Cardiac tissue engineering: current state-of-the-art materials, cells and tissue formation / Engenharia de tecidos cardíacos: atual estado da arte a respeito de materiais, células e formação tecidual

ABSTRACT Cardiovascular diseases are the major cause of death worldwide. The heart has limited capacity of regeneration, therefore, transplantation is the only solution in some cases despite presenting many disadvantages. Tissue engineering has been considered the ideal strategy for regenerative medicine in cardiology. It is an interdisciplinary field combining many techniques that aim to maintain, regenerate or replace a tissue or organ. The main approach of cardiac tissue engineering is to create cardiac grafts, either whole heart substitutes or tissues that can be efficiently implanted in the organism, regenerating the tissue and giving rise to a fully functional heart, without causing side effects, such as immunogenicity. In this review, we systematically present and compare the techniques that have drawn the most attention in this field and that generally have focused on four important issues: the scaffold material selection, the scaffold material production, cellular selection and in vitro cell culture. Many studies used several techniques that are herein presented, including biopolymers, decellularization and bioreactors, and made significant advances, either seeking a graft or an entire bioartificial heart. However, much work remains to better understand and improve existing techniques, to develop robust, efficient and efficacious methods.

RESUMO Doenças cardiovasculares são responsáveis pelo maior número de mortes no mundo. O coração possui capacidade de regeneração limitada, e o transplante, por consequência, representa a única solução em alguns casos, apresentando várias desvantagens. A engenharia de tecidos tem sido considerada a estratégia ideal para a medicina cardíaca regenerativa. Trata-se de uma área interdisciplinar, que combina muitas técnicas as quais buscam manter, regenerar ou substituir um tecido ou órgão. A abordagem principal da engenharia de tecidos cardíacos é criar enxertos cardíacos, sejam substitutos do coração inteiro ou de tecidos que podem ser implantados de forma eficiente no organismo, regenerando o tecido e dando origem a um coração completamente funcional, sem desencadear efeitos colaterais, como imunogenicidade. Nesta revisão, apresentase e compara-se sistematicamente as técnicas que ganharam mais atenção nesta área e que geralmente focam em quatro assuntos importantes: seleção do material a ser utilizado como enxerto, produção do material, seleção das células e cultura de células in vitro. Muitos estudos, fazendo uso de várias das técnicas aqui apresentadas, incluindo biopolímeros, descelularização e biorreatores, têm apresentado avanços significativos, seja para obter um enxerto ou um coração bioartifical inteiro. No entanto, ainda resta um grande esforço para entender e melhorar as técnicas existentes, para desenvolver métodos robustos, eficientes e eficazes.

Transplante cardíaco em crianças: visão atual e perspectivas futuras / Heart transplant in children: current view and future perspectives

O transplante cardíaco em crianças tem sido opção nas cardiopatias congênitas complexas e nas cardiomiopatias refratárias a terapêutica convencional. A investigação diagnóstica da etiologia das cardiopatias tem avançado na última década como, por exemplo, a sequência de exons. A assistência circulatória tem sido utilizada como ponte para transplante e no tratamento de rejeições agudas e crônicas. Do ponto de vista imunológico, a prova cruzada virtual no momento do transplante principalmente para os pacientes sensibilizados tem sido útil e fundamental. Novas drogas imunossupressoras como tacrolimo, sirolimo e rituximabe apresentam-se como promissoras na prevenção e tratamento da rejeição. O transplante com sitema ABO incompativel é uma possibilidade para recém-nascidos pela escassez de doadores.

Heart transplant in children has been an option in complex congenital heart disease and cardiomyopathies that do not respond to conventional treatment. The diagnostic investigatio nof the etiology of heart disease has advanced in the last decade, an example of this being exon sequencing. Circulatory support has been used as a bridge to transplantation, and in the treatment of acute and chronic rejections. From an immunological point of view,the virtual crossmatch test at the time of transplant, particularly for sensitized patients, has been useful and essential. New immunosuppressant drugs such as tacrolimus, sirolimusand rituximab have shown promise in the prevention and treatment of rejection. ABO--incompatible transplantation is a possibility for newborn infants, due to the lack of donos.

