Todos los procedimientos fueron aprobados por el Comité de Ética Animal de la Universidad de Medicina China de Changchun (Aprobación nº 20251038) y se llevaron a cabo de acuerdo con las directrices de Investigación Animal: Reporte de Experimentos In Vivo (ARRIVE 2.0), así como con la Guía de los NIH para el Cuidado y Uso de Animales de Laboratorio. Todos los materiales utilizados en este estudio se muestran en la Tabla de Materiales.
Procedimientos experimentales
Animales experimentales y agrupación
Se adquirieron ochenta machos adultos de Sprague–Dawley libres de patógenos específicos (SPF) (220–250 g) en la Granja de Cría Animal de Hongda (distrito de Kuancheng, Changchun, China). Los animales se alojaban en el Centro Experimental de Animales de la Universidad de Medicina China de Changchun bajo condiciones controladas de 22–25 °C, humedad relativa del 50–60% y un ciclo de 12 horas luz/oscuridad, con libre acceso a comida y agua. Tras una semana de aclimatación, las ratas fueron asignadas aleatoriamente a un grupo en blanco (n = 12), un grupo Sham (n = 12) y un grupo modelo-reserva (n = 56). El grupo en blanco se incluyó como control normal y no tratado para proporcionar valores de referencia para el desempeño conductual, características histopatológicas y expresión de marcadores moleculares en ratas sanas. El grupo Sham fue sometido a la misma anestesia y exposición quirúrgica que el grupo MCAO, salvo que no se realizó oclusión arterial; Por lo tanto, este grupo servía como control de los posibles efectos de la anestesia y la manipulación quirúrgica. La inclusión tanto de los grupos Blank como Sham permitió distinguir los efectos de la lesión isquémica de los relacionados con el procedimiento quirúrgico en sí.
El grupo de reservas modelo fue sometido a modelado MCAO. Los primeros 3 días tras la cirugía se definieron como el periodo de inducción del modelo. Durante este periodo, 8 de cada 56 ratas murieron, lo que corresponde a una tasa de mortalidad del 14,29%, y 12 ratas fueron excluidas porque la modelización no tuvo éxito. Las 36 ratas restantes con establecimiento exitoso del modelo fueron asignadas aleatoriamente, usando una tabla de números aleatorios, a los grupos MCAO, SAE y Baclofeno, con 12 ratas en cada grupo. Las intervenciones grupales fueron las siguientes: (I) Grupo en blanco: alimentación rutinaria únicamente, sin intervención. (II) Grupo simulado: exposición quirúrgica de la arteria carótida común, arterias carótidas internas y externas, y nervio vago, sin ligadura ni inserción de filamento. (III) Grupo MCAO: MCAO se estableció bajo anestesia intraperitoneal con pentobarbital sódico al 3%, sin tratamiento posterior. (IV) Grupo SAE: tras un modelado y validación exitosos de MCAO, las ratas recibieron acupuntura del cuero cabelludo combinada con ejercicio. La anestesia inhalada de isoflurano al 1,5%–2,0% solo se utilizó durante la breve fase de inserción de la aguja. El entrenamiento en cinta de correr se inició solo tras la recuperación completa de la conciencia y la restauración de la capacidad de caminar espontáneamente. La acupuntura se realizó en GV20 y EX-HN1 bilateral. Se insertaban agujas hasta una profundidad de 1 mm y se conservaban durante el periodo de entrenamiento en cinta. El periodo estandarizado de retención/entrenamiento de aguja de 30 minutos se definió como el periodo de entrenamiento en cinta y consistió en 6 m/min durante 10 minutos seguidos de 12 m/min durante 20 minutos con inclinación 0°. La intervención se administró una vez al día durante 7 días consecutivos. (V) Grupo Baclofeno: tras un modelado y validación exitosos del MCAO, las ratas recibieron baclofeno por gavage intragástrico a 0,4 mg/kg una vez al día durante 7 días consecutivos.
