Desarrollo y aplicación de modelos animales de diabetes con ictus isquémico: uniendo la investigación básica y la traducción clínica

Resumen

Esta revisión resume los avances recientes en el desarrollo y aplicación de modelos animales de diabetes mellitus con infarto cerebral agudo.

Resumen

La diabetes es un factor de riesgo independiente importante para el ictus isquémico, lo que agrava la gravedad del ictus y empeora los resultados para los pacientes. Los modelos tradicionales de ictus, que utilizan animales sanos, no logran replicar la compleja fisiopatología de la diabetes, contribuyendo así al pobre éxito traslacional de las terapias neuroprotectoras. Esta revisión resume las metodologías para establecer modelos animales de diabetes con ictus isquémico, incluyendo la oclusión de la arteria cerebral media y los enfoques tromboembólicos, así como las consideraciones clave para construir modelos combinados. Esta revisión destaca evaluaciones fenotípicas adaptadas a la comorbilidad diabética. También examina cómo estos modelos avanzan en la comprensión de los mecanismos patógenos y la eficacia farmacológica. También revisamos las limitaciones metodológicas actuales y sugerimos futuras líneas de investigación. En general, los objetivos eran proporcionar orientación teórica y metodológica para fortalecer la investigación básica y traslacional sobre el ictus isquémico asociado a la diabetes y apoyar el desarrollo de estrategias de tratamiento clínico más eficaces.

Introducción

La diabetes mellitus es un factor de riesgo independiente bien establecido para el ictus isquémico, que empeora notablemente los resultados clínicos y los déficits neurológicos en pacientes con ictus. La interacción entre la diabetes y el ictus isquémico está impulsada por complejos mecanismos fisiopatológicos, como la desregulación metabólica, la disfunción endotelial vascular y el aumento de la actividad inflamatoria, que en conjunto agravan la lesión isquémica cerebral y dificultan la recuperación (Figura 1). Múltiples estudios epidemiológicos han demostrado de forma consistente que los pacientes con diabetes tienen una mayor incidencia de ictus isquémico y presentan deterioros neurológicos más graves y peores resultados funcionales en comparación con individuos sin diabetes ^1,2.

Para mayor claridad, es importante definir la terminología utilizada a lo largo de este manuscrito. El ictus isquémico es la condición clínica general caracterizada por una disfunción neurológica aguda debida a una isquemia cerebral focal. Esta condición abarca dos subtipos principales de la fisiopatología: ictus trombótico, causado por la formación local de trombos en una arteria cerebral (a menudo en lugares de placa aterosclerótica), y ictus embólico, resultante de émbolos originados en fuentes distantes como el corazón o los vasos proximales. El infarto cerebral agudo se refiere específicamente a la zona resultante de tejido necrótico cerebral confirmado por patología o imagen. En el contexto de esta revisión, el ictus asociado a la diabetes se considera un ictus isquémico que ocurre en pacientes con diabetes preexistente, donde la hiperglucemia, la disfunción vascular y la inflamación agravan la lesión y dificultan la recuperación.

La microalbuminuria, un indicador de disfunción endotelial sistémica, se ha identificado como un factor de riesgo independiente para estenosis arterial intracraneal y extracraneal significativa en pacientes con ictus isquémico. Así, se destacan las complicaciones vasculares inherentes a la diabetes que amplifican el riesgo isquémico^{cerebral 3}. Además, las comorbilidades comunes, como hipertensión e hiperlipidemia, aumentan aún más el riesgo y la gravedad de ictus isquémico, y aumentan la probabilidad de deterioro cognitivo^{post-ictus 4}. Estas observaciones subrayan la necesidad de aclarar las características fisiopatológicas distintivas del ictus isquémico en pacientes con diabetes para facilitar el desarrollo de estrategias terapéuticas más eficaces.

Los modelos experimentales tradicionales de ictus isquémico utilizan predominantemente animales sanos, limitando su relevancia traslacional para el ictus isquémico en diabetes. Estos modelos no reproducen adecuadamente las alteraciones metabólicas, la remodelación vascular y el aumento del ambiente neuroinflamatorio característicos de la diabetes. La arteriolosclerosis cerebral, una enfermedad de pequeños vasos cerebrales, caracterizada por el engrosamiento de la pared arteriolar y comúnmente asociada con el envejecimiento, la hipertensión y la diabetes, ilustra la patología vascular que complica el ictus isquémico en pacientes^{con diabetes 5}. La arteriosclerosis cerebral contribuye a una perfusión cerebral deteriorada y a una mayor susceptibilidad a lesiones isquémicas; Sin embargo, la compleja patogénesis y las interacciones con los componentes del síndrome metabólico siguen sin estar claras. La falta de modelos animales que imiten fielmente estas anomalías vasculares comórbidas limita la evaluación de estrategias neuroprotectoras adaptadas al ictus isquémico en la diabetes. Además, la neuroinflamación impulsada por la microglía activada agrava aún más la lesión isquémica y se regula de forma diferencial en estados^{diabéticos 6}. Estudios recientes en modelos de diabetes en ratas demuestran que agentes que reducen la glucosa, como los agonistas del receptor peptídico-1 similar al glucagón y los inhibidores del cotransportador sodio-glucosa-2, confieren neuroprotección, no solo al reducir el volumen del infarto, sino también al modular la activación microglial y mejorar la supervivencia^{neuronal 7}. Estos hallazgos subrayan la necesidad de modelos de ictus isquémico que incorporen las características metabólicas e inflamatorias de la diabetes, para evaluar con mayor precisión la eficacia terapéutica y los mecanismos subyacentes.

