Negli Stati Uniti, quasi la metà degli individui ha almeno una componente di CVD, che comprende un ampio gruppo di stati patologici del cuore e dei vasi sanguigni1. Entro il 2060, si prevede che la prevalenza di diagnosi multiple che comprendono CVD aumenterà sostanzialmente rispetto al 2025. Ad esempio, si prevede che l'infarto del miocardio aumenterà del 30%, la cardiopatia ischemica (IHD) del 31,3% e l'insufficienza cardiaca del 33%2. Queste statistiche sbalorditive sono ulteriormente preoccupanti se prese con previsioni simili dei fattori di rischio cardiovascolare, in cui si stima che il numero di individui con diabete mellito aumenti del 39,3%, la dislipidemia del 27,5% e l'ipertensione del 27,2%2. Nel complesso, ciò evidenzia l'imminente necessità di modelli di ricerca affidabili e riproducibili per studiare efficacemente terapie innovative per le CVD e i suoi fattori di rischio. Abbiamo dimostrato il nostro modello fisiologicamente analogo di CAD nei suini3. L'uso di suini aiuta a soddisfare la validità del nostro modello di ricerca nel rappresentare accuratamente la condizione umana di CAD, in cui gli studi preclinici sono stati precedentemente criticati per la traducibilità. I suini hanno un'anatomia coronarica, una fisiologia cardiaca, un proteoma miocardico e un metabolismo simili a quelli degli esseri umani4. Inoltre, una componente cruciale del nostro modello è quella di tenere conto con precisione dei successivi esiti fisiologici, miocardici e molecolari dovuti alle terapie sperimentali.
In genere, gli studi clinici vengono utilizzati per implementare nuove terapie mediche o chirurgiche per indagare eventuali esiti cardiovascolari benefici, che vengono scoperti esclusivamente attraverso l'osservazione. Ciò è evidente negli studi di riferimento di diversi nuovi farmaci antidiabetici che studiano il loro impatto cardiovascolare. Ad esempio, nello studio di controllo randomizzato SUSTAIN-6, i pazienti con diabete di tipo 2 trattati con semaglutide, un agonista del peptide-1 simile al glucagone (GLP-1), hanno riscontrato tassi più bassi di eventi avversi cardiovascolari maggiori rispetto al placebo5. Osservazioni simili sono state osservate in un altro RCT che studia sotagliflozin, un doppio inibitore del cotrasportatore sodio-glucosio 1 e 2 (SGLT-1 e SGLT-2), che mostra una riduzione degli eventi cardiovascolari avversi maggiori nei pazienti con diabete di tipo 2, malattia renale cronica e ulteriori fattori di rischio cardiovascolare6. Questi risultati sono stati cruciali per espandere l'approvazione della FDA di tali terapie per ridurre l'incidenza di fattori di rischio cardiovascolare e malattie. Tuttavia, una delle principali limitazioni a questi risultati osservazionali è la mancanza di comprensione dei meccanismi con cui queste nuove terapie perpetuano tali effetti. Questo esemplifica l'importanza del nostro modello nella scoperta scientifica dei determinanti meccanicistici sottostanti per nuove terapie per le CVD.
Utilizzando un modello animale di grandi dimensioni, siamo in grado di caratterizzare in modo invasivo i cambiamenti macroscopici nella funzione cardiaca e nella perfusione miocardica, nonché di comprendere in modo completo i microscopici cambiamenti molecolari in risposta alle terapie sperimentali. Impieghiamo l'uso del cateterismo ad ansa PV per determinare le variazioni della funzione cardiaca. L'uso di anse fotovoltaiche è il gold standard per determinare in modo invasivo la funzione ventricolare durante la sistole e la diastole e funge da punto di riferimento per il confronto di tecniche di imaging non invasive, come l'ecocardiogramma o la risonanza magnetica cardiaca7. Questa tecnica ci consente di effettuare diverse misurazioni per determinare ciascuna variabile emodinamica e di riposizionare il catetere in tempo reale per garantire un'acquisizione dei dati riproducibile. Vale a dire, l'utilizzo di questa tecnica è limitato dall'incapacità di raccogliere dati longitudinali, come la funzione cardiaca basale, la funzione cardiaca all'esordio ischemico e durante il trattamento. Riteniamo che questo sia compensato dalla capacità di misurare misure indipendenti dal carico, acquisendo lo stato funzionale intrinseco del cuore. Inoltre, l'uso di iniezioni di microsfere marcate con isotopi dopo aver mappato il territorio più ischemico aiuta a identificare qualsiasi beneficio ischemico di un agente terapeutico. Le iniezioni di microsfere hanno da tempo dimostrato di essere una rappresentazione accurata dei cambiamenti nel flusso sanguigno miocardico regionale8.
Il nostro laboratorio utilizza costantemente microsfere con un diametro di 15 μm e una concentrazione di 2,5 milioni di microsfere/mL. Questo diametro garantisce la misurazione più precisa del flusso sanguigno miocardico, come confermato da uno studio precedente che dimostrava che le microsfere erano distribuite correttamente in base al flusso sanguigno e il diametro più piccolo mostrava la minima variazione nella distribuzione tra gli strati ventricolari sinistri9. Inoltre, è necessaria una quantità minima di assorbimento di microsfere per garantire risultati affidabili, che possono essere facilmente prodotti a concentrazioni così elevate utilizzate nel nostro laboratorio. Nel loro insieme, le tecniche impiegate durante il prelievo terminale analizzano in modo coerente e meticoloso i principali cambiamenti fisiologici cardiaci dopo un numero qualsiasi di terapie sperimentali. Questa caratterizzazione è ulteriormente rafforzata dalla capacità di raccogliere tessuto miocardico e analizzare a fondo i cambiamenti regionali con tecnologie avanzate, come gli studi multiomici, fornendo una solida caratterizzazione quantitativa ad ogni strato del dogma centrale all'interno del miocardio.