Herz-Kreislauf-Erkrankungen (CVDs) stellen weltweit die Hauptursache für Morbidität und Mortalitätdar 1. Daher ist Forschung auf diesem Gebiet erforderlich. Die Verwendung von Tieren zu Forschungs- und Ausbildungszwecken ist zwar umstritten, aber sie bleibt ein obligatorischer Schritt der translationalen Forschung. Kleintiermodelle haben erheblich dazu beigetragen, die zellulären und molekularen Mechanismen von Herz-Kreislauf-Erkrankungen zu entschlüsseln, aber die Extrapolation auf ein klinisches Szenario wird durch die bemerkenswerten kardiovaskulären Unterschiede zum Menschen behindert 2,3. Daher sind Großtiermodelle von Bedeutung, da sie sowohl in Bezug auf die Größe als auch auf die anatomischen und physiologischen Merkmale dem Menschen näher stehen 3,4.
Während experimentelle Modelle dem klinischen Zustand nicht vollständig ähneln können, zielt diese Methodensammlung darauf ab, Forschern bei der Auswahl des Großtiermodells zu helfen, das die zu untersuchende Krankheit am besten repräsentiert, um Forschern die Möglichkeit zu geben, neuartige Verfahren und Geräte in Systemen zu testen, die die menschliche Anatomie nachbilden, wobei dem Tierschutz Vorrang eingeräumt wird. Diese Tiermodelle sollen auch medizinischem Fachpersonal helfen, anspruchsvolle Verfahren in menschenähnlichen Systemen mit klinischer Ausrüstung und chirurgischen Techniken zu erlernen und zu üben4.
Die zerebrovaskuläre Erkrankung umfasst eine Reihe von Erkrankungen, einschließlich intrakranieller Aneurysmen (IA), die im Falle einer Ruptur eine hohe Sterblichkeitsrate aufweisen. Die Entwicklung neuer Instrumente oder therapeutischer Strategien für die Behandlung von IA muss in einem präklinischen Umfeld untersucht werden, bevor eine Übertragung auf ein klinisches Szenario erfolgen kann. Blanco-Blázquez et al. beschreiben zwei chirurgisch hergestellte aneurysmatische Schweinemodelle, die ermutigende Ergebnisse im Forschungsbereich der nichtrupturierten Aneurysmen und der Ausbildung in neuroradiologischen Techniken zeigen5. Obwohl die beschriebenen Modelle die physiopathologischen Umstände, die bei der Entstehung von Aneurysmen eine Rolle spielen, in Bezug auf die Hämodynamik nicht vollständig replizieren, erwiesen sie sich als gleichwertig mit dem beim Menschen beobachteten Zustand. Dementsprechend war es für Mediziner angemessen, verschiedene endovaskuläre Verfahren zu praktizieren, und nützlich für die Forscher, um neue therapeutische Optionen zu erforschen5.
Obwohl die derzeitigen Behandlungen des Myokardinfarkts (MI) die frühe Sterblichkeit senken können, entwickelt ein erheblicher Teil der Patienten eine fortschreitende Herzinsuffizienz. Martínez-Falguera et al. beschreiben ein MI-Modell, das durch permanenten Coil-Einsatz bei Schweinen erhalten wurde und bei der Erforschung neuer therapeutischer Optionen von Vorteil sein kann6. Die beschriebene Methode hat sich als machbar und hochgradig reproduzierbar erwiesen. Es vermeidet die Notwendigkeit von Eingriffen am offenen Herzen und die damit einhergehende Entzündungsreaktion, die nach der Operation stattfindet. Ein wichtiger Vorteil ist, dass dieses Modell die Pathogenese des nicht-revaskularisierten Myokardinfarkts beim Menschen reproduziert und für Myokardinfarktmodelle in ihrer akuten, subakuten und sogar chronischen Phase geeignet ist, abhängig von der Nachbeobachtungsdauer einer bestimmten Studie6.
Bei der Untersuchung von Myokardinfarkt oder anderen Herzerkrankungen ist die postmortale grobe Untersuchung des Herzens komplex und kann mit mehreren Ansatz- oder Interpretationsfehlern verbunden sein. Aus diesem Grund sind standardisierte grobe Untersuchungs- und Probenentnahmeprotokolle von entscheidender Bedeutung, um die Vergleichbarkeit, Reproduzierbarkeit und den Erfolg experimenteller Studien zu Herz-Kreislauf-Erkrankungen in Großtiermodellen zu gewährleisten. Constantin und Tăbăran stellen zwei Standard-Untersuchungsprotokolle für die Grobuntersuchung vor (Zufluss-Ausfluss- und Vierkammer-Dissektionsmethoden) und weisen auf die groben Untersuchungsmethoden und die Probenahmestellen hin, die routinemäßig für die histopathologische Analyse eingesetzt werden und an jede Spezies angepasst werden können7. Das vorgestellte Protokoll könnte als Leitfaden für die Herzdissektion dienen, der leicht bei Untersuchungen verwendet werden kann, die eine umfassende Herzuntersuchung erfordern7.
