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Nel trattare le malattie cardiache è importante valutare tre diversi approcci per applicare le cellule staminali ai fini di riparare il miocardio: (I) il trapianto di cellule staminali derivate dal midollo osseo, attraverso diversi metodi di applicazione, preferibilmente attraverso la tecnica di somministrazione intracoronarica, (II) la stimolazione della biogenesi e dell’angiogenesi da parte di cellule staminali, o precursori, residenti nel miocardio e (III) la mobilizzazione delle cellule staminali dal midollo osseo mediante citochine verso il miocardio danneggiato.

L’infarto acuto del miocardio e le malattie delle arterie coronarie hanno ricevuto dei benefici dal trapianto di cellule staminali derivate dal midollo osseo. La maggior parte dei progressi sono stai fatti sull’infarto del miocardio e sono andati avanti senza grandi complicazioni negli ultimi cinque anni. Strauer e collaboratori sono stati i primi ad iniettare le cellule staminali autologhe derivate dal midollo osseo durante la cateterizzazione di routine nell’arteria coronaria (arteria coronaria anteriore discendente) in un paziente con infarto della parte anteriore nel marzo 2001.

Il risultato è stato un recupero stabile del movimento e della perfusione della parete anteriore e della funzione globale di pompa del cuore (2). In studi clinici più ampi, il beneficio dell’utilizzo di cellule autologhe del midollo osseo per pazienti con infarto acuto del miocardio è stato confermato dopo 3 e 24-36 mesi. In una piccola frazione di studi questo effetto non si è manifestato così chiaramente: le cellule sono state inoculate durante la fase acuta, entro le prime 24 ore dopo l’infarto acuto, nel momento in cui la degradazione dei cardiomiociti morenti era al culmine, e in questi casi si dovrebbe considerare il coinvolgimento della risposta immunitaria.

Risultati diversi sono stati ottenuti negli studi a lungo termine sul trapianto di cellule staminali. In uno studio è stato registrato un aumento della funzionalità di pompa cardiaca nella maggior parte dei pazienti, persistente per oltre tre anni. In un altro studio, in cui la valutazione era effettuata mediante tomografia in risonanza magnetica, è stato osservato solo un effetto temporaneo dopo tre mesi e dopo 12 mesi non è stato rilevato alcun miglioramento rispetto al gruppo di controllo di pazienti non trapiantati. Ad ogni modo, in uno studio controllato a doppio cieco è stato osservato un miglioramento significativo della funzionalità cardiaca sia a livello regionale che globale, dopo quattro mesi dal trattamento con cellule staminali, rispetto al gruppo di controllo (che non ha ricevuto cellule staminali).

Il grande beneficio delle terapie a base di cellule staminali derivate del midollo osseo per la riparazione del miocardio non comprende solo la sostituzione del tessuto cardiaco danneggiato (per esempio, cardiomiociti, cellule endoteliali e cellule muscolari lisci), ma anche la capacità funzionale delle nuove cellule muscolari all’interno del tessuto esistente. Le cellule staminali derivate dal midollo osseo possono mediare indirettamente benefici addizionali attraverso la stimolazione di cellule staminali locali cardiache, residenti.

Le cellule staminali derivate dal midollo osseo possono produrre citochine cardiotropiche (fattori di crescita, fattori chemioattraenti), che possono promuovere la sopravvivenza di cellule muscolari cardiache morenti o modulare la risposta immunitaria che si attiva in seguito a danneggiamento al cuore.

Un’alternativa attraente al trapianto delle cellule staminali autologhe derivate dal midollo osseo, è la riattivazione del differenziamento delle cellule cardiache endogene o di precursori cellulari in nuove cellule cardiache. Le cellule staminali residenti si trovano in quelle che sono definite le nicchie nel tessuto cardiaco.

Questo approccio potrebbe avere il vantaggio di essere potenzialmente non invasivo e potrebbe utilizzare solo le cellule staminali residenti del paziente. Alla prima occhiata, questo potrebbe apparire estremamente interessante, dal momento che coinvolge diversi passaggi, tra cui la migrazione, la proliferazione e il differenziamento, che hanno tutti un ruolo per la buona riuscita della terapia.

In ogni caso, quello che è chiaro è che il tessuto muscolare del cuore nell’adulto ha la capacità di riparare sé stesso. In studi sperimentali è stato dimostrato che le cellule staminali cardiache residenti possono essere attratte da alcune citochine (fattori cardiotropici) quando iniettate nel cuore.

Probabilmente l’ultima sfida per la miogensi terapeutica (ri-generazione muscolare) è l’aumento del processo di mobilizzazione delle cellule staminali dal midollo osseo con l’aiuto di molecole definite chemioattrattori quali G-CSF o GM-CSF. Questo aumento della mobilizzazione nel sangue periferico delle cellule staminali emopoietiche, delle cellule staminali mesenchimatiche e dei precursori cardiaci dal midollo osseo.

Quindi, le cellule staminali migranti potrebbero migrare nelle aree danneggiate del cuore. Questo approccio – che potrebbe dimostrare il beneficio del trattamento per malattie cardiache – è stato seguito per la prima volta da Anversa e collaboratori (3). L’applicazione sistemica di fattori chemioattraenti (chemochine) come il fattore stimolante le colonie dei granulociti (G-CSF) o quello dei fattori stimolanti le colonie macrofagiche-granulocitiche (GM-CSF) promuove (i) la migrazione delle cellule staminali derivate dal midollo osseo nel muscolo cardiaco infartuato, e (ii) la proliferazione delle cellule staminali derivate dal midollo osseo o i precursori cellulari nel muscolo cardiaco per la rigenerazione e il recupero funzionale del cuore dopo un infarto.

Inoltre, gli studi nell’uomo hanno evidenziato solo leggeri effetti dopo l’iniezione di G-CSF nei pazienti con infarto acuto del miocardio, nonostante alcuni ricercatori abbiano dimostrato che il lieve miglioramento nell’arteria interessata non è significativo. E’ importante segnalare che la sostituzione del miocardio può coinvolgere regioni dove la crescita del muscolo (biogenesi) non avviene a livelli misurabili in condizioni normali.

- Diversi studi hanno dimostrato che il trapianto di cellule staminali derivanti dal midollo osseo è benefico per il trattamento dell’infarto acuto del miocardio e per le malattie croniche delle coronarie.

- Le cellule staminali derivati dal miocardio e le cellule endoteliali riducono i sintomi clinici come l’angina pectoris e la dispnea (respirazione difficile) e aumentano l’attività quotidiana e migliorano la qualità della vita nelle persone affette da malattie cardiache.

- La stimolazione farmaceutica della formazione del muscolo cardiaco da parte di cellule staminali cardiache endogene potrebbe rappresentare un metodo non invasivo per la riparazione del miocardio.

- La mobilizzazione delle cellule staminali dal midollo osseo indotta dalle citochine potrebbe essere una tecnica alternativa per la rigenerazione del miocardio, ma gli studi attuali clinici sul miglioramento delle coronarie per ora sbilanciano a sfavore di questo approccio.