RESUMO: Introdução - A utilização de células e das suas propriedades para o tratamento das doenças cardiovasculares, é uma promessa para o futuro e talvez a única forma de ultrapassar algumas das insuficiências das terapêuticas atuais. A via de entrega das células mais utilizada na investigação tem sido a
intracoronária, ganhando a microcirculação especial relevância, por ser onde ocorre a primeira
interação com o tecido nativo. As células estaminais mesenquimais (CEM) têm propriedades que as
tornam particularmente aptas para a Terapia Celular, mas as suas dimensões, superiores ao diâmetro
dos capilares, tem motivado controvérsia quanto à sua entrega intracoronária. A cardiologia de
intervenção tem atualmente técnicas que permitem a avaliação em tempo real e in vivo do estado da
microcirculação coronária. A determinação do índice da resistência da microcirculação (IRM) fornece
informação sobre a circulação dos pequenos vasos, de forma independente da circulação coronária e
do estado hemodinâmico, mas a aplicabilidade clínica deste conhecimento encontra-se ainda por definir.
Objectivos Esclarecer o potencial do IRM no estudo dos efeitos do transplante de CEM por via intracoronária.
População e Métodos .
Estudo pré-clínico com modelo animal (suíno) desenvolvido em 3 fases.
Na Primeira Fase foram utilizados 8 animais saudáveis para estudar e validar a técnica de
determinação de estudo da microcirculação. Efetuou-se a determinação do IRM com duas doses
diferentes de papaverina para a indução da resposta hiperémica máxima (5 e 10 mg) e após a
disfunção da microcirculação com injeção intracoronária de microesferas de embozene com 40 μm de
diâmetro.
Na Segunda Fase foram utilizados 18 animais saudáveis, randomizados em grupo controlo e grupo
recetor de 30 x 106 CEM por via intracoronária. Foram avaliados de forma cega o IRM, a pressão
aórtica, o fluxo coronário epicárdico e a ocorrência de alterações electrocardiográficas.
Na Terceira Fase foram utilizados 18 animais, com enfarte agudo do miocárdio provocado (EAM),
randomizados em grupo controlo, grupo recetor de CEM expandidas de forma convencional e grupo
recetor de CEM expandidas com metodologia inovadora e de menores dimensões. Foi realizada uma
exploração da dose/efeito com infusão faseada de 10 x 106, 15 x 106 e 20 x 106 CEM, com
determinação do IRM, da pressão aórtica, do fluxo coronário epicárdico e da ocorrência de alterações
eletrocardiográficas. Quatro semanas após a entrega das células foi novamente avaliado o IRM e foi
efetuado o estudo anatomopatológico dos animais na procura de evidência de neoangiogénese e de
regeneração miocárdica, ou de um efeito positivo da resposta reparadora após o enfarte.
Resultados
Nas 3 fases todos os animais mantiveram estabilidade hemodinâmica e eletrocardiográfica, com
exceção da elevação de ST de V1-V3 verificada após a injeção das microesferas.
Na Primeira Fase as duas doses de papaverina induziram uma resposta hiperémica eficaz, sem
tradução com significado na determinação do IRM (variação da pressão distal de - 11,4 ± 5 e de - 10,6±
5 mmHg com as doses de 5 e 10 mg respetivamente (p=0,5). Com a injeção das microesferas o IRM
teve uma elevação média de 310 ± 190 %, para um valor médio de 41,3 ± 16 U (p = 0,001).
Na Segunda Fase não houve diferenças significativas dos parâmetros hemodinâmicos, do fluxo
epicárdico e da avaliação eletrocardiográfica entre os dois grupos. O IRM de base foi semelhante e
após a infusão intracoronária observou-se uma elevação expressiva do IRM nos animais que
receberam células em comparação com o grupo controlo (8,8 U ± 1 vs. 14,2 U ± 1,8, P=0,02) e quanto
ao seu valor de base (aumento de 112%, p=0,008).
Na terceira Fase não houve novamente diferenças significativas dos parâmetros hemodinâmicos, do
fluxo epicárdico e da avaliação eletrocardiográfica entre os três grupos. Houve uma elevação do IRM
nos animais que receberam células a partir da 2ª dose (72% nas células convencionai e 108% nas
células inovadoras) e que se manteve com a 3ª dose (100% nas células convencionais e 88% nas
inovadoras) com significado estatístico em comparação com o grupo controlo (p=0,034 com a 2ªdose e
p=0,024 com a 3ª dose). Quatro semanas após a entrega das CEM observou-se a descida do IRM nos
dois grupos que receberam células, para valores sobreponíveis aos do grupo controlo e aos valores
pós-EAM. Na avaliação anatomopatológica e histológica dos corações explantados não houve
diferenças entre os três grupos.
