Que fim levaram as pesquisas com corações artificiais :estrela bet instabilidade

Em 1969, os dois objetivos foram aparentemente atingidos – o Instituto do Coração do Texas implantou o primeiro coração totalmente artificial apenas três meses antes do lançamento da Apolo 11.

Mas, enquanto os pousos na Lua levaram ao ônibus espacial, às sondas marcianas, à Estação Espacial Internacional e às recentes (ainda que tardias) pretensõesestrela bet instabilidadeconstruir uma base lunar para nos levar a Marte, o coração totalmente artificial confiável permanece sendo uma meta distante.

Corações artificiais e transplantes

No início, o coração artificial destinava-se a ser um substituto para o órgão enfraquecido para toda a vida do paciente.

Foi um objetivo difícilestrela bet instabilidadealcançar, pois o primeiro projeto tinha um compressor externo com uma linha aérea através da pele para o interior do corpo do paciente.

Ar comprimido inflava e esvaziava as bolsas ou sacosestrela bet instabilidadepoliéster, que se contraíam e expandiam para deslocar o sangueestrela bet instabilidadeum saco próximo.

O compressor fora do corpo foi uma decisão útil, já que as partes mecânicas (as mais suscetíveis ao desgaste) podiam ser facilmente substituídas, mas era preciso ter um equipamento volumoso sobre rodas sempre ao lado do paciente.

Era difícil imaginar como oferecer aquilo ao paciente e esperar que ele vivesseestrela bet instabilidadevida com alguma normalidade por vários anos.

A história do coração artificial também está ligada à do transplante cardíaco.

Este era outro sonho cheioestrela bet instabilidadeesperança no início dos anos 1960, até que,estrela bet instabilidade1967, o cirurgião cardíaco Christian Baarnard realizou na Cidade do Cabo, na África do Sul, o primeiro transplante bem sucedido.

Com isso, o propósito dos primeiros corações artificiais mudou. Eles não precisavam funcionar por toda a vida.

Seu objetivo seria manter o paciente vivo até que pudesse ser encontrado um doador para o transplante.

E, como ocorre com muitas terapias altamente experimentais, o primeiro caso ocorreuestrela bet instabilidadeum paciente que não tinha mais opções.

Um homemestrela bet instabilidade47 anos foi operado para reparar um enorme aneurisma no ventrículo esquerdo que havia sofrido afilamento e inchado a parede do coração.

Ele estava sendo mantido vivo por uma máquinaestrela bet instabilidadecoração e pulmão, que substituía o coração e mantinha o fluxo sanguíneo através do corpo.

Mas não era possível desconectá-lo da máquina no final da operação, pois o seu coração estava muito fraco. Ele precisava desesperadamenteestrela bet instabilidadeum transplante.

Denton Cooley, sócioestrela bet instabilidadeDeBakey, ofereceu ao paciente o novo coração totalmente artificial experimental e ele aceitou.

O paciente foi mantido estável com o novo aparelho por 64 horas, até que foi encontrado um doador compatível e foi feito o transplante.

À primeira vista, parecia uma vitória para o coração totalmente artificial, mas o paciente morreuestrela bet instabilidadesepse 32 horas depois.

Além disso, o aparelho havia prejudicado o sangue e os rins e as paredes dos sacos expansíveis ficaram cobertasestrela bet instabilidadecoágulos sanguíneos.

O episódio gerou uma sérieestrela bet instabilidadeproblemas que continuariam a impedir os cientistas e engenheirosestrela bet instabilidadedesenvolver o procedimento.

As infecções e a sepse são um desafio permanente para qualquer aparelho que inclua um fio que precise cruzar a peleestrela bet instabilidadeforma permanente.

Além disso, os aparelhos que movimentam o sangue alteramestrela bet instabilidadecomposição e as superfícies externas causamestrela bet instabilidadecoagulação, resultandoestrela bet instabilidadederrames e na degradação do sangue.

O primeiro coração Jarvik, uma das versões seguintes do coração artificial, foi implantadoestrela bet instabilidadecinco pacientes. Um deles viveu por 620 dias. Mas dois pacientes tiveram derrames graves e todos acabaram morrendoestrela bet instabilidadesepse ou por problemas sanguíneos.

O transplante cardíaco também teve um início agitado.

O primeiro pacienteestrela bet instabilidadeBaarnard morreu após apenas 18 dias. O primeiro paciente no Reino Unido, que recebeu o transplante no Hospital Nacional do Coraçãoestrela bet instabilidadeLondres, sobreviveu por apenas 45 dias. E o índice geralestrela bet instabilidadesucesso continuou sendo decepcionante.

