¿Por qué se enferma el sistema cardiovascular?

Según la Organización Mundial de la Salud (OMS) las enfermedades cardiovasculares (ECV) son la principal causa de muerte en el mundo. Para el año 2015 se calcularon 17.7 millones de fallecimientos, lo cual equivale al 31% de las defunciones registradas en el mundo. Además, se estima que a 2030, cerca de 23,6 millones de personas morirán por alguna condición cardiovascular, principalmente por cardiopatías y accidentes cerebrovasculares.

Las enfermedades cardiovasculares son un conjunto de trastornos del corazón y de los vasos sanguíneos. En la mayoría de los casos afectan el flujo sanguíneo debido a restricciones en el lumen o espacio interno de los vasos. Estas afecciones pueden conllevar a alteraciones sistémicas o estructurales de diferentes tejidos y órganos del cuerpo humano. Pero, para comprenderlas mejor, vamos por partes.

Comencemos por entender la composición de nuestro sistema cardiovascular y su funcionamiento. De esta manera, lograremos dimensionar la complejidad e importancia de atender sus trastornos en etapas tempranas y, especialmente, desde el desarrollo científico.

¿Cómo está compuesto el sistema cardiovascular?

Antes de empezar, te reto a poner a prueba tu conocimiento general sobre el tema. Si no aciertas en algunas respuestas, no te preocupes, en esta entrada lo aprenderás.

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Repasemos: el sistema cardiovascular interviene en la circulación sistémica y pulmonar, por lo tanto, los trastornos que lo afectan también pueden afectar los otros sistemas del cuerpo humano. Está compuesto por el corazón, que es una bomba electromecánica encargada de proporcionar energía para la generación del flujo; los vasos sanguíneos: venas, arterias, vénulas, arteriolas y capilares; y la sangre o fluido sanguíneo, que transporta oxígeno, nutrientes y desechos dentro y fuera de los tejidos.  

Su funcionamiento es, básicamente, así:

1. El oxígeno del aire llega a los pulmones por medio de la respiración, este es absorbido por el torrente sanguíneo a nivel de los alvéolos.
2. La sangre oxigenada viaja desde el corazón a todo el organismo a través de las arterias, que se ramifican en vasos conocidos como arteriolas, y se conectan con los capilares, que son vasos sanguíneos más pequeños.
3. El oxígeno y los nutrientes pasan a través de las paredes delgadas de los capilares a los tejidos, y los productos de desecho pasan de los tejidos a la sangre.
4. La sangre desoxigenada pasa desde los capilares a las vénulas, y de allí a las venas, para luego regresar al corazón.
5. El corazón bombea la sangre desoxigenada a los pulmones y comienza de nuevo el ciclo.

Trastornos cardiovasculares

De acuerdo con el médico John Bustamante Osorno, post PhD. en prótesis y bioimplantes cardiacos del Instituto Nacional de Cardiología Ignacio Chávez de México, y líder del Grupo de Investigación en Dinámica Cardiovascular de la UPB, "las patologías pueden tener distintas manifestaciones: de un lado, las vasculares con defectos de perfusión en algunas zonas, que se evidencian con lesiones de los órganos blanco: la mayoría de las veces se afectan el riñón, cerebro y pulmones, como órganos más sensibles. A nivel del corazón se presentan fallas que pueden derivar en reducción de la capacidad de contracción y, con ello, una reducción en la perfusión sanguínea o bombeo”. 

Las patologías más comunes son las cardiopatías coronarias, la enfermedad cerebrovascular y la enfermedad arterial periférica.

Eso sí, conocer los factores de riesgo puede ayudar a tomar medidas adecuadas para prevenir o coadyuvar clínicamente en el tratamiento.

A pesar de las campañas de concientización para el desarrollo de una vida saludable y prevención de estos factores de riesgo, los niveles de mortalidad siguen en aumento en el contexto mundial. 

A la mortalidad se suma una baja tasa de donación de tejidos y órganos por parte de la población. Para el primer semestre de 2020, según un informe de la Red Nacional de Donación y Trasplante, en Colombia solo se realizaron 33 trasplantes de corazón de donantes cadavéricos, lo que invita a la búsqueda de estrategias terapéuticas alternativas, como el uso de implantes de origen sintético y natural, elaborados por diferentes rutas de fabricación.