Conclusões
O IRM permite distinguir alterações da microcirculação coronária motivadas pela entrega intracoronária
de CEM, na ausência de alterações de outros parâmetros clínicos da circulação coronária utilizados em
tempo real. As alterações do IRM são progressivas e passíveis de avaliar o efeito/dose, embora não
tenha sido possível determinar diferenças com os dois tipos de CEM. No nosso modelo a injeção
intracoronária não se associou a evidência de efeito benéfico na reparação ou regeneração miocárdica
após o EAM.---------------------------- ABSTRACT: ABSTRACT
Introduction
The use of cells for the treatment of cardiovascular disease is a promise for the future and perhaps the
only option to overcome some of the shortcomings of current therapies. The strategy for the delivery of
cells most often used in current research has been the intracoronary route and due to this
microcirculation gains special relevance, mainly because it is the first interaction site of transplanted
cells with the native tissue. Mesenchymal stem cells (MSC) have properties that make them suitable for
Cell Therapy, but its dimensions, larger than the diameter of capillaries, have prompted controversy
about the safety of intracoronary delivery. The interventional cardiology currently has techniques that
allow for real-time and in vivo assessment of coronary microcirculation state. The determination of the
index of microcirculatory resistance index (IMR) provides information about small vessels, independently
of the coronary circulation and hemodynamic status, but the clinical applicability of this knowledge is yet
to be defined.
Objectives
To clarify the potential use of IMR in the study of the effects of MSC through intracoronary
transplantation.
Population and Methods
Preclinical study with swine model developed in three phases.
In Phase One 8 healthy animals were used to study and validate the IMR assessment in our animal
model. IMR was assessed with two different doses of papaverine for inducing the maximal hyperaemic
response (5 and 10 mg) and microcirculation dysfunction was achieved after intracoronary injection with
embozene microspheres with 40 μm in diameter.
In Phase Two we randomized 18 healthy animals divided between the control group and the one
receiving 30 x 106 MSC through an intracoronary infusion. There we blindly evaluated IMR, the aortic
pressure, the epicardial coronary flow and the occurrence of ECG changes.
In Phase Three we used 18 animals with a provoked acute myocardial infarction (AMI), randomized into
a control group, a MSC expanded conventionally receiver group and a MSC expanded with an
innovative methodology receiver group. There was a stepwise infusion with doses of 10 x 106, 15 x 106
and 20 x 106 MSC with determination of IMR, the aortic pressure, the epicardial coronary flow and
occurrence of electrocardiographic abnormalities. Four weeks after cell delivery we again measured the
IMR and proceeded with the pathological study of animals in the search for evidence of
neoangiogenesis and myocardial regeneration, or a positive effect in the reparative response following
the infarction.
Results
All animals remained hemodynamically stable and with no electrocardiographic abnormalities, except for
the ST elevation in V1-V3 observed after injection of the microspheres.
In Phase One the two doses of papaverine achieved an hyperemic and effective response without
significant differences in IMR (variation of the distal pressure -11.4 ± 5 and -10.6 ± 5 mmHg with the
doses of 5 and 10 mg respectively (p = 0.5). With the injection of the microspheres the IMR had an
average increase of 310 ± 190% for an average value of 41.3 ± 16 U (p = 0.001).
In the second phase there were no significant differences in hemodynamic parameters, epicardial flow
and electrocardiographic assessment between the two groups. The baseline IMR was similar and after
intracoronary infusion there was a significant increase in animals receiving cells compared with the
control group (8.8 ± U 1 vs. 14.2 ± 1.8, p = 0.02) and with their baseline (112% increase, p = 0.008).
In the third phase again there were no significant differences in hemodynamic parameters, the epicardial
flow and electrocardiographic evaluation between the three groups. There was a significant increase in
IMR in animals that received cells from the 2nd dose (72% in conventional cells and 108% in the
innovative cells) that remained with the 3rd dose (100% in conventional cells and 88% in the innovative)
with statistical significance compared with the control group (p = 0.034 with 2nd dose, p = 0.024 with 3rd
dose). Four weeks after delivery of the MSC we observed the fall of the IMR in the two groups that
received cells with values overlapping those of the control group. In pathological and histological
evaluation of removed hearts there were no differences among the three groups.
Conclusions
The IMR allows for the differentiation of changes in coronary microcirculation motivated by intracoronary
delivery of MSC in the absence of modification in other clinical parameters. IMR changes are
progressive and enable the evaluation of the effect / dose, though it has not been possible to determine
differences in the two types of MSC. In our model, intracoronary injection of MSC was not associated
with evidence of repair or myocardial regeneration after AMI