Establecimiento del modelo MCAO
El modelo MCAO de ratas se estableció utilizando un método modificado de filamentointraluminal 19. Tras 12 horas de ayuno y privación de agua, las ratas fueron anestesiadas mediante inyección intraperitoneal de pentobarbital sódico al 3% y colocadas en posición supina. Tras la desinfección cutánea, se realizó una incisión cervical en la línea media para exponer la arteria carótida común derecha (CCA) y los nervios y músculos adyacentes. Se identificó y ligó la arteria carótida externa (ECA), y se aisló la arteria carótida interna (ICA). Se colocaron ligaduras en el ACI y el ACC proximales, y el ACC distal se pinzó temporalmente. A continuación, se realizó una pequeña arteriotomía en el CCA proximal a la pinza. Se insertó un filamento de nailon de 0,26 mm que avanzó 18–20 mm a través de la ACI para ocultar el origen de la arteria cerebral media. Posteriormente se ligaron el ACI y el CCA, y se suturó la incisión. Tras la cirugía, las ratas se mantuvieron calientes durante la recuperación y recibieron una inyección intraperitoneal de penicilina (40.000 U) para prevenir infecciones. En el grupo simulado, solo se realizó exposición vascular, sin inserción de filamento; el cierre de heridas y el cuidado postoperatorio fueron idénticos a los del grupo MCAO. El establecimiento exitoso del modelo se definió como una puntuación Zea Longa ≥ 2 a los 3 días de la cirugía19 y una puntuación de tono muscular modificada de la Escala Ashworth (MAS) ≥ grado1 20.
Métodos de intervntion
La acupuntura del cuero cabelludo se combina con intervención de ejercicio
Estudios previos muestran que en ratas MCAO, los déficits neurológicos alcanzan su punto máximo en el día 3 y permanecen elevados en los 10 días posteriores a la cirugía, mientras que la resistencia muscular periférica aumenta progresivamente desde el día 6 hasta eldía 9 (21). Por ello, el tratamiento se inició en el tercer día postoperatorio y se continuó una vez al día durante 7 días consecutivos para minimizar el impacto de la recuperación espontánea. Antes de modelar, las ratas asignadas al grupo SAE pasaron 3 días de entrenamiento adaptativo en cinta a 5 m/min durante 10 min/día22. Este entrenamiento adaptativo se utilizó para familiarizar a las ratas con la carrera en cinta y reducir la probabilidad de luchar, caer, negarse a correr o detenerse durante el periodo formal de intervención. Durante el entrenamiento adaptativo y la intervención formal, los eventos anómalos relacionados con la cinta se definieron como lucha persistente, caídas del carril de carrera, negativa a correr más de 1 minuto o detención durante más de 1 minuto durante el entrenamiento en cinta. Estos eventos se registraron en registros experimentales cuando se observaron. Una breve vacilación o una parada transitoria no resultaban excluidas si se podía reanudar la carrera en cinta tras una suave indicación. Los datos solo se excluyeron si un animal no podía completar la sesión diaria asignada en cinta debido a caídas repetidas, negativa persistente a correr o un malestar severo. Tras la validación exitosa del modelo en el tercer día, la intervención SAE se administró una vez al día durante 7 días consecutivos.
En cada sesión de tratamiento, las ratas fueron anestesiadas con isoflurano entre un 1,5% y un 2,0%. La anestesia se suspendió inmediatamente después de la inserción de la aguja. En la práctica experimental, las ratas normalmente recuperaban la conciencia completa en aproximadamente 1–2 minutos tras la retirada del isoflurano. El entrenamiento en cinta no comenzó mientras las ratas estaban anestesiadas. Los puntos de acupuntura fueron localizados por acupunturores animales experimentados según la Nomenclatura y Localización de Puntos de Acupuntura Comunes en Animales Experimentales emitida por la Asociación China de Acupuntura-Moxibustión en 2020. GV20 se definió como el punto medio de la línea que conecta las fontanelas anterior y posterior en la línea media craneal. Los puntos bilaterales EX-HN1 estaban ubicados 2 mm laterales respecto a GV20. Se insertaron agujas desechables de 0,25 mm × 13 mm verticalmente hasta una profundidad de 1 mm y se conservaron durante el periodo estandarizado de entrenamiento en cinta de correr de 30 minutos. Las agujas se aseguraban con cinta médica transpirable para evitar desplazamientos, y la penetración del cráneo se excluía por palpación para asegurar la consistencia del procedimiento. La posición de la aguja y la fijación de la cinta se revisaban antes del entrenamiento en cinta, durante breves pausas si se producía un comportamiento anormal al correr, y justo después de completar el entrenamiento. Además, la posición de la aguja se revisaba visualmente cada 5 minutos durante el entrenamiento en cinta, independientemente del comportamiento animal. El desplazamiento de la aguja se definía como un aflojamiento visible, un cambio en el ángulo de la aguja, un retiro parcial o un desprendimiento total durante la operación en cinta. Si se producía un ligero aflojamiento sin pérdida de la posición de la aguja, la cinta se reforzaba suavemente mientras la cinta se pausaba brevemente. Si una aguja se retiraba parcialmente o se desalojaba por completo, la aguja no se volvía a insertar durante esa sesión; La rata completó el resto del entrenamiento en cinta sin manipulación adicional de aguja, y el evento quedó documentado en el registro experimental. Los animales no fueron excluidos únicamente por un único evento de desplazamiento de aguja, a menos que el evento estuviera acompañado de una incapacidad para completar el entrenamiento en cinta o signos de malestar severo.
