Artigo de revisão
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Esta revisão analisa os principais modelos animais de AVC, avaliando seus princípios técnicos, pontos fortes e limitações. A ênfase é dada a um design rigoroso, clinicamente alinhado e à relevância translacional. Avançar em plataformas integradas à comorbidade, avaliação guiada por biomarcadores e validação entre espécies será essencial para melhorar o sucesso pré-clínico para clínico no desenvolvimento de terapias para AVC.
O AVC continua sendo uma das principais causas de morte e incapacidade em todo o mundo. Apesar de centenas de agentes neuroprotetores mostrarem potencial em estudos pré-clínicos, quase todos falharam em ensaios clínicos, em grande parte devido a inconsistências entre modelos animais e a condição humana. Esta revisão oferece uma visão abrangente dos modelos experimentais de AVC, abrangendo AVC isquêmico (oclusão da artéria cerebral média, fototrombose, modelos tromboembólicos, vasoconstrição induzida por endotelina-1, isquemia global), AVC hemorrágico (hemorragia intracerebral, hemorragia subaracnoide, hematoma epidural), modelos relacionados à doença cerebrovascular (aneurisma intracraniano, malformação arteriovenosa), modelos espontâneos propensos ao AVC (hipertensão, angiopatia amiloide cerebral), e modelos de condição especial (encefalopatia neonatal hipóxica–isquêmica, hipoperfusão cerebral crônica, complicações pós-AVC como epilepsia, depressão, disfagia e comprometimento cognitivo). Resumimos sistematicamente as abordagens técnicas, parâmetros críticos, vantagens e limitações de cada modelo, destacando suas aplicações no estudo de neuroproteção, reperfusão, expansão de hematomas, inflamação, ruptura da barreira hematoencefálica e estratégias de reabilitação. Em conformidade com diretrizes internacionais como STAIR e ARRIVE, enfatizamos a importância de um desenho rigoroso de estudos, incluindo controle de espécies, cepa, sexo, idade e comorbedades, bem como medidas de desfecho alinhadas a cenários clínicos. As direções futuras incluem o desenvolvimento de modelos híbridos e integrados à comorbidade para refletir a heterogeneidade do AVC humano, implementação de validação entre espécies, incorporação de imagens e biomarcadores sanguíneos em fluxos de trabalho pré-clínicos, e avanço de plataformas translacionais para novos medicamentos e dispositivos. Aproximar a modelagem animal e o desenho de ensaios clínicos será crucial para acelerar a descoberta de terapias eficazes para AVC.
O AVC é uma das principais causas de morte e incapacidade de longo prazo em todo o mundo, impondo um peso social e de saúde substancial. Os resultados mais recentes do Global Burden of Disease indicam que, em 2021, houve aproximadamente 11,9 milhões de AVCs incidentes; destes, 65,3% eram isquémicos, 28,8% hemorragia intracerebral (CHI) e 5,8% hemorragia subaracnoide (HSA)1,2. Embora as terapias de reperfusão — trombólise intravenosa com ativador recombinante de plasminogênio tecidular (rt-PA) e trombectomia mecânica — tenham transformado o cuidado agudo, apenas uma minoria dos pacientes atualmente recebe ou se beneficia dessestratamentos 3,4. Além disso, muitas abordagens neuroprotetoras eficazes em estudos com animais falharam em ensaios clínicos, destacando uma lacuna translacionalpersistente 5. Um fator chave é que o sucesso é medido de forma diferente entre estudos e contextos, desde lesão histológica aguda até recuperação funcional de longo prazo, incorporando cada vez mais fenotipagem longitudinal e multimodal.