Heart transplantation: review / Transplante cardíaco: revisão

ABSTRACT Heart transplantation is currently the definitive gold standard surgical approach in the treatment of refractory heart failure. However, the shortage of donors limits the achievement of a greater number of heart transplants, in which the use of mechanical circulatory support devices is increasing. With well-established indications and contraindications, as well as diagnosis and treatment of rejection through defined protocols of immunosuppression, the outcomes of heart transplantation are very favorable. Among early complications that can impact survival are primary graft failure, right ventricular dysfunction, rejection, and infections, whereas late complications include cardiac allograft vasculopathy and neoplasms. Despite the difficulties for heart transplantation, in particular, the shortage of donors and high mortality while on the waiting list, in Brazil, there is a great potential for both increasing effective donors and using circulatory assist devices, which can positively impact the number and outcomes of heart transplants.

RESUMO O transplante cardíaco é atualmente a abordagem cirúrgica definitiva padrão-ouro no tratamento da insuficiência cardíaca refratária. No entanto, a escassez de doadores limita a realização de um número maior de transplantes cardíacos, situação em que vem aumentando a utilização de dispositivos de assistência circulatória mecânica. Com indicações e contraindicações bem estabelecidas, além de diagnóstico e tratamento de rejeição, por meio de protocolos definidos de imunossupressão, os resultados do transplante cardíaco são muito favoráveis. Dentre as complicações precoces que podem impactar a sobrevida, destacamos a disfunção primária do enxerto, a disfunção do ventrículo direito, rejeição e infecções; já as complicações tardias incluem a doença vascular do enxerto e as neoplasias. Apesar das dificuldades para realização do transplante cardíaco, em especial pela escassez de doadores e pela elevada mortalidade em fila de espera, no Brasil, existe um grande potencial, tanto no aumento de doadores efetivos, quanto na utilização de dispositivos de assistência circulatória, o que pode vir a impactar positivamente no número e nos resultados do transplante cardíaco.

Epidemiologia do transplante no Brasil e no mundo / Epidemiology of transplantation in Brazil and in the world

Apesar da terapia otimizada, o número de pacientes cominsuficiência cardíaca (IC) avançada vem crescendo e,portanto, uma população maior irá necessitar de tratamentoespecializado. Este artigo tem o objetivo de mostrar asprincipais características do transplante de coração (Tx)no Brasil e no mundo e talvez despertar a curiosidade doleitor para esta possibilidade de tratamento. No Brasil, o Txpermanece como a única opção viável para a maioria dospacientes selecionados com IC avançada, mas a diferençaentre o número necessário estimado de Tx e os realizados éassustadora e insatisfatória, porém, isto mostra que existe apossibilidade de aumento neste número, pois não atingimosnosso limite teórico. No mundo, parece que o Tx atingiu seulimite e os dispositivos implantáveis estão em número cada vezmaior como terapia destino, devido ao maior desenvolvimentotecnológico acompanhado da redução dos custos. Enquanto oTx já tem um papel bem definido em termos de mortalidade emorbidade a longo prazo, os dispositivos necessitam de maistempo para comprovar a sua eficácia tardia e o quanto irãomelhorar a qualidade de vida deste pacientes.

Despite the optimal therapy, the number of patients withadvanced heart failure (HF) has been growing and therefore alarger population will need specialized treatment. This articleaims to show the main characteristics of heart transplantation(Hx) in Brazil and in the world and perhaps arousing thereader’s curiosity for the possibility of this treatment. InBrazil, Hx remains the only viable option for the majority ofselected patients with advanced HF, but the difference betweenthe estimated required number of Hx and the ones that havealready been performed is daunting and unsatisfactory. Thisshows it is possible to increase this number once we have notyet reached our theoretical limit. It seems Hx has reached itslimit worldwide and implantable devices are increasing innumber as destination therapy due to further technologicaldevelopment accompanied by a reduction in costs. Consideringthat Hx already has a well-defined position in terms of mortalityand morbidity in the long-term follow up, the devices needmore time to prove their final effectiveness and how they willimprove the quality of life of the patients.