El periodo estandarizado de 30 minutos de retención/entrenamiento con agujas comenzó cuando la rata comenzó a correr en cinta tras recuperarse completamente de la anestesia con isoflurano y terminó inmediatamente después de completar el entrenamiento en cinta, cuando se retiraron las agujas. El breve intervalo de recuperación tras la suspensión del isoflurano no se incluyó en el periodo estandarizado de entrenamiento de 30 minutos. Como se insertaban las agujas antes de la recuperación, el tiempo físico real de permanencia era aproximadamente 1–2 minutos más largo que el periodo de entrenamiento en cinta de correr de 30 minutos. Esta definición se aplicó de forma consistente en todas las ratas del grupo SAE. Se consideraba que una rata estaba suficientemente recuperada para comenzar el entrenamiento en cinta de correr cuando se cumplían los siguientes criterios: recuperación completa de la conciencia, capacidad para mantenerse de pie de forma independiente, capacidad para caminar de forma estable sobre una superficie plana y respuesta normal a una estimulación externa suave. Estos criterios se comprobaban antes de colocarse en la cinta.
Durante la retención de agujas, las ratas realizaron ejercicio en cinta a 0° de inclinación: 6 m/min durante 10 min, seguido de 12 m/min durante 20 min. No se utilizó descarga eléctrica en ningún momento durante el estudio. Si una rata dejaba de correr o se negaba a correr más de 1 minuto durante el entrenamiento formal, se utilizaba estimulación auditiva suave y no aversiva, como golpear ligeramente la pared de la cinta, para fomentar el movimiento. El uso de dicha indicación, así como cualquier dificultad, caída, detención, negativa a correr o desplazamiento de la aguja, fue documentado en el registro experimental cuando se observó. Estos eventos se monitorizaron de forma descriptiva y se documentaron en el registro experimental cuando se observaron. La intensidad del ejercicio se ajustó de forma integral basándose en protocolos previamente reportados que combinaban acupuntura del cuero cabelludo con entrenamiento en cintade correr 16,23. La intervención SAE se administró una vez al día durante 7 días consecutivos (Figura 1A).
Intervención con baclofeno
Tras la validación exitosa del modelo, las ratas del grupo Baclofeno recibieron solución de baclofeno por gavage intragástrico a una dosis de 0,4 mg/kg. El medicamento se administró una vez al día a las 9:00 durante 7 días consecutivos.
Resultado medio
Observación general
La condición general se monitorizó diariamente en todos los grupos, incluyendo peso corporal, estado mental, ingesta de comida y agua, y actividad espontánea.
Evaluación de la función neurológica y el tono muscular
Los déficits neurológicos y la espasticidad de las extremidades se evaluaron en los días 1, 3, 5 y 7 tras la validación del modelo utilizando la puntuación Zea Longa, la puntuación de severidad neurológica modificada (mNSS) y la escala de Ashworth modificada. Todas las evaluaciones conductuales en todos los momentos fueron realizadas de forma independiente por dos investigadores que estuvieron ciegos ante la asignación de grupos durante todo el periodo de observación. Se muestran criterios de puntuación detallados (Tablas 1–3).
