$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
L'ischemia tissutale si riscontra frequentemente in medicina clinica e rimane un obiettivo chiave nella ricerca attuale. Già nel 1880, l'occlusione coronarica catastrofica è stata utilizzata per dimostrare gli effetti dell'ischemia, ma è stato solo di recente che la lesione distinta e separata associata alla riperfusione èstata riconosciuta. La ricerca sul danno da ischemia/riperfusione (IRI) sta crescendo a un ritmo rapido. In questa raccolta, evidenziamo importanti novità nel campo, dai modelli all'avanguardia alle nuove terapie in vari modelli preclinici. Questa raccolta raccoglie strumenti utili per qualsiasi ricercatore scientifico di base. Ad esempio, i modelli di ischemia cerebrale o cardiaca qui proposti possono essere visualizzati utilizzando i metodi di colorazione con 2,3,5-trifenil-2H-tetrazolio cloruro (TTC) descritti da Liepinsh2. Allo stesso modo, Paro et al.3 e Compton et al.4 utilizzano il laser Doppler per confermare gli stati di ischemia e riperfusione in tessuti separati.
L'occlusione coronarica è la principale causa di morte cardiaca improvvisa5. Molti modelli in vivo tentano di ricapitolare questa lesione in modi non fisiologici (ad esempio mediante crioablazione o cauterizzazione). 6 Attraverso la micromanipolazione, Lv et al.6 dimostrano che l'arteria discendente anteriore sinistra (LAD) può essere legata e riperfusa in modo affidabile in un modello murino riproducibile a basso costo di IRI6 coronarico. Il ventricolo sinistro viene esposto tramite toracotomia e un microscopio da dissezione consente l'identificazione del LAD e il passaggio di una sutura attorno all'arteria. Per l'occlusione reversibile viene utilizzato un nodo scorsoio. La troponina, l'ecocardiografia e la colorazione TTC possono essere utilizzate per quantificare l'IRI. Questo modello ha ampie applicazioni, dalla terapia agli studi meccanicistici in questa specie geneticamente modificabile.
L'ictus è la seconda causa più comune di mortalità e l'occlusione dell'arteria cerebrale media (MCA) è la forma più comune di ictus 7,8. Attualmente, mancano trattamenti efficaci per il recupero dopo le fasi acute dell'ictus. I precedenti approcci per aumentare la crescita vascolare e restituire l'apporto di sangue necessario hanno avuto risultati deludenti. Paro et al.3 adattano un'attuale procedura neurochirurgica per il nuovo trattamento dell'ictus ischemico3. In questo approccio tecnico, l'occlusione intravascolare e la riperfusione si ottengono utilizzando un monofilamento di sutura passato dall'arteria carotide all'MCA. I cambiamenti nel flusso sanguigno sono confermati con il laser Doppler. Il muscolo temporale viene quindi ruotato attraverso una craniotomia per giacere sulla superficie cerebrale esposta del territorio MCA. Questa procedura modula i fattori di crescita dell'angiogenesi e porta ad un aumento della densità della crescita di nuovi vasi all'interno delle lesioni ischemiche.
Passando da in vivo a ex vivo, Barajas et al.9 espandono un modello collaudato nel tempo, il preparato cardiaco di Langendorff, da utilizzare con cuori di topo neonati in via di sviluppo9. Ciò consente lo studio di soggetti geneticamente modificabili durante i momenti chiave dello sviluppo. I precedenti studi sullo sviluppo erano limitati ad animali più grandi. Il cuore neonato mostra differenze nel metabolismo e nelle risposte IRI fisiologiche e farmacologiche. Questo metodo non solo supporterà lo sviluppo di modelli IRI pediatrici, ma potrebbe anche aiutare ad affrontare questioni di sviluppo di lunga data. Il cuore del topo neonato è troppo piccolo per misurare il lavoro cardiaco con un palloncino e richiede l'utilizzo di un trasduttore di forza attaccato all'apice ventricolare, che rappresenta l'approccio classico descritto da Langendorff nel 189510.
