imagem: a: desfibrilação Optogenética (barra azul) pára a arritmia no coração do rato. B: simulação de desfibrilação optogenética (barra vermelha) em um modelo de coração humano. ver mais
Crédito: © Imagem: Tobias Brügmann (Universidade de Bonn)/Patrick M. Boyle (Johns Hopkins University)
Uma equipa de investigação da Universidade de Bonn conseguiu, pela primeira vez, no uso de estímulos de luz para parar de vida de risco de arritmia cardíaca no mouse corações. Além disso, como mostrado em simulações de computador na Universidade Johns Hopkins, esta técnica também pode ser usada com sucesso para corações humanos. O estudo abre uma nova abordagem ao desenvolvimento de desfibrilhadores ópticos implantáveis, em que os fortes impulsos eléctricos dos desfibrilhadores convencionais são substituídos por impulsos leves mais gentis e sem dor. O Journal of Clinical Investigation publicou agora os resultados.
fibrilhação Ventricular! Quando o músculo cardíaco corre e não mais se contrai de forma ordenada, a morte súbita muitas vezes se segue devido à falta de circulação sanguínea. Em tal emergência, um desfibrilador ajuda a restaurar a atividade cardíaca normal por meio de choques elétricos intensos. Em doentes com um risco conhecido para estas arritmias, a implantação profilática de um desfibrilador é o tratamento de escolha. Se a fibrilação ventricular é detectada, um pulso de eletricidade é gerado automaticamente, o que normaliza a excitação do músculo cardíaco e salva a vida da pessoa.
“quando um desfibrilador implantado é ativado, o que infelizmente também pode acontecer por causa da falsa detecção de arritmia, é sempre um evento muito traumático para o paciente”, diz O chefe do estudo, o Professor Júnior Philipp Sasse do Instituto de Fisiologia I da Universidade de Bonn. “O forte choque elétrico é muito doloroso e pode até danificar o coração ainda mais”. Por isso, a equipa do Professor Sasse investigou os princípios para uma alternativa mais suave e sem dor. Como os cientistas mostraram agora, a fibrilação ventricular pode ser interrompida por desfibrilação óptica.
a desfibrilação óptica requer transferência de genes
a equipa utilizou o novo método de estimulação “optogenética” do coração do rato, que tinha genes inseridos para as chamadas channelrhodopsinas. Estes canais derivam de uma alga verde e alteram a permeabilidade iónica das membranas das células cardíacas quando iluminadas. Quando os pesquisadores despoletaram a fibrilação ventricular no coração do rato, um pulso leve de um segundo aplicado ao coração foi suficiente para restaurar o ritmo normal. “Este é um resultado muito importante”, enfatiza o autor Dr. med. Tobias Brügmann da equipa do Professor Sasse. “It shows for the first time experimentally in the heart that optogenetic stimulation can be used for defibrillation of cardiac arritmia”. Também funcionou em ratos normais que receberam a channelrhodopsina através da injecção de um vírus produzido por biotecnologia. Isto mostra uma possível aplicação clínica, porque vírus semelhantes já foram usados para terapia genética em pacientes humanos.
simulações mostram que os resultados podem ser aplicados a doentes
mas os resultados com corações de rato são aplicáveis a seres humanos? A fim de responder a esta pergunta, os cientistas da Universidade de Bonn estão trabalhando em conjunto com o Laboratório de Cardiologia computacional da Prof. Natalia Trayanova no Institute for Computer Medicine e o Departamento de Engenharia Biomédica na Universidade Johns Hopkins (Baltimore, EUA). Lá, a desfibrilação optogenética está sendo testada em um modelo de computador do coração de um paciente após enfarte cardíaco. “Nossas simulações mostram que um pulso leve para o coração também pararia a arritmia cardíaca deste paciente”, relata o Professor de pesquisa Patrick Boyle, que também é um autor principal. Para isso, no entanto, o método da Universidade de Bonn teve que ser otimizado para o coração humano usando a luz vermelha para estimular as células cardíacas, em vez da luz azul usada em ratos. Este aspecto do estudo demonstra o importante papel que pode ser desempenhado pelo computacional de modelagem para orientar e acelerar o desenvolvimento sistemático de aplicações terapêuticas cardíaca optogenetics, uma tecnologia que ainda está em sua infância.
desfibrilhadores optogenéticos implantáveis poderiam ser viáveis
“nossos dados mostram a viabilidade fundamental da desfibrilhação optogenética para o tratamento da fibrilação ventricular”, resume o Prof. Sasse. O uso de luz para retornar o coração fibrilador a um ritmo normal pode ser esperado para ser livre de dor e muito mais suave para o paciente do que o uso de choque elétrico. No entanto, o novo método encontra-se ainda na fase da investigação fundamental. Até que possam ser desenvolvidos desfibrilhadores ópticos implantáveis para o tratamento de pacientes, ainda levará pelo menos cinco a dez anos, estima o Prof. Sasse.
Publicação: Optogenetic desfibrilação termina ventricular, arritmia no mouse corações humanos e simulações, Journal of Clinical Investigation, DOI: 10.1172/JCI88950
Contato para a mídia:
Junior Prof. Philipp Sasse
Instituto de Fisiologia I
Universidade de Bonn
Tel. + 49-228-6885212
e-mail: [email protected]
Dr. Tobias Brügmann
Institute of Physiology I
University of Bonn
Tel. + 49-228-6885217
e-mail: [email protected]