Ένα νέο επίθεμα με μικροβελόνες χορηγεί ένα θεραπευτικό μόριο απευθείας στον κατεστραμμένο καρδιακό ιστό βοηθώντας την καρδιά να αναδομηθεί μετά από έμφραγμα. Η θεραπεία ενθαρρύνει τα ανοσοκύτταρα να μεταβούν σε μία κατάσταση επούλωσης ενώ βελτιώνει την επικοινωνία μεταξύ των κυττάρων που ελέγχουν τη ροή του αίματος και την επιδιόρθωση.
Το επίθεμα δημιούργησε μια ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον Δρ. Κε Χουάνγκ επίκουρος καθηγητής στο Τμήμα Φαρμακευτικών Επιστημών στο Πανεπιστήμιο Texas (A&M). Το επίθεμα χρησιμοποιεί ένα εξειδικευμένο σύστημα μικροβελονών για να παραδίδει ένα θεραπευτικό μόριο απευθείας στον κατεστραμμένο καρδιακό ιστό κάτι που βοηθά στην επιδιόρθωση και βελτιώνει τη συνολική λειτουργία της καρδιάς περιορίζοντας παράλληλα τις επιδράσεις στο υπόλοιπο σώμα.
Κάθε μικροβελόνα στο βιοδιασπώμενο επίθεμα περιέχει μικροσκοπικά σωματίδια γεμάτα με ιντερλευκίνη 4 (IL4) ένα μόριο που παίζει σημαντικό ρόλο στη ρύθμιση του ανοσοποιητικού συστήματος. Μόλις το επίθεμα τοποθετηθεί στην καρδιά οι βελόνες διαλύονται και απελευθερώνουν IL4 απευθείας στην τραυματισμένη περιοχή δημιουργώντας συνθήκες που ευνοούν την αποκατάσταση του ιστού.
Ο Χουάνγκ και οι συνεργάτες του δημοσίευσαν τα αποτελέσματά τους στην επιθεώρηση «Cell Biomaterials» με υποστήριξη από τα Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας και την Αμερικανική Καρδιολογική Εταιρεία. «Αυτό το επίθεμα λειτουργεί σαν γέφυρα. Οι μικροβελόνες διαπερνούν την εξωτερική στιβάδα της καρδιάς και επιτρέπουν στο φάρμακο να φτάσει στον κατεστραμμένο μυ από κάτω που κανονικά είναι πολύ δύσκολο να προσεγγιστεί» εξηγεί ο Χουάνγκ.
Πώς ένα έμφραγμα καταστρέφει τον ιστό
Όταν συμβαίνει έμφραγμα η ροή του αίματος σε τμήματα της καρδιάς διακόπτεται. Τα κύτταρα στην πληγείσα περιοχή χάνουν οξυγόνο και θρεπτικά συστατικά και αρχίζουν να πεθαίνουν. Ο οργανισμός ανταποκρίνεται δημιουργώντας ουλώδη ιστό για να σταθεροποιήσει την καρδιά αλλά αυτή η ουλή δεν μπορεί να συσπαστεί όπως ο υγιής μυς. Με τον καιρό ο υπόλοιπος μυς αναγκάζεται να δουλεύει σκληρότερα οδηγώντας τελικά σε καρδιακή ανεπάρκεια.
Το νέο επίθεμα έχει σχεδιαστεί για να διακόπτει αυτή την πορεία. Με τη χορήγηση IL4 απευθείας στο σημείο του τραυματισμού η θεραπεία ενθαρρύνει τα ανοσοκύτταρα που ονομάζονται μακροφάγα να μεταβούν από μια προφλεγμονώδη κατάσταση σε μία κατάσταση που υποστηρίζει την επούλωση. Αυτή η αλλαγή βοηθά στον περιορισμό της ουλοποίησης και βελτιώνει τη μακροπρόθεσμη προοπτική για την καρδιά. «Τα μακροφάγα είναι το κλειδί. Μπορούν είτε να επιδεινώσουν τη φλεγμονή είτε να βοηθήσουν την καρδιά να επουλωθεί. Το IL4 τα μετατρέπει σε βοηθούς» λέει ο Χουάνγκ.
Η νέα προσέγγιση
Προηγούμενες προσπάθειες χρήσης του IL4 για την επιδιόρθωση της καρδιάς βασίζονταν σε έγχυση του μορίου στο αίμα αλλά αυτή η μέθοδος προκαλούσε ανεπιθύμητες επιδράσεις σε άλλα όργανα.
Το νέο επίθεμα αποφεύγει αυτό το πρόβλημα κρατώντας το IL4 συγκεντρωμένο στην τραυματισμένη περιοχή αντί να εξαπλώνεται σε όλο το σώμα. «Η συστημική χορήγηση επηρεάζει ολόκληρο το σώμα» είπε. «Θέλαμε να στοχεύσουμε μόνο την καρδιά».
Ένα από τα πιο αξιοσημείωτα ευρήματα της μελέτης ήταν η αλλαγή στη συμπεριφορά των καρδιακών μυϊκών κυττάρων μετά τη θεραπεία. Σύμφωνα με τον Χουάνγκ αυτά τα κύτταρα έγιναν πιο δεκτικά στα σήματα από τα γειτονικά τους ιδιαίτερα από τα ενδοθηλιακά κύτταρα που επενδύουν τα αιμοφόρα αγγεία. Αυτή η βελτιωμένη επικοινωνία φαίνεται να παίζει σημαντικό ρόλο στη μακροχρόνια ανάρρωση. «Οι καρδιομυοκύτες δεν απλώς επιβίωναν αλλά αλληλεπιδρούσαν με άλλους τύπους κυττάρων με τρόπους που υποστηρίζουν την ανάρρωση» είπε.
Η ερευνητική ομάδα διαπίστωσε επίσης ότι το επίθεμα μείωσε τα βλαβερά φλεγμονώδη σήματα που προέρχονται από τα ενδοθηλιακά κύτταρα. Επιπλέον παρατήρησαν ενισχυμένη δραστηριότητα σε μια σηματοδοτική οδό που ονομάζεται NPR1 η οποία βοηθά στη διατήρηση της υγείας των αιμοφόρων αγγείων και υποστηρίζει τη συνολική λειτουργία της καρδιάς.
Προς το παρόν η εφαρμογή του επιθέματος απαιτεί χειρουργική επέμβαση ανοικτού θώρακα. Ο Χουάνγκ ελπίζει να δημιουργήσει μια έκδοση που μπορεί να τοποθετηθεί μέσω ενός μικρού σωλήνα κάτι που θα έκανε τη θεραπεία πολύ πιο εύκολη σε πραγματικές ιατρικές συνθήκες. «Αυτό είναι μόνο η αρχή» είπε. «Αποδείξαμε ότι η ιδέα λειτουργεί. Τώρα θέλουμε να βελτιστοποιήσουμε τον σχεδιασμό και τη χορήγηση».