La valutazione di alta qualità delle aree di tessuto vitali, a rischio e necrotiche dopo IRI è fondamentale per la valutazione degli interventi. Tale quantificazione è applicabile nei tre articoli sopra descritti. Esistono molti strumenti per questo processo; tuttavia, un metodo graduale elegantemente semplice ed economico è descritto da Liepinsh et al.2 per il cuore e il cervello. Questa è una metodologia utile in qualsiasi cassetta degli attrezzi di qualsiasi ricercatore ex vivo e in vivo . La corretta gestione dei tessuti include la garanzia di una pressione e di un tempo di colorazione standardizzati, nonché di tempi di congelamento e conservazione standardizzati. Le impostazioni della fotografia macro devono essere regolate manualmente; L'esposizione e il bilanciamento del bianco errati, così come la sfocatura e i riflessi, possono essere accuratamente prevenuti con la loro configurazione dettagliata.
I segnali cellula-cellula in risposta all'IRI si verificano tra i tipi di cellule e tra le cellule, sia in contatto fisico che a distanze maggiori l'una dall'altra11. Li et al.12 evidenziano questo fenomeno utilizzando una co-coltura cellulare abilitata al cross talk endoteliale-cardiomiocitario ma fisicamente isolata12. Questo metodo consente l'analisi in vitro ad alta fedeltà di una singola linea cellulare. Nel loro studio, la dimostrazione dell'attenuazione delle cellule endoteliali dell'IRI dei cardiomiociti dipendeva dal distanziamento cellula-cellula. Ciò dimostra i chiari vantaggi delle co-colture non miste e sottolinea ai futuri ricercatori l'importanza del controllo degli ambienti fisici. Sebbene questo modello si presti immediatamente allo studio delle interazioni endoteliali-cardiomiocitarie cardiache, è possibile l'espansione a qualsiasi altra interazione tessuto-organo.
Passando dai tessuti cardiaci e cerebrali, Compton et al.4 esplorano l'effetto della terapia della luce sull'IRI4 degli arti. Non esiste una pressione o un tempo di gonfiaggio del laccio emostatico ottimali definitivi e le lesioni muscolari e neuronali dovute ai lacci emostatici chirurgici sono ben documentate e possono portare alla morbilità del paziente13. Gli autori imitano le impostazioni cliniche utilizzando lacci emostatici per l'ischemia unilaterale degli arti confermata con laser Doppler nei topi. Nel loro studio, 5 minuti di trattamento con luce nel vicino infrarosso all'ora di tempo ischemico hanno alterato la proliferazione dei macrofagi, i marcatori infiammatori e i livelli di necrosi tissutale. Questo modello clinicamente applicabile e la terapia non invasiva estendono gli attuali confini delle pratiche chirurgiche sul campo "senza sangue".
Dopo il cuore e il cervello, i reni sono tra gli organi IRI più studiati. Il rene è estremamente sensibile alla malperfusione e Godoy et al.14 evidenziano che la stessa procedura, anche se leggermente alterata, può portare a vari stati patologici14. L'utilizzo di un approccio retroperitoneale per esporre e bloccare il peduncolo renale per soli 30 minuti porta a danni significativi. Attraverso l'alterazione del tempo di riperfusione si possono studiare vari stati di recupero e di malattia, tra cui l'ostruzione tubulare, la dilatazione tubulare, l'infiltrazione di neutrofili e persino la fibrosi focale. Questo modello preserva il rene controlaterale per il confronto, che può aiutare nella caratterizzazione dei marcatori di lesione in particolare in relazione al cross-talk renale.
In sintesi, questa raccolta di metodi IRI fornisce una cassetta degli attrezzi ampiamente applicabile per i ricercatori che utilizzano molti tessuti e preparati diversi, dai modelli in vitro a quelli ex vivo e in vivo . Dalla nuova rivisitazione delle tecniche chirurgiche all'espansione dei metodi collaudati nel tempo, gli esperti affermati nella ricerca IRI forniscono strumenti investigativi nuovi e all'avanguardia. Tuttavia, un punto in comune tra questi studi sembra essere la migliore traducibilità in modelli clinici attraverso lo sviluppo di tecniche pertinenti. Dall'imitazione delle impostazioni chirurgiche con lacci emostatici all'occlusione MCA e LAD, il miglioramento dei modelli preclinici aiuterà senza dubbio nella futura applicazione clinica del nostro lavoro.