GIORNALE TECNOLOGICO
OTTOBRE 2006


Un cuore artificiale che non batte
Negli Usa partono i nuovi trapianti


A inizio settembre, la Food and Drug Administration americana ha autorizzato l'utilizzo nei trapianti di cuori totalmente artificiali. Il nuovo sistema offre una speranza in più a chi rischia la vita a causa di gravi insufficienze cardiocircolatorie, ma restano alcuni motivi di perplessità, legati perlopiù alle dimensioni considerevoli dei muscoli artificiali impiantati e al loro ciclo di vita relativamente breve. Una versione più aggiornata del progetto potrebbe ovviare ad alcuni di questi inconvenienti, ma la sua concezione, che prescinde dalla presenza delle "pulsazioni", potrebbe innescare problematiche nuove e altrettanto serie.
Il cuore artificiale funziona pompando sangue deossigenato dal corpo ai polmoni, per poi ritrasmetterlo, ossigenato, all'organismo. Il dispositivo, denominato AbioCor e sviluppato da un'azienda del Massachusetts, l'Abiomed, simula il battito cardiaco naturale attraverso l'impianto di un sistema idraulico. Ma una sua versione alternativa, ideata da O. H. "Bud" Frazier, celebre cardiochirurgo e pioniere nello sviluppo di pacemaker in forza al Texas Heart Institute di Houston, riesce a pompare il sangue attraverso il corpo senza soluzione di continuità, a prescindere dalla periodicità delle pulsazioni che regolano l'attività di un equivalente naturale.
Pompe che agiscono sulla base di tale principio - le cosiddette pompe a flusso continuo - sono già in uso nelle strutture sanitarie sotto forma di dispositivi di assistenza ventricolare, generalmente impiantati ai pazienti che non hanno ancora visto interamente compromesse le proprie funzioni cardiache per agevolare la circolazione sanguigna. La differenza è che in questa nuova applicazione sostituirebbero il cuore in tutto e per tutto, invece di fungere semplicemente da supporto. "Le pompe a flusso continuo sono come dei piccoli motori turbo", spiega Tim Baldwin, responsabile del settore Tecnologie chirurgiche avanzate del National Heart, Lung and Blood Institute di Bethesda. "Durano di più e consentono di ridurre le dimensioni del dispositivo".
Nell'idea di cuore artificiale a flusso continuo elaborata da Frazier, l'organo irrimediabilmente compromesso viene rimosso e sostituito da due pompe a rotore che fanno incessantemente circolare il sangue attraverso il corpo, rendendo superflua la funzionalità del muscolo. Nei test preliminari condotti nell'arco degli ultimi due anni, Frazier e il suo team hanno impiantato coppie di dispositivi di assistenza ventricolare in vitelli cavia a cui era stato rimosso il cuore. A detta dei ricercatori, le pompe sono in grado di pompare il sangue e rispondere alle esigenze cardiocircolatorie degli animali consentendo loro di svolgere normalmente qualsiasi attività.
"Stanno in piedi, muggiscono, brucano, il tutto chiedendosi come mai la gente intorno li guardi in maniera strana", commenta William Cohn, direttore del Dipartimento Tecnologie chirurgiche non invasive del Texas Heart Institute che ha collaborato allo studio. "E' la conferma che il cuore artificiale ha un futuro luminoso davanti a sé".
Il principale vantaggio delle pompe assiali consiste nel loro essere piccole e di concezione relativamente semplice. Il cuore AbioCor è così grande che può essere impiantato solo in individui dotati di ampie cavità toraciche, il che lo rende inutilizzabile per la maggior parte delle pazienti donne. "Le dimensioni delle pompe assiali sono più o meno quelle di un pollice, e riescono a pompare più sangue di un cuore normale", spiega Frazier.
Le pompe a flusso continuo durano anche di più, grazie alla semplicità della loro architettura in cui il rotore è l'unica componente mobile. "Le altre funzionano bene, ma hanno moltissime parti mobili quindi sono soggette a usura meccanica", precisa Cohn. La massima durata ottenuta da un cuore AbioCor in fase di sperimentazione è stata diciotto mesi, mentre i dispositivi a flusso continuo in fase di sviluppo sono progettati per durare dieci anni se non di più.
A detta di Frazier le pompe a flusso continuo rispondono inoltre meglio al variare del fabbisogno di sangue dell'organismo. "Quando il paziente cammina, al cuore viene pompata una maggior quantità di sangue, cosicché il cuore pompa automaticamente di più", precisa. Se la pressione su un lato della pompa aumenta, automaticamente si intensifica anche il flusso, consentendo al dispositivo di rispondere agli stimoli come farebbe un cuore naturale. E che dire dell'efficacia a lungo termine del sistema senza pulsazioni, aspetto oggetto al centro di un annoso dibattito all'interno della comunità scientifica? Secondo Akif Undar, esperto di cardiologia della Penn State University, il battito cardiaco è cruciale per permettere al sangue di raggiungere anche i più piccoli capillari. "Credo che alla lunga negli animali a cui è stato impiantato un cuore artificiale non pulsante verranno riscontrati seri danni agli organi vitali", osserva. Altri, come Yukihiko Nose del Baylor College of Medicine, sono invece convinti che i test sugli animali dimostrino che i dispositivi a flusso continuo possono essere altrettanto sicuri di quelli che impiegano pompe a pulsazione.
Frazier e il suo team intendono dare una risposta più definitiva a questi interrogativi con una serie di esperimenti a lungo termine su cavie animali, e sono alla ricerca di fondi per finanziare il progetto (finora i test più lunghi sono durati appena venti giorni). Stanno anche lavorando allo sviluppo di pompe specializzate specificatamente progettate per l'impiego come cuori artificiali, dotate di rotori che rispondano in maniera più efficace alle oscillazioni di flusso. "Bisogna lavorare ancora molto prima di poter anche solo pensare a un'applicazione clinica", avverte Baldwin dell'Nhlbi. Non è ancora chiaro chi saranno i primi candidati alla sperimentazione umana, qualora il dispositivo dovesse dimostrarsi efficace e sicuro sugli animali. La tecnologia è ancora molto rischiosa, pertanto l'Fda ha autorizzato l'impiego dell'AbioCor limitandone l'utilizzo ai pazienti che non possono essere sottoposti a trapianto e con aspettativa di vita inferiore a un mese. Cohn spera che in futuro il cuore artificiale diventi più sicuro e più facile da usare, e quindi applicabile a un maggior numero di soggetti. "Non mi sorprenderebbe che alle Olimpiadi del 2050 le categorie di atleti in gara si dividessero tra Standard e Modificata", conclude.