Modelado dinámico del eje hígado-hueso: un enfoque microfisiológico para la osteodistrofia hepática

Área de la Ciencia:

• Ingeniería Biomédica
• Medicina Traslacional
• Tecnología de Órgano en un Chip

Sus antecedentes:

• La osteodistrofia hepática (HOD) es un trastorno óseo relacionado con la enfermedad hepática crónica (EHC), caracterizado por un remodelado y mineralización ósea alterados.
• Los modelos actuales in vitro e in vivo capturan inadecuadamente las complejas interacciones del eje hígado-hueso cruciales para comprender la HOD.
• La limitada comprensión mecanicista de la HOD dificulta el desarrollo de estrategias terapéuticas efectivas para pacientes con EHC.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar y validar un dispositivo microfisiológico de doble órgano (MPD) para modelar el eje hígado-hueso humano en HOD.
• Investigar el impacto de la enfermedad hepática fibrótica en la homeostasis ósea utilizando el MPD desarrollado.
• Evaluar el MPD como plataforma para la detección de fármacos y la evaluación de toxicidad en el contexto de la HOD.

Principales métodos:

• Integración de andamios de tejido hepático y óseo derivados de humanos dentro de un MPD de perfusión unidireccional.
• Inducción de fibrosis hepática utilizando tetracloruro de carbono (CCl4) para imitar la patología de la EHC.
• Co-cultivo de esferoides de hepatocitos y células osteogénicas dentro del MPD para permitir la comunicación dinámica interórgganos.

Principales resultados:

• El entorno hepático fibrótico en el MPD aumentó significativamente las citoquinas inflamatorias, promoviendo la activación de osteoclastos y reduciendo la función y mineralización de osteoblastos, sellos distintivos de la HOD.
• El MPD demostró una precisión superior para replicar las interacciones patológicas entre el hígado y el hueso en comparación con los modelos de cultivo estático.
• El tratamiento con diclofenaco en el MPD reveló efectos específicos del fármaco sobre la homeostasis ósea, reflejando los resultados fisiológicos y validando su uso para la detección de fármacos.

Conclusiones:

• El MPD de doble órgano desarrollado proporciona una plataforma fisiológicamente relevante para estudiar la patogénesis de la HOD y la comunicación interórgganos.
• Este modelo innovador supera las limitaciones de los sistemas convencionales, permitiendo el monitoreo dinámico de las interacciones hígado-hueso.
• El MPD sirve como una herramienta valiosa para avanzar en la investigación de trastornos óseos relacionados con la EHC y para evaluar intervenciones terapéuticas.