Determinación del volumen del infarto cerebral
El volumen del infarto cerebral se evaluó mediante tinción con cloruro de 2,3,5-trifeniltetrazolio (TTC). Tras 7 días de intervención, tres ratas de cada grupo fueron seleccionadas aleatoriamente y eutanasiadas mediante sobredosis intraperitoneal de pentobarbital sódico, seguida de una rápida decapitación para la recogida total del cerebro. Los cerebros se congelaron primero a −20 °C y luego se cortaron en secciones coronales de 2 mm de grosor. Las secciones se incubaron en una solución de 2% de TTC a 37 °C durante 30 minutos en la oscuridad, y luego se fijaron durante la noche en paraformaldehído al 4% a 4 °C. Al día siguiente, todas las secciones fueron fotografiadas con una cámara digital. El tejido cerebral normal estaba teñido de rojo oscuro, mientras que el tejido infarto se veía blanco pálido. Las áreas del infarto se cuantificaron con ImageJ, y el volumen del infarto se expresó como porcentaje usando la fórmula:
Volumen del infarto (%) = área del infarto / área total de la sección cerebral X 100%. (1)
Examen histopatológico del tejido cerebral
Tinción de hematoxilina–eosina (HE)
Se utilizó la tinción de hematoxilina y eosina para evaluar cambios histopatológicos en la corteza periinfarto. Tras 7 días de intervención, las ratas fueron eutanasiadas por sobredosis intraperitoneal de pentobarbital sódico. A continuación, se realizó una perfusión transcárdica rápida con 0,01 M de suero salino tamponado con fosfato (PBS) para extraer sangre, seguida de 250 mL de paraformaldehído frío al 4% (4 °C) para la fijación. Se recogieron cerebros completos y se aisló tejido cortical periinfarcto y se fijó en un 4% de paraformaldehído a 4 °C durante 24 horas. Los tejidos estaban incrustados en parafina y seccionados coronalmente a 5 μm. Las secciones se montaban sobre correderas, se horneaban a 60 °C durante 30 minutos y se desparafinaban en xileno I–III (10 minutos cada una). Luego se realizó una tinción con HE, seguida de deshidratación y limpieza. Finalmente, las secciones se cubrieron con bálsamo neutro y se obtuvieron imágenes usando un microscopio óptico Nikon.
Tinción de Nissl
Se utilizó la tinción con Nissl para evaluar la supervivencia neuronal y la densidad corporal de Nissl en la región periinfarto. Tras 7 días de intervención, las ratas fueron eutanasiadas y perfundidas transcárdicamente con 0,01 M PBS (37 °C), seguidas de 250 mL de paraformaldehído al 4% (4 °C). Se extirparon cerebros completos y se diseccionaron y fijaron los tejidos corticales periinfartos y contralaterales durante la noche con paraformaldehído al 4% a 4 °C. Tras la incrustación de parafina, se prepararon secciones de 5 μm. Las secciones se desparafinizaron en xileno durante 10 minutos, se rehidrataron mediante una serie de soluciones de etanol graduadas (95%, 90%, 80%, 70% y 50%; 5 minutos por concentración), y teñidas con solución de trabajo Nissl durante 30 minutos a temperatura ambiente. Tras un breve enjuague con agua destilada, las secciones se deshidrataban con etanol clasificado, se limpiaban en xileno durante 2 minutos y finalmente se montaban con cubiertas. Se capturaron y analizaron imágenes bajo un microscopio óptico.
Análisis de Western blot en la exploración de proteínas
Se realizó Western blot para evaluar proteínas implicadas en la señalización PI3K/Akt y la plasticidad sináptica. Tras 7 días de intervención, las ratas fueron eutanasiadas con una sobredosis de pentobarbital sódico y se recogió tejido de corteza motora peri-infarto. Los tejidos se homogeneizaron completamente en un tampón de lisis con ensayo de radioinmunoprecipitación (RIPA) sobre hielo y centrifugados a 1610 × g a 4 °C durante 30 minutos para extraer la proteína total. La concentración de proteínas se cuantificó utilizando un kit comercial de ensayo de ácido bicincónico (BCA). Cantidades iguales de proteína (50 μg por carril) se separaron mediante electroforesis en gel de dodecilo sulfato de sodio y poliacrilamida (SDS-PAGE) y se transfirieron eléctricamente a membranas de fluoruro de polivinilideno (PVDF). Las membranas se bloquearon con solución de albúmina sérica bovina (BSA) al 5% durante 1 hora a temperatura ambiente para eliminar la unión inespecífica, y luego se incubaron con anticuerpos primarios durante la noche a 4 °C. Tras tres rondas de lavado con solución salina tamponada con Tris y Tween-20 (TBST), las membranas se incubaron con anticuerpos secundarios (relación de dilución 1:1000) durante 1 hora a temperatura ambiente. Las bandas proteicas se visualizaron usando quimioluminiscencia mejorada (ECL), y la intensidad de la banda se cuantificó con ImageJ. La expresión relativa de proteínas se calculó como la proporción entre la proteína objetivo y el control interno. Los anticuerpos primarios fueron los siguientes: GAPDH (1:1000), PI3K (1:1000), fosfo-PI3K (1:1000), Akt (1:1000), fosfo-Akt (1:1000), GAP-43 (1:1000), SYN (1:1000), PSD-95 (1:1000) y GDNF (1:1000).