Dadas las complejidades clínicas y biológicas del ictus isquémico asociado a la diabetes, desarrollar modelos animales refinados que integren la disfunción metabólica, la patología endotelial vascular y los procesos neuroinflamatorios de la diabetes es una prioridad urgente. Estos modelos proporcionarán plataformas traslacionales esenciales que conecten los conocimientos mecanicistas con la aplicación clínica. Además, los avances en la identificación de biomarcadores moleculares y dianas terapéuticas específicas del ictus diabético han puesto de relieve ARN no codificante, como el ARN largo no codificante, SNHG4 (gen 4 de ARN nucleolar pequeño), como posibles reguladores de la progresión de la enfermedad y la respuesta^{terapéutica 8}. La evaluación sistemática de características fenotípicas, como la estenosis vascular, el volumen del infarto, los déficits neurológicos y los resultados cognitivos, es esencial para establecer la validez y utilidad investigadora de estos modelos. En esta revisión, los modelos no solo se resumen, sino que se ofrece un análisis comparativo de su viabilidad técnica, tasas de éxito y limitaciones. El objetivo es ofrecer a los investigadores un marco práctico para seleccionar el modelo compuesto más adecuado en función de sus objetivos experimentales específicos y los recursos disponibles.

Protocolo

Establecimiento y selección de modelos de diabetes

Diabetes mellitus tipo 1 (DT1DM): modelo inducido por estreptozotocina
La estreptozotocina es un agente químico ampliamente utilizado para inducir la DT1DM en animales debido a su citotoxicidad selectiva hacia las células β^{pancreáticas 9.} Tras entrar en las células β a través del transportador de glucosa 2, la estreptozotocina induce la alquilación y fragmentación del ADN, lo que conduce a la muerte de las células β y a la posterior deficiencia de insulina. Este proceso replica eficazmente la característica fisiopatología de la diabetes tipo 1, que se caracteriza por una deficiencia absoluta de insulina. La destrucción β celular inducida por estreptozotocinas produce hiperglucemia y alteraciones metabólicas asociadas similares a las observadas en la DM1 humana tipo¹⁰. Debido a la rápida y fiable inducción de la diabetes en roedores, el modelo de estreptozotocina se utiliza ampliamente en estudios que examinan los mecanismos de la enfermedad e intervenciones^{terapéuticas 11}. Sin embargo, la diabetes inducida por estreptozotocinas refleja principalmente la deficiencia de insulina y no captura los componentes autoinmunes de la diabetes tipo 1 humana, limitando su capacidad para representar todo el espectro de la enfermedad.

La inducción de la DM1 utilizando estreptozotocina requiere una optimización cuidadosa de los protocolos de dosificación y administración para equilibrar la estabilidad del modelo con la supervivencia animal. Se utilizan habitualmente dos enfoques principales: una única inyección de alta dosis y múltiples inyecciones de baja dosis. Una sola dosis alta (típicamente 50–65 mg/kg intraperitoneal) induce una destrucción rápida y casi completa de las células β, produciendo hiperglucemia severa en los primeros días^. Aunque eficiente y altamente reproducible, este método se asocia con un aumento de la mortalidad y una mayor toxicidad fuera del objetivo. Alternativamente, múltiples inyecciones de baja dosis (por ejemplo, 40 mg/kg diarios durante cinco días consecutivos) producen daño gradual en las células β. Es fundamental señalar que esta destrucción gradual puede ir acompañada de cierta infiltración inflamatoria, pero no refleja la etiología autoinmune de la diabetes tipo 1 en^{humanos 12}. Este enfoque reduce la mortalidad y es mejor para modelar las características inflamatorias de la enfermedad; Sin embargo, se requiere una monitorización prolongada y puede haber variabilidad en el inicio y la gravedad de la diabetes. La selección de un protocolo adecuado depende del objetivo experimental, con un régimen modelo de dosis altas adecuado para la inducción rápida de la diabetes y un régimen de dosis bajas preferido para estudios que involucren mecanismos^{inmunomediados 13,14}.

El modelo de diabetes tipo 1 inducido por estreptozocina ofrece varias ventajas, incluyendo la inducción rápida y relativamente estable de la diabetes con deficiencia de insulina, la rentabilidad y la facilidad de uso en roedores. Estas características lo hacen especialmente adecuado para investigar la pérdida de células β, la hiperglucemia y las complicaciones de la diabetes asociadas a la deficiencia de insulina. Sin embargo, el modelo carece de características clave de la DMT T1 en humanos, como la destrucción de células β mediada por autoinmunes o la presencia de resistencia a la insulina. En consecuencia, el modelo de estreptozotocina no recapitula completamente la inmunopatogénesis compleja de la DM1. La ausencia de resistencia a la insulina limita aún más la aplicabilidad en estudios que requieren este componente. Además, la toxicidad por estreptozotocina puede afectar a otros órganos, lo que puede confundir los resultados experimentales. Por lo tanto, aunque el modelo de estreptozotocina sigue siendo una piedra angular para estudios sobre la diabetes tipo 1, las limitaciones subrayan la necesidad de un uso complementario de modelos genéticos o autoinmunes, como el ratón diabético no obeso, para investigar los mecanismos inmunitarios y la progresión de la ^{enfermedad 9,15}.