Impacto social do transplante cardíaco / Social impact of heart transplantation

Este estudo teve por objetivo compreender, por meio da representação social sobre transplante cardíaco, o impacto social produzido no cotidiano dos pacientes que se submeteram a esta proposta terapêutica, no Instituto do Coração do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo. Adotamos a metodologia qualitativa, entrevistando, com roteiro semiestruturado, seis pacientes. Os dados obtidos e submetidos à análise de conteúdo possibilitaram identificar cinco eixos temáticos: da doação de órgãos ao órgão doado; as mudanças na vida; o suporte social; a finitude humana; a religiosidade. O estudo evidenciou que o transplante cardíaco foca a atenção do paciente na condição de estar vivo. A vida, propriamente dita, dá sentido ao seu cotidiano, as suas experiências e vivências. A existência de suportes, para operacionalizar as aspirações dos pacientes, configurou-se como imprescindível. O suporte social viabiliza a sobrevivência, suprindo necessidades básicas materiais e afetivas. A possibilidade de manterem-se vivos está atrelada ao acesso imediato a um sistema de saúde. O suporte espiritual, caracterizado como energia vital, confere, aos pacientes, o sentido da transcendência de uma vida de privações para uma vida divina e até mesmo eterna. A compreensão das pessoas deve ser a essência das ações na área da saúde. Esperamos que este estudo contribua com os programas assistenciais e de educação em transplantes cardíacos, construídos a partir da ótica dos pacientes, tornando a aderência ao tratamento mais eficaz.

Qual a utilidade da análise da função diastólica na rejeição após transplante cardíaco?: [revisão] / Usefulness of echocardiographic diastolic indices in the diagnosis of heart transplant rejection: [review]

O ecocardiograma é um exame de grande importância do seguimento dos pacientes submetidos a transplante cardíaco. desde o período pós-cirúrgico imediato até o controle ambulatorial, anos após o procedimento. Todas as ferramentas relacionadas à ecocardiografia foram utilizadas e estudadas, no indivíduo transplantado, e constatou-se que há particularidades importantes nesse grupo de pacientes, tanto nos que obtiveram sucesso do procedimento, como naqueles que desenvolveram complicações. Uma das peculiaridades é a ocorrência do fenômeno de rejeição, quadro que ocorre quando o sistema imune do receptor ataca os antígenos do aloenxerto. Essa é uma situação frequente e alta morbimortalidade, e o diagnóstico ainda depende de procedimentos invasivos (biopsia endomiocárdica). Na busca por avaliações não invasiva para pesquisa de rejeição, foram feitos vários estudos que analisaram os dados do Eco-Doppler e, até o momento, os mais promissores, para diagnóstico precoce dessa complicação, foram os indicadores de função diastólica. Esta revisão tem como objetivo avaliar a real importância da detecção de alterações relacionadas à diástole, por meio da ecocardiografia para o screening de rejeição pós-transplante cardíaco, baseando-se nas evidências, atualmente, disponíveis e também nas recomendações das principais sociedades de cardiologia.

Assistência circulatória mecânica: porquê e quando / Mechanical circulatory support: why and when

A insuficiência cardíaca tem avançado ao longo dos últimos anos tendo em vista o envelhecimento da população, o maior índice de sobrevida após o infarto agudo do miocárdio pelo uso dos trombolíticos, o avanço nas operações cardíacas e a melhora no diagnóstico das cardiomiopatias...

Heart failure has advanced throughout last years due to the aging of population, the higher survivel rate after acute myocardial infarction due to trombolitics use, the advance in heart surgeries and the improvement in cardiomyopathies diagnosis...

O que é um doador em coração parado? / What is a non-heart-beating donor?

Com um crescimento disparado de candidatos na lista de espera para transplante de órgãos e uma estabilidade na taxa de doadores cadavéricos, existe um interesse crescente em estratégias para aumentar a oferta de enxertos. Dentre as várias possibilidades, há um crescente interesse em doadores em coração parado. Isso é justificado pelo fato de as taxas de sobrevida do enxerto serem semelhantes às dos doadores convencionais e quando o uso desse órgãos é judicioso, incluindo a minimização do tempo de isquemia.

