que éstas células madre neuronales eran capaces de producir los distintos tipos de células nerviosas especializadas (neuronas) del cerebro. En 2006 un grupo de investigación alemán demostró que las células madre neuronales generadas de esta manera no solo sobrevivían y generaban nuevas células nerviosas en el cerebro, sino que además las neuronas así generadas podían establecer nuevas conexiones con las neuronas del cerebro. Durante los años 2008 y 2009, diferentes grupos de investigación demostraron que las neuronas generadas a partir de células madre embrionarias humanas trasplantadas a cerebros de rata que habían sufrido un infarto cerebral eran capaces de integrarse en el cerebro. Estos investigadores observaron una mejora en el movimiento de los animales después del trasplante. Recientemente, un estudio llevado a cabo por grupos de investigación suecos y alemanes han presentado resultados similares en ratones y ratas trasplantadas con células madre neuronales generadas a partir de células madre pluripotentes inducidas.
A pesar de estos prometedores resultados, es necesario llevar a cabo muchos más estudios antes de que las células embrionarias o las células madre pluripotentes inducidas se puedan usar en pacientes con infarto cerebral. Los científicos necesitan entender con precisión cómo instruir a estas células pluripotentes para que produzcan exclusivamente el tipo de célula neuronal necesaria, para desarrollar métodos de trasplante que sean seguros y efectivos y para determinar el impacto a largo plazo de los trasplantes.
Las células madre mesenquimales (MSC) son el tipo de células madre más usado para los ensayos clínicos para el infarto en la actualidad. Se pueden obtener fácilmente de la médula ósea del paciente y pueden generar células grasas (adipocitos), cartílago y células óseas. Células madre parecidas a las MSC se pueden derivar de otras partes como el cordón umbilical y del tejido adiposo, aunque la identidad y naturaleza específica de estas células esta aun sometida al dialogo científico.
MSC derivadas de la medula ósea y las obtenidas del tejido adiposo han sido inyectadas en el cerebro o en vena de ratas con daño cerebral similar al infarto. En estos estudios, los animales que fueron inyectados con estas células mostraron una reducción en el tamaño de la zona dañada del cerebro en comparación con los animales que no fueron inyectados. Las células inyectadas migraron hacia la parte dañada del cerebro, aunque esto no parece ser imprescindible para el efecto beneficioso ya que las MSC no pueden generar nuevas células cerebrales. En su lugar, los científicos que llevaron a cabo esta investigación creen que las MSC inyectadas producen factores inflamatorios y estimulan la reparación natural del cerebro. Más investigación es necesaria para entender completamente cómo funcionan estas células antes de que se puedan desarrollar terapias efectivas.
En el 2005 un grupo de investigadores de Corea del Sur publicaron estudios clínicos a cerca de cinco pacientes que fueron inyectados en el cerebro con MSC. Después de un año, los resultados indicaron que la inyección de MSC era segura aunque no se observó ninguna mejoría evidente en el estado del paciente. El mismo grupo de investigadores publicaron en 2010 un estudio similar en el que un número mayor de pacientes fueron tratados con MSC y se les hizo un seguimiento en los cinco años posteriores. Los resultados fueron muy parecidos a los del estudio anterior. De manera que la cuestión de cuál es el beneficio para los pacientes de ataque cerebral tratados con MSC continua sin resolver.
Por el momento, ninguna terapia con células madre está disponible para el infarto cerebral. Los científicos de todo el mundo están usando células madre para estudiar cómo funciona el cerebro y para investigar cómo se podría reparar el daño causado por un infarto. Algunos estudios clínicos están en fases tempranas de desarrollo. Estos incluyen el ensayo PISCES de la compañía inglesa ReNeuron, la cual ha conseguido crecer células neuronales a partir de tejido fetal. En el 2012 publicaron los resultados de unos estudios clínicos en fases muy tempranas para ensayar la seguridad de inyectar estas células en el cerebro de cinco pacientes. Ninguno de los cinco pacientes experimentó efecto adverso alguno. Esta compañía ha procedido a obtener los permisos gubernamentales necesarios para empezar un ensayo clínico en un grupo más grande de pacientes para investigar si este tipo de células neuronales tiene algún efecto beneficioso. El registro público de ensayo clínicos clinicaltrials.gov muestra un listado de otros 25 ensayos clínicos que están investigando el uso de células madre de algún tipo para tratar pacientes con infarto. La mayoría de estos estudios se están llevando a cabo en China y E.E.U.U, y un número más pequeño se lleva a cabo en Europa.
Aún quedan muchas preguntas sin responder a cerca de un posible tratamiento con células madre para tratar el infarto: ¿Cuál es la fuente más adecuada para obtener estas células?, ¿Cómo pueden ser trasplantadas o como se pueden usar las células madre del propio paciente? ¿Cuantas células se necesitan y cuál es el momento ideal para llevar a cabo el tratamiento después del infarto? ¿Cuáles son las condiciones específicas necesarias para crecer el tipo celular adecuado con altos estándares de pureza y seguridad? La ciencia actual trata de resolver estas y otras preguntas importantes.
Esta hoja de datos ha sido creada por Serafi Cambray y revisada por Marco Bacigaluppi y Peter Sandercock.
Traducida por Emma Martinez Sánchez.
La imagen principal del CT-scan muestra el daño causado por un derrame en la parte izquierda, imágenes de Wellcome Images. Las imágenes adicionales de un derrame crónico son del Wellcome Photo Library. Wellcome Images, de neuronas crecidas a partir de células madre embrionarias creadas por Q-L. Ying & A. Smith. Wellcome Images de las células madre neuronales de roedor trasplantadas han sido generadas por Yirui Sun, Wellcome Images.