Diabetes mellitus tipo 2 (DT2)
Los modelos inducidos por la dieta de la DMT2 se establecen principalmente alimentando a los roedores con una dieta alta en grasas y alta en azúcar, que promueve la obesidad, la resistencia a la insulina y la desregulación metabólica, imitando así las primeras etapas de la DM2 en humanos¹⁶. Estos modelos reproducen la cascada fisiopatológica que comienza con la resistencia periférica a la insulina, seguida de una hiperinsulinemia compensatoria y eventual disfunción β-celular. Las intervenciones dietéticas también conducen a un aumento de la adiposidad, inflamación crónica de bajo grado y alteración del metabolismo lipídico, todo lo cual contribuye a una homeostasis de glucosa deteriorada. Estos modelos son especialmente valiosos para investigar factores ambientales y de estilo de vida que contribuyen a la diabetes tipo 2, y para evaluar intervenciones dirigidas a la resistencia a la insulina y síndrome metabólico. Sin embargo, el inicio y la gravedad de la diabetes pueden variar según la composición de la dieta, la duración y la tensión animal, lo que requiere una optimización cuidadosa del protocolo. Los modelos nutricionales también facilitan la exploración de la interacción entre la inflamación inducida por la obesidad y la insuficiencia β-celular, proporcionando información sobre la progresión de la^{enfermedad 17}. Aunque el modelo inducido por la dieta es excelente para investigar la resistencia a la insulina y los efectos de intervenciones en el estilo de vida, es poco adecuado para investigar complicaciones en fases avanzadas de la diabetes, como la nefropatía grave o la calcificación vascular avanzada, que se modelan mejor mediante modelos genéticos o combinados.

Los modelos genéticos de la diabetes tipo 2, como los ratones db/db y ob/ob, albergan mutaciones que inducen obesidad y resistencia a la insulina, modelando eficazmente aspectos clave de la fisiopatología de la diabetes tipo 2 en humanos¹⁸. Los ratones ob/obs tienen una mutación en el gen de la leptina, lo que provoca deficiencia de leptina, mientras que los ratones db/db tienen una mutación en el gen del receptor de leptina, lo que causa resistencia a la leptina. En ambos modelos, los ratones presentan hiperfagia, obesidad severa, hiperglucemia, hiperinsulinemia y fallo progresivo β celular. Estas alteraciones genéticas producen una profunda resistencia a la insulina y alteraciones metabólicas, lo que hace que estos modelos sean valiosos para investigar los mecanismos genéticos y moleculares subyacentes a la DM2 y las complicaciones asociadas. Sin embargo, la naturaleza monogénica de estas mutaciones limita su capacidad para representar la etiología poligénica y multifactorial de la DM2 en humanos. Además, la rápida aparición de la diabetes y la obesidad grave en estos modelos puede no reflejar la heterogeneidad observada en humanos. A pesar de estas limitaciones, los ratones db/db y ob/ob se utilizan ampliamente en estudios preclínicos y desarrollo^{de fármacos 19}.

La combinación de inducción dietética y administración en dosis bajas de estreptozotocina constituye un modelo híbrido diseñado para replicar la progresión de la diabetes tipo 2, desde la resistencia a la insulina hasta la disfunción y fallo celular^{β 20}. Inicialmente, a los animales se les alimenta una dieta alta en grasas para inducir obesidad y resistencia a la insulina, imitando las alteraciones metabólicas tempranas de la diabetes tipo 2. Posteriormente, se administran dosis bajas de estreptozotocina para inducir un daño leve en las células β, simulando el deterioro de la función de las células β presente en las etapas avanzadas de la enfermedad. Este enfoque produce un fenotipo caracterizado por hiperglucemia, secreción de insulina alterada y resistencia persistente a la insulina que se asemeja mucho a la progresión de la DM2 en humanos. El modelo se ha aplicado con éxito en ratones y ratas, proporcionando una plataforma sólida para investigar complicaciones de la diabetes, como la miocardiopatía y la nefropatía. También facilita la evaluación de intervenciones terapéuticas dirigidas a la resistencia a la insulina y la preservación de β células. Sin embargo, lograr resultados consistentes requiere una dosificación y un tiempo precisos, y las respuestas pueden variar según la cepa animal y el protocolo^{experimental 21}.

