Los investigadores han desarrollado una forma de crear copias miniaturizadas de la arteria carótida de una persona que podrían ayudar a los médicos a predecir y gestionar el riesgo de accidente cerebrovascular del paciente, según sugiere un nuevo estudio.
En la investigación, publicada en julio en la revista Cell Biomaterials, los científicos utilizaron estas “arterias-en-un-chip” para observar cómo fluye la sangre real a través de las arterias carótidas de un paciente, que llevan sangre al cerebro, la cara y el cuello. Esto podría permitir a los médicos identificar no solo cómo y qué tipo de coágulos se forman en ese paciente en particular, sino también determinar qué medicamentos serían más efectivos para hacer frente al bloqueo.
Aunque la técnica actualmente es una prueba de concepto, algún día podría ayudar a los profesionales médicos a adaptar mejor los tratamientos para cada paciente.
“Veo que este enfoque es más relevante para casos clínicos difíciles,” dijo el primer autor del estudio Charles Zhao, estudiante de doctorado en la Universidad de Sydney. “Por ejemplo, pacientes que han experimentado eventos recurrentes a pesar del tratamiento, o casos en los que los médicos tienen varias estrategias de tratamiento posibles pero información funcional limitada para distinguir entre ellas.” Zhao dijo a Live Science en un correo electrónico.
El ictus isquémico es una de las principales causas de mortalidad en todo el mundo, segundo lugar después de las enfermedades cardíacas. La emergencia médica suele ser causada por un coágulo de sangre suelto que bloquea una arteria en el cerebro, privando a las células de oxígeno. La obesidad, la presión arterial alta y el colesterol alto son factores de riesgo importantes para el ictus isquémico, y aproximadamente 1 de cada 5 de estos episodios resulta de aterosclerosis, o acumulación de placa grasa en las arterias.
“Cuando se daña el revestimiento interno de una arteria, el material debajo de las células, incluida la colágena, queda expuesto a la sangre,” dijo Zhao. “Una proteína suspendida en la sangre llamada factor de von Willebrand (VWF) se aferra a las plaquetas de la sangre que fluye. Esas plaquetas se adhieren entre sí y reclutan más plaquetas, formando un coágulo,” explicó.
Pero la formación de un coágulo es solo la mitad de la historia; es lo que hace luego esa masa lo que determina el riesgo para el paciente.
En algunos casos, la bola de sangre coagulada que crece permanecerá firmemente unida a la pared de la arteria, obstruyendo ligeramente el flujo sanguíneo sin representar un peligro inmediato. Sin embargo, si se desprenden pequeños fragmentos de ese coágulo estático, pueden viajar hacia el cerebro, donde corren el riesgo de bloquear vasos más pequeños y, en consecuencia, provocar un ictus.
“Clínicamente, somos muy buenos para visualizar cuán estrecha está una arteria,” dijo Zhao, “pero el estrechamiento por sí solo no nos indica exactamente cómo se comportará un coágulo.”
Aquí es donde entran en juego los modelos de arterias-en-un-chip, afirmó. En lugar de depender exclusivamente de escaneos médicos, el modelo del equipo recrea la forma y estructura exactas de los vasos sanguíneos de un paciente individual mediante impresión 3D. Para crear los modelos, primero utilizan las TC existentes del paciente para imprimir en 3D una réplica de plástico de su arteria carótida, incluida cualquier estrechez causada por la aterosclerosis. A continuación, se recubre el interior de esa estructura de plástico con colágeno, y luego se superponen las células que recubren la arteria carótida. Se hace pasar sangre a través de la réplica de la arteria, imitando la velocidad y la presión del flujo sanguíneo en el cuerpo.
“Luego [nosotros] usamos una lesión láser muy pequeña para exponer la colágena de debajo,” explicó Zhao. “Entonces podemos hacer pasar sangre humana por la arteria y observar la trombosis ocurrir bajo un microscopio.” La trombosis es la formación de un coágulo de sangre en un vaso sanguíneo.
Los investigadores crearon estos modelos para seis pacientes con diferentes tipos de daño arterial y utilizaron varios cálculos para comprender los impactos de los cambios en el flujo sanguíneo a través de las estructuras.
Al combinar estos cálculos con las estructuras de las arterias específicas de cada paciente, así como pruebas que usan flujo sanguíneo real, los investigadores elaboraron una imagen mucho más precisa de cómo se formaban y desprendían los coágulos que lo que podrían capturar las imágenes médicas por sí solas. Esto reveló diferencias sorprendentes entre pacientes aparentemente equivalentes.
“Descubrimos que dos arterias con una enfermedad aparentemente similar pueden comportarse de manera muy diferente porque sus formas tridimensionales crean patrones de flujo sanguíneo distintos,” dijo Zhao. “Estas condiciones locales dentro de la arteria son importantes para determinar si un coágulo crece de forma estable o se vuelve propenso a desprender fragmentos,” añadió.
Estas diferencias funcionales son especialmente importantes al pensar en la mejor forma de reducir el riesgo de ictus de una persona. Algunos tratamientos evitan que las plaquetas se agrupen formando coágulos. Otros evitan que las plaquetas se adhieran a las paredes de la arteria, mientras que otros inhiben la proteína clave para la formación de coágulos, VWF. Por lo tanto, la medicación más efectiva para un paciente dado dependerá de cómo se forma y crece su coágulo, lo que convierte a estos nuevos modelos físicos en un complemento valioso para la imaginería tradicional, dijo Zhao.
El equipo espera ampliar aún más esta investigación con el objetivo último de establecer modelos de arterias-en-un-chip como un paso diagnóstico adicional entre la imagenología médica inicial y la selección de tratamiento para los pacientes.
Este artículo es solo de propósito informativo y no pretende ofrecer asesoramiento médico.