Modelos animais são indispensáveis nesse contínuo translacional. Desde meadosdo século XX, diversas preparações avançaram o entendimento da fisiopatologia cerebrovascular, da cascata isquêmica, da dinâmica hemorrágica e da neuroinflamação e reparação. Eles servem a três propósitos principais: (i) delimitar os mecanismos celulares e moleculares das lesões isquêmicas e hemorrágicas; (ii) rastrear e otimizar estratégias neuroprotetoras e neurorestauradoras; e (iii) fornecer plataformas de ponte para intervenções endovasculares, reabilitadoras e de sistemas de cuidado 6,7. Importante, a escolha do modelo deve ser guiada pelo cenário clínico e pelo principal critério de interesse (por exemplo, biologia da reperfusão, toxicidade relacionada a hematomas, lesão cerebral precoce ou desfecho comportamental de longo prazo), e não pela conveniência procedimental. Dada a marcada heterogeneidade do AVC humano — moldado por idade, sexo, comorbidades, anatomia vascular e subtipo etiológico — nenhum modelo único pode recapitular totalmente a realidade clínica; modelos complementares são necessários para emular cenáriosespecíficos 6,7.
A evolução dos modelos de AVC acompanhou de perto as necessidades clínicas. Paradigmas iniciais de isquemia global (por exemplo, oclusão de quatro vasos) foram desenvolvidos para estudar encefalopatia hipóxico-isquémica (HIE) e lesão pós-paradacardíaca 8. O modelo de oclusão da artéria cerebral média com filamento intraluminal (MCAO), introduzido por Koizumi e refinado por Longa, possibilitou isquemia focal permanente ou transitória reprodutível sem craniectomia, acelerando muito pesquisas alinhadas com a oclusão de grandes vasos (LVO) e a reperfusão 9,10. Paradigmas subsequentes de isquemia focal diversificaram para equilibrar o controle experimental versus o realismo tromboembólico: modelos tromboembólicos facilitam a avaliação de trombólise e antitrombóticos11; métodos fototrombóticos geram infartos corticais nitidamente demarcados, adequados para estudos em nível de circuito ereabilitação 12; e a microinjeção de endotelina-1 (ET-1) produz vasoconstrição reversível e direcionada espacialmente para modelagem de doenças de pequenos vasos e lesõesprofundas 13. No AVC hemorrágico, modelos de ICH induzidos por colagênase e autologólogos no sangue, juntamente com modelos de perfuração endovascular (EVP) da SAH, avançaram o entendimento da expansão do hematoma, neurotoxicidade por produtos sanguíneos, lesão cerebral precoce (EBI) evasoespasmo 14,15,16,17. Mais recentemente, paradigmas focados em condições especiais e complicações — incluindo HIE neonatal, hipoperfusão crônica/comprometimento cognitivo vascular (VCI) e complicações sistêmicas pós-AVC — têm sido usados para refletir melhor a diversidade clínica e as trajetórias de recuperação18,19.
Ainda assim, desafios permanecem. Diferenças anatômicas e fisiológicas entre roedores e humanos limitam a tradução direta e motivam estudos complementares em grandes animais e, seletivamente, em primatas não humanos (NHPs)20. A variabilidade entre laboratórios na técnica cirúrgica, duração da oclusão, monitoramento fisiológico e medidas de desfecho prejudica a reprodutibilidade; Meta-pesquisa destaca déficits em randomização, cegueira, planejamento por amostra e relatóriostransparentes 21,22. Além disso, a predominância de animais jovens, normalmente saudáveis, e os resultados de curto prazo em estudos pré-clínicos contrastam com a realidade clínica do envelhecimento, biologia específica de sexo, carga de comorbidade e interações imuno-cérebro que moldam tanto a lesão aguda quanto a recuperação a longo prazo. Para melhorar o rigor e o alinhamento translacional, as recomendações do Stroke Therapy Academic Industry Roundtable (STAIR) enfatizam o poder pré-especificado, randomização/cegueira, desfechos clinicamente significativos, incorporação de comorbidades, validação multimodelo e replicação entre laboratórios; O ARRIVE 2.0 fornece padrões detalhados de relatórios. A implementação consistente dessas práticas é essencial para fortalecer a reprodutibilidade e a validade translacional 23,24,25. Nesse contexto, uma síntese sistemática de modelos animais relacionados ao AVC é necessária. Nesta revisão, categorizamos modelos isquémicos, hemorrágicos, de condição especial e de transição; destilar trade-offs entre modelos (construir validade, reprodutibilidade e alinhamento de endpoints); e fornecer uma estrutura concisa de seleção de modelos — apoiada por uma tabela comparativa estruturada — para orientar a escolha do modelo de acordo com os objetivos da pesquisa e a intenção translacional.
