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Métodos actuales en modelos preclínicos de aneurismas

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8 de septiembre de 2023

En este artículo

Editorial

El creciente conocimiento sobre la fisiopatología de los aneurismas intracraneales humanos (AI) ha llevado a una comprensión más profunda de los procesos de crecimiento y ruptura de AI. En las últimas décadas, la investigación y las estrategias terapéuticas se centraron predominantemente en conceptos mecánicos orientados a la luz para prevenir u ocluir el flujo sanguíneo hacia el aneurisma. Sin embargo, otros conocimientos en los últimos años han revelado el papel fundamental de las características biológicas relacionadas con la pared del vaso enfermo, como la degeneración de la pared del aneurisma, la remodelación del trombo, la capacidad de crecimiento y la posible ruptura de IA 1,2.

Los experimentos preclínicos con animales han contribuido mucho a la comprensión de la fisiopatología de los AI. Por lo tanto, el desarrollo y uso de un modelo animal apropiado es de suma importancia para estudiar esta condición clínica en entornos preclínicos3. En modelos preclínicos, la ligera modificación de los parámetros experimentales o las técnicas de medición de resultados puede afectar en gran medida los resultados4. Como resultado de la mayor conciencia del sesgo metodológico generalizado y los obvios obstáculos traslacionales, el establecimiento de protocolos estandarizados para todos los pasos de los experimentos con animales, incluida la planificación, el diseño, la ejecución y la presentación de informes, es crucial para lograr la reproducibilidad de los hallazgos y, en última instancia, garantizar la traducción clínica5.

Esta colección tiene como objetivo presentar las metodologías preclínicas y las técnicas de medición de resultados utilizadas actualmente para estudiar la fisiopatología de los AI humanos en modelos preclínicos.

Entre los abundantes modelos de aneurismas preclínicos, el modelo de perforación endovascular para hemorragia subaracnoidea (HSA) en ratones es uno de los más populares. Sin embargo, muchos estudios que utilizan este modelo no informan sobre los parámetros experimentales, y existe una gran variabilidad en la selección de parámetros (como el tamaño del filamento o los anestésicos utilizados). En consecuencia, la literatura que utiliza este modelo se caracteriza por una heterogeneidad significativa en la mortalidad animal informada y los resultados medidos. Liu et al. presentan detalles técnicos y sugieren una selección de parámetros para establecer un estándar para el modelo de perforación endovascular6. Además, refinan el modelo mediante la realización de imágenes de resonancia magnética (RM) estándar dentro de las 24 h posteriores a la inducción de la HSA para la verificación del sangrado y la exclusión de otras patologías intracraneales.

El trabajo de Wanderer et al. describe un nuevo modelo de aneurisma en el conejo7. Los estudios histopatológicos humanos han demostrado que los AI propensos al crecimiento y la ruptura se caracterizan por una pérdida de celularidad en las paredes del aneurisma. Teniendo en cuenta este hecho, la modificación de la pared del aneurisma experimental, específicamente para descelularizar la pared del aneurisma, se describió por primera vez en el modelo de aneurisma de la pared lateral de la rata de Helsinki8. Ascendiendo en la escala de traslación, el modelo de conejo presentado también tiene en cuenta la situación hemodinámica al crear aneurismas autólogos de bolsa arterial en una verdadera constelación de bifurcación para imitar diferentes condiciones de la pared. Los aneurismas descelularizados en este modelo muestran permeabilidad persistente a largo plazo y patrones de crecimiento a lo largo del tiempo.

Tomando como punto de partida el modelo de bifurcación del conejo mencionado anteriormente y aplicando estrictamente los principios de las 3R (reducir, reemplazar, refinar), Boillat et al. presentan un refinamiento del modelo de aneurisma de conejo9. Su ligera modificación de los pasos quirúrgicos permite la creación de un muñón y un verdadero aneurisma de bifurcación en una sola cirugía. Esto permite probar nuevos dispositivos endovasculares en aneurismas con diferentes condiciones angioarquitectónicas y hemodinámicas dentro de un solo animal, además de permitir diferentes condiciones de pared.

El artículo de Popadic et al. está dedicado a la creación de aneurismas gigantes en conejos10. Un saco venoso autólogo derivado de la vena yugular externa se sutura en la bifurcación creada artificialmente entre las arterias carótidas comunes. La administración postoperatoria de ácido acetilsalicílico y la administración prolongada de heparina de bajo peso molecular son puntos cruciales en este protocolo. Si los pasos experimentales se ejecutan cuidadosamente, este modelo tiene una morbilidad extremadamente baja y una alta tasa de permeabilidad del aneurisma y, por lo tanto, es ideal para probar nuevos dispositivos endovasculares.