La selección de un modelo animal adecuado de la DT2 requiere una evaluación cuidadosa de las características metabólicas, la patología pancreática y las complicaciones vasculares, para asegurar la alineación con los objetivos específicos del estudio. Los modelos inducidos por la dieta replican eficazmente la resistencia a la insulina y el síndrome metabólico relacionado con la obesidad, pero pueden inducir insuficiencia β celular inconsistente y tener complicaciones avanzadas limitadas. Los modelos genéticos, como los ratones db/db y ob/ob, proporcionan fenotipos bien caracterizados de obesidad y resistencia a la insulina con disfunción progresiva β celular, aunque la naturaleza monogénica limita la generalizabilidad. El modelo combinado de dieta más estreptozotocina en dosis bajas ofrece una representación más completa de la progresión de la DT2, incluyendo la pérdida de células β y las complicaciones vasculares, lo que lo hace adecuado para estudios de enfermedades en etapas avanzadas e intervenciones terapéuticas. Los investigadores deben considerar factores como el inicio, la gravedad, la reproducibilidad y la relevancia para la fisiopatología humana de la enfermedad, así como las diferencias en cepas y respuestas específicas por sexo que pueden influir en los resultados de los modelos. Por relevancia traslacional, se prefieren modelos que integren aspectos metabólicos y vasculares de la DM2, incluyendo nefropatía y miocardiopatía. En última instancia, la selección del modelo debe guiarse por las preguntas mecanicistas o terapéuticas específicas que se planteen, equilibrando la complejidad experimental con la viabilidad^práctica 17,20,22  (Figura 2, Tabla 1).

Establecimiento y adaptación de modelos de ictus isquémico

Modelos permanentes y transitorios de oclusión de la arteria cerebral media (MCAO)
El método de oclusión filamentosa, comúnmente conocido como técnica de sutura intraluminal, es un enfoque experimental ampliamente utilizado para inducir isquemia cerebral focal mediante la oclusión de la arteria cerebral media (MCA) en modelos animales, especialmente en^{roedores 23}. Esta técnica consiste en insertar una sutura de nylon monofilamento a través de la arteria carótida externa hasta la arteria carótida interna y avanzarla para bloquear el origen del MCA, simulando así una isquemia cerebral local, como se observa en humanos con ictus isquémico. El procedimiento puede resultar en una oclusión permanente o transitoria, dependiendo de si el filamento se deja en su lugar o se retira tras un periodo definido de isquemia para permitir la reperfusión²⁴. El modelo es valorado por su naturaleza mínimamente invasiva, reproducibilidad y relevancia clínica, ya que la oclusión del MCA es la causa más común de ictus isquémico en humanos. El éxito del modelo puede confirmarse monitorizando una reducción del flujo sanguíneo cerebral mediante imágenes Doppler y mediante la evaluación postprocedimiento de déficits neurológicos y tamaño del infarto. Las variaciones en el diámetro del filamento, la profundidad de inserción y la duración de la oclusión permiten ajustar la gravedad de la insulta isquémica e investigar diferentes mecanismos fisiopatológicos e intervenciones terapéuticas. Este modelo ha sido fundamental para esclarecer la fisiopatología del ictus y para la evaluación de agentes^{neuroprotectores 25}.

Aplicar el modelo MCAO a animales con diabetes presenta varios desafíos quirúrgicos debido a alteraciones vasculares sistémicas asociadas a la diabetes. La diabetes induce fragilidad vascular, disfunción endotelial y microangiopatía, comprometiendo la integridad de los vasos y la capacidad de curación²⁶. Estos cambios patológicos complican las delicadas manipulaciones vasculares necesarias para la inserción y extracción del filamento, aumentando así el riesgo de complicaciones hemorrágicas y mortalidad intraoperatoria. Además, los animales con diabetes suelen presentar respuestas fisiológicas alteradas, como una alteración en la regulación de la presión arterial y retraso en la cicatrización de las heridas, lo que puede agravar la morbilidad perioperatoria. Su mayor susceptibilidad a lesiones por isquemia-reperfusión y estrés oxidativo complica aún más la interpretación de los resultados experimentales. En consecuencia, las tasas de mortalidad en los modelos MCAO en animales con diabetes son más altas que en sus homólogos no diabéticos, limitando el poder estadístico y la relevancia^{traslacional 27}. Abordar estos desafíos requiere un refinamiento meticuloso de las técnicas quirúrgicas, incluyendo un manejo suave del vaso, selección precisa de filamentos y un seguimiento cuidadoso de los parámetros fisiológicos. Las estrategias perioperatorias, incluyendo el control glucémico preoperatorio, protocolos anestésicos optimizados y cuidados de apoyo postoperatorios, también son fundamentales para mejorar la supervivencia y garantizar la coherencia del modelo en animales^{con diabetes 28}.

Se han introducido varios avances metodológicos para abordar estos desafíos. Las mejoras en materiales filamentosos, como monofilamentos recubiertos de silicona con diámetros y formas de punta optimizados, han facilitado una inserción más suave con una reducción de lesiones^{vasculares 29}. Estas modificaciones permiten una oclusión más constante con un daño endotelial mínimo, lo cual es especialmente importante dada la frágil vasculatura de los animales con diabetes. Se han perfeccionado técnicas quirúrgicas para preservar las ramas arteriales y minimizar el traumatismo. Por ejemplo, los enfoques que evitan la ligadura de la arteria carótida externa y la reparación de la incisión común de la arteria carótida ayudan a mantener el flujo sanguíneo colateral y a reducir la variabilidad de la^{isquemia 30}. El manejo preoperatorio, con énfasis en un control glucémico estricto, mitiga la disfunción vascular inducida por la hiperglucemia y el estrés oxidativo, mejorando así los resultados quirúrgicos y reduciendo la mortalidad. Los protocolos de cuidados postoperatorios, que incluyen el mantenimiento de la normotermia, una hidratación adecuada, la analgesia y el seguimiento de déficits neurológicos, mejoran aún más la estabilidad del modelo. En algunos estudios, agentes neuroprotectores como antioxidantes (por ejemplo, edaravona) se han utilizado para atenuar la lesión isquémica en modelos de diabetes³¹. En conjunto, estas mejoras contribuyen al establecimiento de modelos estables y reproducibles de MCAO en animales con diabetes, facilitando estudios traslacionales que reflejan con mayor precisión la complejidad clínica de los pacientes con ictus isquémico^30,31.