Nuevas alternativas quirurgicas al trasplante cardiaco para pacientes en estado terminal con insuficiencia cardiaca / New surgery alternatives at cardiac trasplante for terminal patients with cardiac insufficiency

Antecedentes: nuevas técnicas quirúrgicas para reconstruir la geometría ventricular y corregir la insuficiencia mitral se plantean como alternativas en el tratamiento de la insuficiencia cardíaca. Métodos: se realizó un estudio de cohorte prospectivo en pacientes con insuficiencia cardíaca terminal entre noviembre de 1998 a marzo de 2001. Se empleó la reconstrucción ventricular izquierda y cambio valvular mitral con resuspensión de músculos papilares, asociadas a revascularización miocárdica. Se analizaron cambios en parámetros hemodinámicos, fracción de eyección, clase funcional, rehospitalizaciones, complicaciones y mortalidad. Resultados: ingresaron 27 pacientes con edad promedio de 60 años. En 70.4 por ciento se diagnosticó cardiomiopatía isquémica y en 22 por ciento cardiomiopatía dilatada. Cinco pacientes estaban en espera de trasplante, el 62.9 por ciento en clase funcional III y 29.6 por ciento en clase IV. Se documentó insuficiencia mitral moderada a severa en 56.5 por ciento. El 74.1 por ciento tenía múltiples hospitalizaciones. En diecinueve pacientes se practicó reconstrucción ventricular y en ocho cirugía mitral. Con la técnica de Dor se halló disminución del 20 por ciento en las dimensiones ventriculares y aumento de la fracción de eyección de 17.3 por ciento a 25 por ciento. Con las técnicas de preservación mitral no hubo modificaciones en los parámetros hemodinámicos. Con seguimiento del 100 por ciento se encontróa92 por ciento de pacientes en clase funcional l y 8 por ciento en clase IIII, con una rehospitalización por falla cardíaca progresiva. La mortalidad hospitalaria fue de 3.4 por ciento y la tardía de 3.5 por ciento. Conclusiones: las técnicas de reconstrucción ventricular y de preservación del aparato valvular mitral asociadas a revascularización miocárdica son seguras, proveen mejoría en la ciase funcional y disminución en el número de rehospitalizaciones

Donantes a corazon parado: historia de una esperanza / Non-heart-beating donors

A pesar de que los estudios interdisciplinarios han permitido acceder a la justificación ética para realizar trasplantes de órganos extraídos a donantes en estado de muerte determinada por criterios neurológicos, el numero de estos sigue siendo cada vez más pequeño en proporción con el de pacientes en las listas de espera. Para aumentar el número de trasplantes, últimamente se propone especialmente recurrir de nuevo a los donantes a corazón parado (DCP). La universidad de Pittsburgh, en 1992, fue el primer centro que formuló un protocolo para la extraccion los órganos de pacientes a los que se les hubieran suspendido las terapias desproporcionadas de sostenimiento de la vida. En segundo lugar, el Institute of Medicine (EE. UU.) estudió en 1997, además de los pacientes previstos en el protocolo de Pittsburgh, a los DCP incontrolados. Por otra parte, en marzo de 1951 una reunión en Maastricht (Holanda) sobre este tipo de donación y allí se establecieron nuevos criterio para asegurar la regla del donante muerto. Finalmente, el último Real Decreto Español (KDE) de 1999, regula la obtención y utilización clínica de órganos humanos, solo permite iniciar los procedimientos despues de que hayan pasado cinco minutos tras la declaración de la muerte. Pero esa espera se complementa con un grado mayor de exigencia al tener que comprobarse la irreversibilidad, pues se exige en todos los casos un periodo adecuado de aplicación de maniobras de RCP y el recalentamiento previo en los casos de hipotermia.

Trasplante de corazon / Heart transplantation

Se presenta la experiencia de 132 transplantes realizados en 129 pacientes durante un período de 15 años, desde 1985 hasta 1999, en un centro especializado en cirugía cardiovascular. El promedio de la edad para el grupo fue de 44.5 (11.8) años, con una proporción de hombres del 81 por ciento. 50.8 por ciento dé los pacientes estaban en clase funcional ni o IV de la clasificación de NYHA. Cuando se compararon los factores de riesgo preoperatorios e intraoperatorios con las complicaciones postoperatorias, se encontró que la antícoagulación previa, el tiempo de perfusión prolongado (mayor de 180 minutos) y la hipertensión pulmonar, eran factores de riesgo para complicaciones postoperatorias incluyendo la muerte, teniendo valores de p =0.000. Cuando se analizaron las complicaciones postoperatorias, se encontró que el tiempo prolongado de ventilación y de soporte farmacológico tenía una alta correlación estadística con valores de p=0.000. El análisis de las curvas de supervivencia actuarial nos permite demostrar que la supervivencia a 15 años es del 55.1 por ciento, siendo semejante a lo reportado por la Sociedad Internacional de Trasplante de Corazón y Pulmón

