As doenças cardiovasculares são a principal causa de morte no mundo e contribuem para mais de 18 milhões de mortes a cada ano 1,2,3. O infarto agudo do miocárdio (IM) é uma emergência médica comum que se desenvolve quando um coágulo sanguíneo ou um pedaço de placa ateromatosa bloqueia o fluxo sanguíneo de uma artéria coronária. Isso causa isquemia miocárdica regional no território que a artéria perfunde.
O presente estudo descreve um protocolo que utiliza uma metodologia simples e confiável para criar isquemia miocárdica regional aguda in situ em um modelo de coelho para experimentos de não sobrevida e sobrevida. O objetivo inicial desse método era avaliar os efeitos do transplante mitocondrial na modulação da necrose miocárdica e no aumento da função cardíaca pós-isquêmica após um evento isquêmico. Pesquisas anteriores demonstraram a ocorrência de alterações mitocondriais e um rápido declínio nos níveis de fosfato de alta energia após o início da isquemia e redução da oferta de oxigênio, resultando em uma drástica diminuição dos estoques de energia cardíaca4. Investigadores têm tentado melhorar a função pós-isquêmica e diminuir a necrose do tecido miocárdico por meio de intervenções farmacológicas e/ou técnicas de procedimentos, mas essas técnicas fornecem cardioproteção limitada e têm impacto mínimo no dano e disfunção mitocondrial 5,6,7. Nossa equipe e outros demonstraram anteriormente que o dano mitocondrial ocorre primariamente durante a isquemia e que a recuperação contrátil pode ser aumentada e o tamanho do infarto do miocárdio diminuído com a preservação da função respiratória mitocondrial durante a reperfusão 8,9,10. Assim, levantamos a hipótese de que o transplante mitocondrial de tecidos não afetados pela isquemia para a área de isquemia prévia à reperfusão forneceria uma abordagem alternativa para reduzir a necrose miocárdica e melhorar a função miocárdica. Neste artigo, detalhamos o protocolo utilizado para testar essa teoria e os resultados representativos obtidos em nossa análise inicial do estudo.
Além disso, vários pesquisadores têm se concentrado em outros tópicos essenciais para definir o impacto da lesão de isquemia-reperfusão miocárdica e estabelecer intervenções terapêuticas apropriadas. Uma dessas áreas de pesquisa é a do pré-condicionamento. O pré-condicionamento isquêmico miocárdico é um mecanismo cardioprotetor ativado por estresse isquêmico breve que resulta em redução da taxa de necrose das células cardíacas durante episódios subsequentes de isquemia prolongada. Esses mecanismos podem ser ativados por hipóxia ou oclusão coronariana. demonstraram que o pré-condicionamento hipóxico-hiperóxico ajudou a manter o equilíbrio dos metabólitos do óxido nítrico, reduziu a hiperprodução de endotelina-1 e apoiou a proteção de órgãos11. Além disso, o conceito de pré-condicionamento isquêmico remoto, um fenômeno pelo qual o pré-condicionamento de órgão único fornece proteção sistêmica, tem sido explorado. Ali e col. verificaram que, em pacientes submetidos à correção eletiva de aneurisma aberto de aorta abdominal, o pré-condicionamento remoto, realizado pelo pinçamento intermitente da artéria ilíaca comum para servir de estímulo, reduziu a incidência de lesão miocárdica pós-operatória, infarto do miocárdio e comprometimento renal12.
Modelos em coelhos oferecem vantagens potenciais sobre modelos com outras espécies e têm sido utilizados em múltiplos cenários diferentes há décadas, incluindo indução de arritmias, modelos isquêmicos globais e regionais, pesquisa de contração cardíaca, entre outros13,14,15. Embora o coração de coelho seja menor que o de um cão ou porco, ele é grande o suficiente para realizar procedimentos cirúrgicos com facilidade e custo muito menor13. O coração de coelho é frequentemente usado, pois se assemelha ao coração humano; De fato, tem taxa metabólica semelhante, expressa cadeia pesada de β-miosina e carece de significativa xantina oxidase miocárdica16. A técnica aqui descrita para induzir isquemia miocárdica regional é simples, repetível e custo-efetiva. Esse método permite tanto casos de não sobrevida quanto de sobrevida, pois apenas isquemia regional é induzida e não isquemia global, e os materiais necessários não são especializados. Duas abordagens cirúrgicas diferentes (esternotomia e minitoracotomia) podem ser utilizadas, proporcionando maior liberdade ao operador e aos protocolos experimentais quanto ao desenho do estudo. Além disso, o procedimento dispensa o uso de circulação extracorpórea. Nesse contexto, abordagens minimamente invasivas de revascularização miocárdica têm se tornado alternativas valiosas para pacientes que necessitam de revascularizaçãomultiarterial17,18. Esse modelo poderia ser usado para estudar as diferenças entre essas abordagens e fornecer uma ferramenta de aprendizado baseada em animais para estagiários de cirurgia. Além disso, a realização de cateterismo cardíaco utilizando esse modelo pode ser útil para pesquisa fisiológica e/ou treinamento cirúrgico.
Nosso modelo fornece uma metodologia para aplicações em que a indução de isquemia miocárdica regional e, posteriormente, a mensuração do tamanho do infarto, da função miocárdica e das alterações celulares são importantes. Com esse protocolo, pudemos avaliar vários marcadores de função celular e adaptação à isquemia e a intervenção terapêutica proposta (i.e., transplante mitocondrial) examinando a internalização de organelas, o consumo de oxigênio, a síntese de fosfato de alta energia e a indução de mediadores de citocinas e vias proteômicas. Esses desfechos são importantes na preservação da energia miocárdica, da viabilidade celular e da função cardíaca e permitem a avaliação objetiva de técnicas cardioprotetoras após lesão de isquemia-reperfusão. Esse modelo poderia ser usado para estudar vias biológicas semelhantes e alternativas no campo da patologia e recuperação miocárdica pós-isquêmica.
O objetivo deste protocolo é fornecer uma metodologia altamente reprodutível para induzir isquemia miocárdica regional aguda in situ em coelhos para experimentos de não sobrevida e sobrevida. Esse modelo fornece uma metodologia com alta sobrevida, baixa mortalidade intraoperatória e morbidade mínima19. Outros modelos de isquemia miocárdica regional aguda têm sido descritos utilizando materiais radiomarcados, contrastes, ressonância magnética ou simulações computacionais20,21,22. Nosso protocolo fornece uma metodologia confiável e simples, que é custo-efetiva, consistentemente reprodutível, tem baixa demanda técnica e, portanto, pode ser realizada por investigadores sem experiência cirúrgica. Este protocolo acomoda um projeto de sobrevida usando uma minitoracotomia esquerda ou um modelo de não sobrevida usando uma esternotomia mediana.