Aqui, o problema não foi a mecânica da operação, nem o desempenho inicial do coração novo. Foi a incompatibilidade entre o sistema imunológico do receptor e o do doador do coração.

Mesmo que o coração doado tenha a melhor compatibilidade possível com os principais tiposestrela bet instabilidadetecidos do paciente, o sistema imunológico precisa ser suprimido para evitar a rejeição do órgão.

As drogas para suprimir o sistema imunológico, inicialmente, não eram muito sofisticadas. Mas o desenvolvimento da ciclosporina no início dos anos 1980 gerou uma revolução da imunossupressão que aumentou dramaticamente o índiceestrela bet instabilidadesucesso dos transplantes cardíacos.

'Ponte para o transplante'

Atualmente, os transplantes são uma vítima do seu próprio sucesso. Existem muito mais pessoas precisandoestrela bet instabilidadetransplante do que doadores disponíveis.

Apenas cercaestrela bet instabilidade200 transplantes são realizados anualmente no Reino Unido, que tem maisestrela bet instabilidade750 mil pessoas vivendo com insuficiência cardíaca. Números similares podem ser observadosestrela bet instabilidadetodo o mundo.

Para atender à demanda, os cientistas vêm modificando porcos geneticamente, para que seus corações se tornem compatíveis com o sistema imunológico humano e possam ser transplantados para os pacientes sem riscoestrela bet instabilidaderejeição.

O processo é muito complexo e desafiador, mas os primeiros transplantes clínicos começaramestrela bet instabilidade2022.

O sucesso do transplante cardíaco fez revigorar a busca pelo coração totalmente artificial, com o objetivo mais viávelestrela bet instabilidademanter o paciente vivo até que seja encontrado um doador – a chamada "ponte para o transplante".

Por décadas, as tecnologias do coração artificial melhoraram atravésestrela bet instabilidademudanças para materiais mais biocompatíveis, melhores projetosestrela bet instabilidadeválvulas e manipulação mais eficiente do fluxo sanguíneo.

Foram atingidos alguns sucessos: um estudo observou que 80% dos pacientes com corações artificiais sobrevivem por maisestrela bet instabilidadeum ano e alguns até por seis anos. O período mais longoestrela bet instabilidadeque um paciente foi mantido até o transplante foiestrela bet instabilidade1.373 dias.

Mas complicações infecciosas graves ainda eram comuns e o objetivoestrela bet instabilidadeuma terapia "de destino" completa para os corações artificiais ainda era um sonho distante.

Enquanto isso, a necessidade urgenteestrela bet instabilidadeuma ponte para o transplante havia levado a tecnologiaestrela bet instabilidadeoutra direção. Em vezestrela bet instabilidadesubstituir totalmente o coração enfraquecido, a ideia era auxiliar o fluxo sanguíneo.

O dispositivoestrela bet instabilidadeassistência ventricular (VAD, na siglaestrela bet instabilidadeinglês) retirava o sangue do ventrículo cardíaco por um caminho totalmente diferente e o impulsionavaestrela bet instabilidadevolta para a aorta sob alta pressão.

Esse sangue era acrescentado ao que era ejetado pelo coração e, portanto, ampliava o débito cardíaco real.

O processo também solucionava outro problema encontrado pelos engenheiros nos corações totalmente artificiais – como equilibrar o fluxo sanguíneo cardíaco direito e esquerdo.

A quantidadeestrela bet instabilidadesangueestrela bet instabilidadecirculação no circuito entre o ventrículo esquerdo e o corpo precisa ficar muito próxima do circuito entre o ventrículo direito e os pulmões.

Afinal, com 100 mil batimentos por dia, uma única colherestrela bet instabilidadecháestrela bet instabilidadediferençaestrela bet instabilidadecada batimento faria passarem 500 litrosestrela bet instabilidadesangue no local errado.

O coração possui mecanismos biológicos complexos que evoluíram para garantir que isso não aconteça, mas os engenheiros enfrentavam imensas batalhas para tentar fazer o mesmo com sistemasestrela bet instabilidaderetroalimentação.

Para os VADs, o ventrículo direito ou, mais frequentemente, o esquerdo pode ser sustentado independentemente, eliminando o problema.

Os dispositivos assistentes ventriculares esquerdos (LVADs) produziram uma revolução no atendimento médico à insuficiência cardíacaestrela bet instabilidadefase terminal.