Trasplante cardiopulomar. Presente y futuro / Cardiopulmonary transplantation. Present and future

El trasplante cardiopulmonar se ha transformado en una modalidad terapéutica bien aceptada para pacientes con enfermedad cardiaca y pulmonar en estado terminal. El refinamiento en los criterios del donador y sus cuidados, la selección del receptor incluyendo en forma importante la consideración de los aspectos psicológicos, la terapia inmunosupresora, diagnóstico oportuno y el tratamiento del rechazo así como un entendimiento más preciso de las complicaciones a largo plazo, han mejorado los resultados en el trasplante de corazón y pulmón, con una sobrevida actual a un año del 85 por ciento y 70 por ciento, respectivamente.

Situación actual de los trasplantes de órganos en Chile / Organ transplantation in Chile: current situation

In Chile, the experience in organ transplatation began in the sixties with renal transplantation. Since then, a great progress has been made in terms of number of transplants, performance of extrarenal transplants (liver and to a lesser extent, heart), organ procurement and increasing the access of adult and pediatric patients to these complex and expensive procedures. Transplantation has become widely accepted as the therapy of choice for end stage organ failure and we have acquired considerable experience in the fields of renal and liver transplantation. These improvements have been the result of the great efforts made by transplant groups but the financial support provided by public health authorities has also contributed to the success. In the near future, organ transplantation will most likely continue to progress in our country, specially in the area of thoracic organs, but the still is a good deal of work to be done. In the forthcoming years, we will face the challenge of maintaining high quality levels with tremendous financial restrictions. We are optimistic that we will continue to improve our skills and experience as in the last decade and organ transplantation will become a widely available therapy with high standards of results

Experiência com transplante cardíaco na cidade do Rio de Janeiro / Cardiac transplantation experience in Rio de Janeiro city

O transplante cardíaco evoluiu como modalidade de tratamento para a insuficiência cardíaca terminal, que apresenta elevada mortalidade apesar do tratamento farmacológico atual. O surgimento da ciclosporina na década de 80 possibilitou a realizaçäo de milhares de transplantes com sobrevida maior que 80 'por cento' no primeiro ano. No Rio de Janeiro foi criado, em 1994, o Gaveatransplante, na tentativa de preencher uma lacuna existente na atividade transplantadora cardíaca na cidade. Foram realizados até o momento três transplantes cardíacos. O programa conta com uma equipe multidisciplinar na assistência aos pacientes candidatos e no seguimento a longo prazo dos transplantados. Os cuidados com a imunossupressäo e a biópsias endomiocárdicas seriadas säo os alicerces para a sustentaçäo do transplantado.

Informe del primer trasplante de bloque cardiopulmonar realizado en México / Report of the first cardiopulmonar block transplantation performed in Mexico

Objetivo: Informar sobre el primer trasplante cardiopulmonar que se realiza en México. Diseño: Informe de caso clínico. Se trató de paciente femenino de 47 años de edad, con hipertensión pulmonar severa y defecto septal auricular en clase funcional III. El día 4 de junio de 1995, en el Hospital de Cardiología del Centro Médico Nacional Siglo XXI se obtuvo bloque cardiopulmonar a partir de donación múltiple y se traspantó a la paciente. Resultados: El tiempo de hipotermia isquémica fue de 3 horas. La actividad cardíaca reinició a los 14 segundos de reperfusión. El destete de la derivación cardiopulmonar se efectuó sin problemas. A las 36 horas presentó abdomen agudo por hemoperitoneo, se requirió laparotomía por hemostasia, además de detectarse pancreatitis. El bloque cardiopulmonar funcionó adecuadamente por 5 días al cabo de los cuales presentó aumento de cortocorcuitos, hipoxemia, bajo gasto cardíaco y falleció al sexto día. El informe de la autopsia fue: pancreatitis edematosa, rechazo de corazón y pulmón, cambios isquémicos del miocardio y edema pulmonar. Conclusión: Es factible realizar trasplante cardiopulmonar en nuestro país. Las complicaciones coinciden con las descritas en la literatura mundial