Investigadores alrededor del mundo centran sus esfuerzos en buscar dichas alternativas para mejorar la calidad de vida de nuestra sociedad. Sin embargo, durante el desarrollo de estas investigaciones se presentan retos, entre ellos, la elección del material adecuado para la interacción con el cuerpo humano, es decir, que no cause reacciones adversas al estar en contacto con el tejido nativo. Además, asegurarse de que el implante cumpla con las propiedades similares a las de un vaso nativo y que permita el crecimiento celular, entre otros.

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¿Qué se hace desde la ciencia? 

Un ejemplo concreto de los aportes de la ciencia ante dicha problemática es el proyecto de investigación Desarrollo de implantes vasculares de pequeño diámetro, electrohilados con fibroína de seda obtenida de residuos serícolas colombianos: evaluación estructural, biológica y funcional in vitro, en el que trabajamos investigadores de los grupos de investigación en Nuevos Materiales (GINUMA), Dinámica Cardiovascular (GDC) e Investigaciones Agroindustriales (GRAIN) de la Universidad Pontificia Bolivariana, con el apoyo de Auburn University de EEUU y la Corporación para el Desarrollo de la Sericultura del Cauca, CORSEDA.  

Con este estudio se busca la fabricación de un implante vascular de diámetro pequeño (6 mm) que imite la morfología y funcionalidad del tejido nativo a partir de un material natural conocido como fibroína de seda, obtenido de los capullos de seda producidos por los gusanos de seda Bombyx mori.

 

Implantes vasculares de pequeño diámetro desarrollados por investigadores de la UPB

 

Estos implantes vasculares son electrohilados con fibroína de seda obtenida de residuos fibrosos de la industria serícola colombiana.

Este desarrollo podrá contribuir al tratamiento de las enfermedades cardiovasculares que se generan en la estructura de los vasos sanguíneos. Ahora, ¿cómo es esa estructura? La mayoría de los vasos sanguíneos suelen constar de tres capas distintas: túnica íntima, túnica media y túnica adventicia.

Se denomina así porque viene del latín tunica, que significa: membrana o estructura que recubre una parte u órgano del cuerpo. Cada una de ellas contiene una cantidad variable de diferentes tipos de células y proteínas, las cuales determinan la función que el vaso tiene para un órgano o tejido. Por ejemplo, las arterias tienen paredes gruesas compuestas, principalmente, de músculo liso, el cual les permite contraerse y dilatarse para controlar la presión arterial y la cantidad de sangre que llega a los órganos. 

Para que el material emule de manera efectiva las túnicas, es preciso investigar técnicas de fabricación de estructuras porosas. Yo, por ejemplo, estudio métodos como el  salt leaching y el freeze drying  para la obtención de estructuras porosas de fibroína de seda que emulen la túnica adventicia. Esta tarea con el fin de obtener porosidades adecuadas para el crecimiento celular en dicha capa.  

Así, el área de materiales aplicados a la medicina es un campo fundamental para encontrar soluciones que contribuyan al bienestar de la salud humana. Cada día vemos avances que nos hacen pensar que vivimos en un mundo de ciencia ficción. Sin embargo, estos desarrollos ya son una realidad. El avance tecnológico y el estudio permanente de los científicos nos permite gozar de soluciones innovadoras que antes creíamos imposibles.

Conoce cómo nuestros jóvenes investigadores suman su talento para el desarrollo de implantes vasculares a partir de los residuos de la seda colombiana:

Fuentes de consulta:

E. (2018, 29 septiembre). Sistema cardiovascular, anatomía general: arterias y venas. Disponible en Elsevier Connect.

Tratamiento médico de trastornos vasculares. (2019, 5 enero). Disponible en Health Library. 

The vascular system: An overview of structure and function. (2000, 1 septiembre). Disponible en ScienceDirect. 

Puerta, M. (2019). Desarrollo de biomateriales de fibroína de seda por la técnica de electrohilado. Trabajo de grado, Maestría en Ingeniería. Universidad Pontificia Bolivariana. 

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Foto portada: Divulgación Científica y Comunicaciones UPB