Der Transkatheter-Pulmonalklappenersatz tritt immer häufiger bei Patienten mit angeborenen Herzfehlern, erworbenen Funktionsstörungen des rechtsventrikulären Ausflusstrakts oder einer bioprothetischen Klappe auf. Obwohl frühe und späte Ergebnisse im klinischen Szenario zufriedenstellend sind, gibt es zahlreiche klinische Herausforderungen, die für eine lebenslange Beschäftigung, insbesondere bei jungen Menschen, berücksichtigt werden müssen. Die von Hao et al. vorgestellte Studie zeigt die Machbarkeit und Langzeitsicherheit einer neu entwickelten Pulmonalklappe8. Die Autoren verwenden das Perikard, um eine autologe Pulmonalklappe zu konstruieren, die dann mit Hilfe eines selbstexpandierbaren Nitinol-Stents über Katheterisierung der Jugularvene in einem Schafmodell an der nativen Pulmonalklappenstelle implantiert wird. Obwohl die Studie gewisse Einschränkungen aufweist, wie z. B. die verwendete Stichprobengröße, stellt sie einen erheblichen Fortschritt für eine sichere und effiziente Durchführung für bevorstehende präklinische Studien sowie für die Translation in das klinische Umfeld dar.
Vorhofflimmern (VHF) ist die umfangreichste Herzrhythmusstörung, die auf die strukturelle Vorhofmyopathie zurückzuführen ist, definiert als struktureller Umbau der Vorhöfe. Die Entdeckung neuer Behandlungsansätze erfordert die Entwicklung reproduzierbarer Großtiermodelle der atrialen Myopathie. Die meisten derzeit verfügbaren Modelle beruhen auf der atrialen Tachypacation, die Leitungsstörungen reproduziert, jedoch ohne strukturelle Veränderungen, die normalerweise elektrischen Veränderungen vorausgehen. Um dieser Anforderung gerecht zu werden, beschreiben Tubeeckx et al. ein klinisch relevantes Modell der porzinen atrialen Myopathie, das durch sterile Perikarditis induziert wird und eine Induzierbarkeit von Vorhofflimmern sowie eine schnelle Entwicklung von Entzündungen und Fibrose zeigt. Mit seinen bereits beschriebenen Merkmalen könnte dieses Großtiermodell dazu beitragen, neue Strategien für die Behandlung von atrialer Myopathie und AF9 zu erforschen.
In den letzten Jahren haben wir beeindruckende Fortschritte bei der Behandlung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen gesehen, die mechanistische Erkenntnisse und neue therapeutische Ansätze ermöglichen. Während die Zahl der Tiere, die zu Forschungs- und Ausbildungszwecken eingesetzt werden, nach aktuellen ethischen Gesichtspunkten sinken muss und Studien mit Tiermodellen unter Berücksichtigung des Tierschutzes optimiert werden müssen10, können Versuchstiere nicht vollständig durch andere Systeme ersetzt werden. Großtiermodelle werden nach wie vor das beste Instrument sein, um das Verständnis der Mechanismen menschlicher Herz-Kreislauf-Erkrankungenzu verbessern 11, da die Verwendung menschenähnlicher Umgebungen die Chancen erhöht, dass die Ergebnisse der Studie in wirksame Behandlungen umgesetzt werden4. Eine Plattform, die die komplexen biologischen Wechselwirkungen bei klinischen Erkrankungen repräsentiert, ist eine Voraussetzung, um das Verständnis dieser weit verbreiteten Erkrankungen weiter voranzutreiben. Daher könnten die in dieser Methodensammlung beschriebenen Großtiermodelle dazu beitragen, die Lücke zwischen dem Labor und dem Krankenbett zu schließen, indem sie zum Wissen über die Pathogenese von Krankheiten beitragen und ein wesentliches Werkzeug für die Entwicklung diagnostischer Techniken und therapeutischer Strategien darstellen. Diese umfassende Methodensammlung reicht von zerebrovaskulären Erkrankungen über strukturelle, rhythmische und ischämische Herzerkrankungen bis hin zu den wichtigen Probenahmetechniken, die notwendig sind, um aussagekräftige Ergebnisse zu erhalten. Darüber hinaus ermöglichen diese Modelle Ärzten, anspruchsvolle Verfahren in Systemen zu üben, die der menschlichen Anatomie nahe kommen, und verbessern die klinischen Ansätze für mehrere Herz-Kreislauf-Erkrankungen.