Modelos tromboembólicos
La inducción fotoquímica es un enfoque experimental para crear isquemia cerebral focal generando trombosis localizada mediante la activación de tintes fotosensibles, como Rose Bengal, utilizando iluminación láser^{dirigida 32}. Tras la administración sistémica del agente fotosensible, la iluminación de vasos cerebrales específicos con un haz láser enfocado produce especies reactivas de oxígeno que dañan el endotelio, desencadenando la agregación plaquetaria y la formación de trombos en el sitio irradiado. Este método permite un control preciso espacial y temporal de la formación de trombos, facilitando el estudio de los mecanismos del ictus trombótico y la evaluación de intervenciones terapéuticas. El modelo fotoquímico reproduce características clave del ictus trombótico en humanos, específicamente la lesión endotelial y la formación de coágulos in situ, que son relevantes para humanos con ictus isquémico^{inducido por trombosis 33}. Además, la técnica es mínimamente invasiva y aplicable en diversas especies animales. En el contexto de la diabetes, donde la hipercoagulabilidad y la disfunción endotelial son predominantes, los modelos fotoquímicos proporcionan una plataforma valiosa para investigar la interacción entre trastornos metabólicos y trombosis. Sin embargo, la dependencia de este modelo en fotosensibilizadores exógenos y equipos láser que requieren conocimientos técnicos limita el uso^{generalizado 34}.

La embolización por microesfera implica la inyección intravenosa o intraarterial de microesferas de un tamaño definido para ocluir mecánicamente los vasos cerebrales, induciendo así isquemia cerebral embólica^{multifocal 35}. Este modelo es una herramienta valiosa para investigar los mecanismos del ictus embólico, especialmente los efectos de múltiples microinfartos distales. El tamaño y número de microsferas pueden controlarse con precisión para generar distintos grados de lesión isquémica y distribución de infartos. Este enfoque es ventajoso para investigar la formación de émbolos, la oclusión vascular y las cascadas isquémicas aguas^abajo. En animales con diabetes, que a menudo presentan hipercoagulabilidad y un mayor riesgo de embolia, el modelo de embolización microesférica es especialmente relevante para explorar la interacción entre la disfunción metabólica y el riesgo de ictus embólico. Además, este modelo facilita la evaluación de terapias antitrombóticas y trombolíticas bajo condiciones enembolicas controladas. Sin embargo, el modelo de microsfera carece de la complejidad biológica de formación y disolución de trombos observada en humanos con ictus, ya que los émbolos son inertes en lugar de coágulos biológicamente^{activos 37}.

Aplicar modelos tromboembólicos en animales con diabetes presenta desafíos específicos. El estado hipercoagulable preexistente y la disfunción endotelial pueden provocar una formación exagerada e impredecible de trombos, lo que puede provocar infartos mayores de lo esperado o un mayor riesgo de transformación hemorrágica. En la trombosis inducida por fotoquímicas, puede ser necesario ajustar las dosis de Rose Bengal en animales diabéticos debido a alteraciones en la unión a la albúmina o a la eliminación renal. Además, las exigencias técnicas de una puntería láser precisa se ven agravadas por la mayor fragilidad de los vasos durales en animales con^{diabetes 38}. Estos factores deben considerarse cuidadosamente al diseñar experimentos.

Los modelos tromboembólicos, incluyendo la inducción fotoquímica y la embolización por microsfera, ofrecen ventajas claras para replicar la compleja fisiopatología del ictus trombótico en humanos, especialmente en el contexto de la hipercoagulabilidad asociada a la diabetes. A diferencia de los modelos de oclusión mecánica que simulan principalmente la obstrucción vascular, los modelos tromboembólicos incorporan procesos dinámicos, como la trombosis, la embolia y la lesión vascular, que reflejan con mayor precisión los mecanismos subyacentes del ictus isquémico en pacientes^{con diabetes 39}. Estos modelos permiten investigar la disfunción endotelial, la activación plaquetaria, las anomalías en cascada de coagulación y las respuestas inflamatorias que se agravan con la diabetes. Además, proporcionan plataformas para evaluar la eficacia y seguridad de las terapias antitrombóticas y para examinar los mecanismos de formación y resolución de trombos en un entorno hipercoagulable. Dado que la diabetes se caracteriza por un mayor riesgo trombótico, impulsado por una mayor reactividad plaquetaria, factores de coagulación elevados y fibrinólisis alterada, los modelos tromboembólicos son especialmente adecuados para estudiar los mecanismos del ictus e intervenciones terapéuticas adaptadas a las condiciones diabéticas. Además, su capacidad para reproducir infartos multifocales y heterogéneos se alinea con las presentaciones clínicas en pacientes con diabetes e ictus, aumentando así la relevancia traslacional⁴⁰ (Figura 3).