La medición constante de la presión intracraneal (PIC) es una acción fundamental en el manejo clínico de la HSA. El grupo de Peterson et al. presenta una técnica para colocar de forma segura un sensor de presión de fibra óptica en el parénquima cerebral de ratas11. Esto permite el seguimiento preciso de la PIC con la medición simultánea de la presión arterial media (PAM) para calcular la presión de perfusión cerebral. Aunque se describe específicamente para la hemorragia intracraneal en ratas, la misma técnica se puede utilizar para diferentes patologías caracterizadas por una presión intracraneal alterada, así como en otros roedores.

El artículo sobre rastreo celular de Wanderer et al. cubre temas más básicos relacionados con la investigación12. En el trabajo, los autores investigan el origen de las células que median la curación del aneurisma después de los tratamientos endovasculares. En un entorno laborioso de aneurismas de pared lateral creados quirúrgicamente en ratas modificadas genéticamente, inyectan localmente un trazador de células lipofílicas (tinte CM-Dil) para rastrear las células endoteliales y sus derivados que se originan en la arteria madre debajo del aneurisma.

En resumen, todos los estudios presentados apuntan hacia una mayor estandarización de los modelos preclínicos de aneurismas. La selección del modelo más adecuado depende en gran medida de las intenciones del estudio. Por ejemplo, los tres modelos de conejos diferentes presentados anteriormente tienen un enfoque diferente (es decir, la condición de la pared del aneurisma, la hemodinámica o el tamaño del aneurisma). Establecer una mayor consistencia en los parámetros experimentales y ser consciente de las limitaciones de un modelo animal seleccionado no solo aumentará la reproducibilidad de los experimentos, sino que finalmente desbloqueará el camino de traslación desde el banco hasta la cabecera.

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Referencias

  1. Gruter, B. E., von Faber-Castell, F., Marbacher, S. Lumen-oriented versus wall-oriented treatment strategies for intracranial aneurysms - A systematic review of suggested therapeutic concepts. Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 42 (9), 1568-1578 (2022).
  2. Marbacher, S., Niemelä, M., Hernesniemi, J., Frösén, J. Recurrence of endovascularly and microsurgically treated intracranial aneurysms-Review of the putative role of aneurysm wall biology. Neurosurgical Review. 42 (1), 49-58 (2019).
  3. Marbacher, S. Systematic review of in vivo animal models of subarachnoid hemorrhage: Species, standard parameters, and outcomes. Translational Stroke Research. 10, 250-258 (2018).
  4. Dirnagl, U. Bench to bedside: The quest for quality in experimental stroke research. Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 26 (12), 1465-1478 (2006).
  5. Gruter, B. E. Systematic review and meta-analysis of methodological quality in in vivo animal studies of subarachnoid hemorrhage. Translational Stroke Research. 11 (6), 1175-1184 (2020).
  6. Liu, S., et al. Endovascular perforation model for subarachnoid hemorrhage combined with magnetic resonance imaging (MRI). Journal of Visualized Experiments. (178), e63150(2021).
  7. Wanderer, S., et al. Arterial pouch microsurgical bifurcation aneurysm model in the rabbit. Journal of Visualized Experiments. (159), e61157(2020).
  8. Marbacher, S. Loss of mural cells leads to wall degeneration, aneurysm growth, and eventual rupture in a rat aneurysm model. Stroke. 45 (1), 248-254 (2014).
  9. Boillat, G., et al. Creation of two saccular elastase-digested aneurysms with different hemodynamics in one rabbit. Journal of Visualized Experiments. (170), e62518(2021).
  10. Popadic, B., Scheichel, F., Plasenzotti, R., Sherif, C. Microsurgical creation of giant bifurcation aneurysms in rabbits for the evaluation of endovascular devices. Journal of Visualized Experiments. , (2022).
  11. Peterson, C., Hawk, C., Puglisi, C. H., Waldau, B. Intrranial pressure monitoring in non traumatic intraventricular hemorrhage rodent model. Journal of Visualized Experiments. (180), e63309(2022).
  12. Wanderer, S., et al. Using a cell-tracer injection to investigate the origin of neointima-forming cells in a rat saccular side wall model. Journal of Visualized Experiments. (181), e63580(2022).

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