Maisestrela bet instabilidade15 mil LVADs foram implantadosestrela bet instabilidadetodo o mundo e cercaestrela bet instabilidadeum terço dos pacientes com insuficiência cardíacaestrela bet instabilidadefase terminal agora são sustentados com LVADs.

A intenção, normalmente, é fazer a ponte dos pacientes para o transplante, mas, na verdade, a faltaestrela bet instabilidadedoadores faz com que os pacientes, muitas vezes, permaneçam com o apoio do LVAD por anos.

Aos sete anos, as taxasestrela bet instabilidadesobrevivência observadas sãoestrela bet instabilidademaisestrela bet instabilidade50% e existem relatosestrela bet instabilidadepacientes que vivem até 13 anos com esses aparelhos. Portanto, os LVADs se tornaram uma terapia padrão independente.

Também aqui, a tecnologia progrediu e os LVADs mais novos apresentam melhor desempenho.

A batalha continua

Uma ideia revolucionária foi pararestrela bet instabilidadeimitar o coração, comestrela bet instabilidadeação pulsante, e mudar para um fluxo constanteestrela bet instabilidadesangue.

Pás giratórias (impulsores) impulsionam o sangueestrela bet instabilidademovimento contínuo, criando um fluxo suave e ininterrupto.

Este procedimento tem o curioso efeito colateralestrela bet instabilidadecriar um paciente sem pulso, o que pode ser desconcertante para o médico desavisado. E também produz efeitos colaterais indesejados, à medida que o corpo se adapta ao novo fluxo.

As baterias externas são outro inconveniente. Elas se tornam fontesestrela bet instabilidadeinfecção, mas estão sendo desenvolvidos sistemas para transferir energia por via transcutânea (através da pele), por meioestrela bet instabilidadeindução (como nos fogões por indução domésticos).

As unidadesestrela bet instabilidadeLVAD ainda precisarãoestrela bet instabilidadeuma pequena bateria implantada para o casoestrela bet instabilidadefalha temporária do aparelho – e já se soubeestrela bet instabilidadecasosestrela bet instabilidadebaterias externas que foram arrancadasestrela bet instabilidadepacientes por ladrõesestrela bet instabilidadebolsas.

A busca por um coração totalmente artificial e completamente implantável prossegue. A principal dificuldade é tentar desenvolver unidades transcutâneas externas para atender totalmente as exigências do coração.

As especificaçõesestrela bet instabilidadeum coração totalmente artificial exigem que ele bombeie oito litrosestrela bet instabilidadesangue por minuto contra uma pressão sanguíneaestrela bet instabilidade110 mmHg (milímetrosestrela bet instabilidademercúrio).

E, para atingir esse bombeamento, seria necessário alimentar o coração com uma quantidade diáriaestrela bet instabilidadetrifosfatoestrela bet instabilidadeadenosina (ATP) – a molécula biológica armazenadoraestrela bet instabilidadeenergia – maior do que a metade do peso do corpo do paciente, se o ATP não fosse renovado continuamente nas células.

Compressores foram miniaturizados para que ficassem mais portáteis, mas é difícil torná-los totalmente implantáveis. Aqui, parece que a tecnologia do VAD pode ser a solução, eliminando os compressores e utilizando, no seu lugar, os aparelhos impulsores, com VADs duplos, direito e esquerdo, trabalhandoestrela bet instabilidadeconjunto.

As soluções parecem estar próximas. É animador, mas ninguém prevê um caminho fácil.

Os muitos fracassos ocorridos ao longo dos anos certamente deixaram os cientistas mais humildes e admirados com a engenharia natural do coração.

* Sian E. Harding é autoridade reconhecida da ciência cardíaca e professora eméritaestrela bet instabilidadefarmacologia cardíaca do Instituto Nacional do Coração e do Pulmão do Imperial Collegeestrela bet instabilidadeLondres, onde trabalhou como chefe da Divisãoestrela bet instabilidadeCiências Cardiovasculares e do Centro BHFestrela bet instabilidadeRegeneração Cardíaca. Ela é autora do livro “The Exquisite Machine” (“A máquina extraordinária”,estrela bet instabilidadetradução livre), do qual é extraído este artigo.

Este artigo foi publicado originalmenteestrela bet instabilidadeThe MIT Press Reader e republicado pelo site BBC Future mediante autorização. Leia aqui a versão originalestrela bet instabilidadeinglês.