Consideraciones clave en la construcción de modelos compuestos

Secuencia de modelado
La secuencia temporal utilizada para establecer modelos animales compuestos de diabetes combinada con ictus isquémico es una consideración crítica, ya que refleja escenarios clínicos distintos y objetivos de^{investigación 41}. Un enfoque comúnmente utilizado consiste en inducir diabetes antes del ictus isquémico, lo que refleja la condición clínica en la que la diabetes es un factor de riesgo de larga duración que predispone a los pacientes al ictus isquémico. Esta secuencia permite investigar cómo la hiperglucemia crónica y las alteraciones metabólicas influyen en la fisiopatología del ictus isquémico, incluyendo alteraciones en la integridad vascular, activación inflamatoria y vulnerabilidad^{neuronal 42}. La evidencia indica que la diabetes crónica agrava la lesión cerebral isquémica y empeora los resultados neurológicos, lo que pone de manifiesto la importancia de modelar la diabetes antes del ictus para captar estas interacciones patológicas⁴³. Por el contrario, inducir un ictus isquémico antes que la diabetes sirve como modelo para investigar las anomalías metabólicas que surgen como consecuencia de la isquemia cerebral. Este enfoque es valioso para dilucidar los mecanismos subyacentes a la hiperglucemia post-ictus isquémica y la resistencia a la insulina, ambas conocidas por influir en las trayectorias de recuperación y el riesgo de^{recurrencia 44}. La justificación científica para seleccionar una secuencia sobre la otra depende del enfoque específico de investigación; Los modelos preexistentes de diabetes son adecuados para investigar la diabetes como factor de riesgo y modificador de la patología del ictus, mientras que los modelos de inducción de la diabetes post-ictus isquémico son adecuados para investigar trastornos metabólicos secundarios. Además, algunos estudios han utilizado estrategias de inducción simultáneas o superpuestas para capturar interacciones fisiopatológicas más^{complejas 45}. En general, la aplicabilidad de cada secuencia varía según los mecanismos patológicos y los objetivos traslacionales que se aborden, subrayando la necesidad de alinear el diseño del modelo con escenarios clínicamente relevantes e hipótesis^{mecanicistas 46}.

Gravedad y duración de la diabetes
La gravedad de la diabetes, caracterizada por el grado de hiperglucemia y resistencia a la insulina, y la duración del estado diabético antes de la inducción del ictus isquémico afectan profundamente los resultados isquémicos cerebrales en modelos ^{compuestos 47}. La elevación de la glucosa en sangre y la resistencia a la insulina se han asociado con mayores volúmenes de infarto, un aumento del estrés oxidativo y una integridad neurovascular comprometida tras el insulto isquémico⁴⁸. Los modelos a largo plazo de diabetes, típicamente establecidos mediante exposición crónica a estreptozotocina o predisposición genética, presentan características patológicas más pronunciadas, como disfunción endotelial, respuestas inflamatorias intensificadas y una recuperación funcional peor que los modelos a corto plazo o agudos de hiperglucemia⁴⁹. Clínicamente, la duración prolongada de la diabetes se correlaciona con tasas más altas de recurrencia y mortalidad del ictus, lo que subraya la importancia de incorporar la cronicidad de la diabetes en modelos animales para mejorar la relevancia^{traslacional 50}. Además, se ha demostrado que los marcadores metabólicos de control, como el nivel de hemoglobina A1c, influyen en el pronóstico del ictus isquémico, lo que sugiere que los modelos que representan diferentes estados de control glucémico pueden aportar información relevante sobre ventanas terapéuticas y estrategias de intervención⁵¹. De forma crucial, la duración de la hiperglucemia afecta directamente a los resultados quirúrgicos. La hiperglucemia crónica (>4 semanas en roedores) induce un engrosamiento significativo de la membrana basal vascular y disfunción endotelial, haciendo que los vasos frágiles sean más propensos a la ruptura durante la inserción del filamento en cirugías realizadas con el modelo MCAO, aumentando así la^{mortalidad 52,53}. Por ello, se recomienda que los investigadores informen explícitamente de la duración y estabilidad del estado diabético (por ejemplo, mediante monitorización serial de la glucosa en sangre) como variables críticas para la reproducibilidad y para tener en cuenta la variabilidad en el volumen del infarto. Según una síntesis de la literatura, se recomienda establecer un historial estable de diabetes tipo 2 antes de inducir un ictus isquémico para estudios sobre la diabetes como factor de riesgo. Un protocolo típico consiste en ocho semanas de dieta alta en grasas seguidas de una dosis baja de estreptozotocina (35 mg/kg^)54,55. La inducción del ictus (por ejemplo, MCAO transitorio) debe realizarse cuatro semanas después de la estreptozocina, una vez que la hiperglucemia (glucosa en ayunas >16,7 mmol/L) esté estable. En nuestra experiencia, esta secuencia produce un modelo compuesto consistente con una tasa de supervivencia quirúrgica de aproximadamente el 65%–70% en ratas con diabetes, frente al >85% en controles⁵⁶. Por lo tanto, la selección de parámetros que determinen la gravedad y duración de la diabetes debe tener en cuenta sus efectos moduladores sustanciales sobre la lesión cerebral isquémica y la recuperación, permitiendo la exploración de mecanismos fisiopatológicos y la evaluación de la eficacia terapéutica en contextos que imitan la heterogeneidad clínica.