Observación de ultraestructuras sinápticas
Se utilizó microscopía electrónica de transmisión (TEM) para evaluar el número de sinapsis y la integridad estructural. Tras 7 días de intervención, las ratas fueron anestesiadas y perfundidas transcárdicamente con un fijador mixto que contenía un 4% de paraformaldehído y un 2,5% de glutaraldehído. Se recogieron bloqueos corticales periinfarctos (1 mm × 1 mm × 1 mm) y se fijaron en glutaraldehído al 2,5% durante 2 horas, seguidos de una postfijación con tetróxido de osmio al 1% durante 1 hora. Las muestras se procesaron después con deshidratación graduada de etanol, incrustación de resina epoxi, seccionamiento ultrafino (50 nm de espesor) y doble tinción con acetato de uranilo y citrato de plomo. La ultraestructura sináptica se examinó utilizando un microscopio electrónico de transmisión. Se adquirieron imágenes al 8.000× para la evaluación estructural, y las sinapsis se contaron a 5.000×. Se analizaron tres campos neuropil aleatorios por grupo para calcular el número medio de sinapsis, y los datos se compararon utilizando ANOVA unidireccional.
Ensayo de doble marcaje de inmunofluorescencia
Se realizó una tinción de doble marcaje por inmunofluorescencia para evaluar la expresión y distribución de SYN y p-Akt en la corteza periinfarto. Tras 7 días de intervención, las ratas fueron eutanasiadas por sobredosis intraperitoneal de pentobarbital sódico, y el tejido cortical periinfarto fue diseccionado rápidamente. Las muestras se fijaron en paraformaldehído al 4% durante 24 horas, se incrustaron en un compuesto a temperatura óptima de corte (OCT) y se cortaron en secciones de 10 μm de grosor. Las secciones se secaron al aire a temperatura ambiente durante 1 hora y se lavaron tres veces con tampón TBST para eliminar el compuesto residual de OCT. Las secciones se permeabilizaron con Triton X-100 al 0,3% durante 20 minutos a temperatura ambiente, se enjuagaron con PBS y se bloquearon con solución de BSA al 5% durante 1 hora a temperatura ambiente. En condiciones de oscuridad, se incubaron secciones durante la noche a 4 °C con anticuerpos primarios anti-SYN de conejo (dilución 1:200) y anti-p-Akt de conejo (dilución 1:200). Al día siguiente, se lavaron las secciones tres veces con PBS e incubaron en la oscuridad con anticuerpos secundarios (dilución 1:400) durante 50 minutos a temperatura ambiente. Tras seis lavados adicionales con tampón TBST, los núcleos celulares se contra-teñieron con solución de trabajo 4′,6-diamidino-2-fenilindol (DAPI) durante 5 minutos a temperatura ambiente. Las imágenes se adquirieron bajo idénticos ajustes de exposición y fondo utilizando un microscopio de fluorescencia. Se utilizaron imágenes representativas para evaluar los patrones de expresión de SYN y p-Akt en la corteza motora entre grupos.
Análisis estadístico
Los análisis estadísticos se realizaron utilizando GraphPad Prism 10.1.2 e IBM SPSS Statistics 25. Los datos se presentan como media ± desviación estándar (DS). Los datos conductuales recogidos en varios momentos, incluyendo la puntuación Zea Longa, la puntuación de severidad neurológica modificada y la escala de Ashworth modificada, se analizaron utilizando una ANOVA de medidas repetidas bidireccionales, con el grupo como factor entre sujetos y el tiempo como factor dentro de los sujetos. Cuando se detectaron efectos principales o interacciones significativas, se utilizó la prueba de comparaciones múltiples de Sidack para análisis post hoc. Otros datos se analizaron utilizando ANOVA unidireccional seguido de la prueba de comparaciones múltiples de Sidack para comparaciones post hoc. Se consideró estadísticamente significativo un p. < de dos colas. 0,05. En los gráficos de barras, la significación estadística se indica mediante asteriscos tal y como se define en las leyendas de las figuras correspondientes.