Factores de sexo y edad
Incorporar variables de sexo y edad en modelos animales compuestos de diabetes e ictus es esencial para aumentar su relevancia clínica, ya que estos factores influyen significativamente en la fisiopatología de la enfermedad^{y los resultados 57,58}. El envejecimiento es un factor de riesgo predominante para la diabetes y el ictus, y los modelos animales envejecidos replican con mayor precisión las condiciones neurovasculares y metabólicas observadas en pacientes mayores, que constituyen la mayoría de los individuos con ictus^{isquémico 59}. Los cambios relacionados con la edad, como el metabolismo de la glucosa alterado, el aumento del estrés oxidativo y las respuestas inmunitarias alteradas, pueden influir en la gravedad del ictus isquémico y la recuperación, lo que requiere el uso de animales mayores para captar estos^efectos. Las diferencias sexuales también juegan un papel fundamental, ya que las hormonas sexuales modulan la sensibilidad a la insulina, las vías inflamatorias y la neuroprotección. Por ejemplo, el estrógeno modula el metabolismo de la glucosa y proporciona protección parcial frente a lesiones isquémicas, subrayando la importancia de incluir animales machos y hembras para dilucidar los mecanismos específicos de cada^{sexo 61}. Los diseños experimentales que tienen en cuenta el sexo y la edad facilitan la identificación de respuestas diferenciales a isquemia y diabetes, mejorando así la interpretabilidad y la relevancia traslacional de los hallazgos. Se recomiendan estrategias, como análisis estratificados e inclusión equilibrada de ambos sexos en distintos grupos de edad, para minimizar la confusión e informar mejor los enfoques terapéuticos personalizados. En general, tener en cuenta el sexo y la edad en la construcción de modelos es esencial para cerrar la brecha entre los estudios preclínicos y la traducción clínica (Figura 4).

Resultados

En conclusión, el desarrollo de modelos animales que representen con precisión la diabetes, concomitante con el ictus isquémico, es esencial para avanzar en la comprensión de la compleja interacción entre la desregulación metabólica, la disfunción β-celular, las complicaciones vasculares y la lesión isquémica cerebral. Desde una perspectiva experta, construir estos modelos compuestos requiere un enfoque cuidadoso y científicamente fundamentado que tenga en cuenta la secuencia temporal de inducción de la enfermedad, la modulación precisa de la gravedad de la diabetes y la inclusión de variables biológicas críticas como el sexo y la edad. Esta estrategia integral de modelización mejora la relevancia clínica y el potencial traslacional de los hallazgos preclínicos, abordando así los desafíos persistentes en los estudios sobre el ictus isquémico y la diabetes.

Teniendo en cuenta la heterogeneidad en los enfoques publicados, ningún modelo único ha capturado plenamente la fisiopatología multifacética en pacientes con diabetes e ictus isquémico agudo. Por ello, es esencial una combinación de modelos adaptados a objetivos específicos de investigación, que van desde estudios mecanicistas de lesiones vasculares diabéticas hasta evaluaciones de la eficacia terapéutica. La evidencia revisada subraya el valor único de estos modelos compuestos para dilucidar los mecanismos por los cuales la diabetes agrava la patología del ictus isquémico, incluyendo la disfunción endotelial, la inflamación y la reparación neurovascular deteriorada. Además, estos modelos son plataformas indispensables para evaluar nuevos agentes neuroprotectores, acelerando así la identificación y validación de tratamientos efectivos.

Los investigadores deben priorizar la estandarización de los protocolos de construcción de modelos para garantizar la reproducibilidad y la comparabilidad entre laboratorios. Desarrollar modelos animales que imiten con mayor precisión las realidades clínicas de una población envejecida con DM tipo 2 es especialmente crítico, dadas las tendencias demográficas y el mayor riesgo de ictus isquémico en pacientes mayores. Integrar enfoques multiómicos, como genómica, proteómica y metabolómica, en estos modelos ofrece un potencial significativo para identificar biomarcadores y objetivos terapéuticos específicos de comorbilidades. Estas estrategias integradoras ayudarán a tender puentes entre la investigación básica y la aplicación clínica, facilitando la traducción de conocimientos experimentales a estrategias de medicina personalizada.

En resumen, el continuo perfeccionamiento y aplicación de modelos animales compuestos de diabetes e ictus constituye una piedra angular para el avance de la comprensión mecanicista y la innovación terapéutica. Al armonizar diversas metodologías de investigación y aprovechar los avances tecnológicos, los investigadores pueden abordar de forma más eficaz los desafíos clínicos urgentes derivados de la intersección entre la diabetes y el ictus isquémico, mejorando en última instancia los resultados para los pacientes (Figura 5).

Se recomienda que para los investigadores nuevos en el campo, comenzar con un modelo de dieta alta en grasas y baja dosis de estreptozotocina, combinado con MCAO transitorio, ofrezca el mejor equilibrio entre relevancia fisiopatológica y viabilidad técnica. Por el contrario, no se recomienda el uso de trombosis inducida por fotoquímicos en animales con diabetes, sin experiencia previa, debido al mayor riesgo de infartos de tamaños variables y complicaciones quirúrgicas.

Figura 1. Mecanismos fisiopatológicos del ictus isquémico agravado por la diabetes. El esquema ilustra las vías clave a través de las cuales la diabetes amplifica la lesión isquémica cerebral. El Panel A muestra la desregulación metabólica (hiperglucemia y resistencia a la insulina), que conduce al estrés oxidativo y a la disfunción mitocondrial. El panel B muestra disfunción endotelial vascular, deterioro de la integridad de la BBB y engrosamiento de la membrana basal. El Panel C destaca la respuesta neuroinflamatoria intensificada, con microglía activada (Iba-1+) liberando citocinas proinflamatorias (IL-1β, TNF-α). Abreviaturas: BBB, barrera hematoencefálica; ROS, especies reactivas de osígeno. Por favor, haz clic aquí para ver una versión ampliada de esta figura.

Figura 2. Establecimiento de modelos animales de diabetes: diabetes tipo 1 y diabetes tipo 2. Enfoques comunes para inducir diabetes tipo 1 y diabetes tipo 2 en roedores. Panel izquierdo: Protocolos de inyección de estreptozotocina para diabetes tipo 1. Panel derecho: modelos dietéticos, genéticos (db/db, ob/ob) y combinados (dieta alta en grasas + estreptozocina en dosis baja) para diabetes tipo 2. Se enumeran las características y limitaciones clave de cada modelo. Abreviaturas: diabetes mellitus tipo 1, diabetes mellitus tipo 1; Diabetes mellitus tipo 2, diabetes mellitus tipo 2. Por favor, haz clic aquí para ver una versión ampliada de esta figura.

Figura 3. Modelos quirúrgicos y tromboembólicos de ictus isquémico. Los principales modelos de ictus isquémico adaptados para animales con diabetes. R: Oclusión de la arteria cerebral media basada en filamentos (MCAO) para isquemia permanente o transitoria. B: Modelo tromboembólico usando Rose Bengal e iluminación láser para inducir trombosis localizada. C: Modelo de embolización microesférica que produce infartos multifocales. Se señalan consideraciones técnicas para la vasculatura diabética. Por favor, haz clic aquí para ver una versión ampliada de esta figura.

Figura 4. Construcción de modelos animales compuestos de diabetes e ictus isquémico. Variables críticas a considerar al combinar modelos de diabetes y ictus: secuencia temporal (diabetes primero vs. ictus isquémico primero), gravedad y duración de la diabetes, y variables biológicas (edad y sexo). La interacción de estos factores determina la relevancia clínica y la utilidad traslacional del modelo compuesto. Por favor, haz clic aquí para ver una versión ampliada de esta figura.

Figura 5. Evaluación fenotípica y aplicaciones traslacionales de modelos de diabetes e ictus isquémico. Medidas clave de resultado para evaluar modelos de diabetes e ictus, incluyendo volumen de infarto, déficits neurológicos, función cognitiva, patología vascular y marcadores inflamatorios. También se destacan aplicaciones traslacionales, como el cribado de fármacos, el descubrimiento de biomarcadores y los estudios de mecanismos, que estos modelos permiten a estos modelos. Abreviaturas: MRI, resonancia magnética; mNSS, Puntuación de Severidad Neurológica modificada; SNHG4, gen hospedador de ARN nucleolar pequeño 4; HbA1c, hemoglobina A1c. Por favor, haz clic aquí para ver una versión ampliada de esta figura.

Objetivo de investigación	Modelo recomendado para la diabetes	Modelo de Stroke Recomendado	Fortalezas clave para este objetivo	Limitaciones críticas / Notas
Cribado de neuroprotección	Dieta+STZ (T2DM)	MCAO transitorio (tMCAO)	Imita perfiles comunes de pacientes con diabetes tipo 2; La reperfusión permite el estudio dirigido de agentes neuroprotectores	alta tasa de mortalidad en ratas diabéticas; requiere una ejecución quirúrgica precisa y experimentada
Trombosis / Antiplaquetarios	Genético (db/db)	Fototrombosis	Recapitula el estado hipercoagulable diabético; La trombosis localizada modela eventos de rotura de placas	La alineación láser requiere habilidades técnicas avanzadas; La composición de los coágulos difiere de la patología humana
Inflamación / Microglía	STZ (T1DM)	MCAO permanente (pMCAO)	La hiperglucemia severa desencadena una respuesta inflamatoria exagerada; La ausencia de reperfusión elimina variables de confusión	No replica la resistencia a la insulina, una característica clave en la mayoría de los pacientes clínicos con ictus
Reparación vascular / angiogénesis	Ancianos + Dieta + STZ	tromboembolo (coágulo)	Combina el fenotipo vascular envejecido con la vasculopatía diabética para imitar el deterioro de la reparación tras un ictus	Alta variabilidad en la localización de coágulos y el volumen de infartos resultante

Tabla 1. Orientación para seleccionar modelos compuestos de diabetes e ictus isquémico basados en objetivos de investigación.