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Abordagens metodológicas para modelagem de AVC
O desenvolvimento metodológico de modelos animais para AVC se estende por mais de meio século. O objetivo central é reproduzir, o mais fielmente possível, os processos fisiopatológicos do AVC humano em condições experimentais, ao mesmo tempo em que explicita as concessões entre validade do construto, controle experimental e alinhamento do ponto final. Na prática, a seleção do modelo deve começar pelo cenário clínico e pela leitura primária, depois equilibrar viabilidade e reprodutibilidade. De acordo com o tipo de AVC e cenário clínico, os modelos comumente usados podem ser agrupados em quatro categorias: modelos isquêmicos, modelos hemorrágicos, modelos de condição especial e modelos de grandes animais e NHP. A Tabela 1 resume atributos relevantes para a decisão (foco mecanicista, perfil típico de lesão, variabilidade e casos de uso de melhor adequação) para apoiar a escolha do modelo orientada a objetivos.
Modelos de AVC isquêmico
Modelos de AVC isquêmico visam reproduzir a perda de perfusão cerebral causada por LVO, êmbolos distales, oclusão microvascular ou hipoperfusão sistêmica. Eles são comumente usados para interrogar a evolução do núcleo do infarto–penumbra, lesão por reperfusão, neuroproteção e recuperação. Como nenhum paradigma único captura todas as características clínicas, a principal distinção prática é se o modelo prioriza o controle experimental (por exemplo, topografia e momento da lesão) ou o realismo tromboembêlico (por exemplo, biologia de coágulos e recanalização). Paradigmas principais incluem MCAO de filamento intraluminal, modelos tromboembólicos, fototrombose, vasoconstrição ET-1 e isquemia/hipóxia-isquemia global (HI).
Oclusão da artéria cerebral média
Entre os paradigmas isquêmicos, o filamento intraluminal MCAO continua sendo a técnica mais amplamente utilizada e versátil para pequenos animais. Originalmente descrito por Koizumi e refinado por Longa, ele possibilita isquemia focal permanente ou transitória sem craniectomia, tornando-se um cavalo de batalha prático para estudos mecanicistas eintervencionistas 9,10. Em essência, um filamento interrompe transitoriamente a entrada de MCA, e a duração da oclusão serve como a principal alavanca para ajustar a gravidade da lesão e modelar a reperfusão26,27. Consequentemente, o MCAO tem sido fundamental para delinear a dinâmica núcleo do infarto–penumbra e a biologia das lesões de reperfusão, e fornece um análogo experimental comumente usado do LVO agudo seguido pela reaberturado vaso 28.
Com o tempo, os refinamentos passaram a focar menos na novidade procedural e mais no controle de qualidade e reprodutibilidade. O monitoramento fisiológico e a confirmação de uma redução robusta do fluxo sanguíneo cerebral durante a oclusão (e recuperação na reperfusão) são amplamente utilizados para detectar falhas técnicas e reduzir a variabilidade entre animais 29,30,31. Em laboratórios, o relato transparente dos principais parâmetros (características dos animais, anestesia/controle de temperatura, duração da oclusão e critérios de exclusão) é frequentemente mais importante para comparabilidade do que as variantes procedurais menores 29,30,31.
Limitações são igualmente bem reconhecidas. O MCAO depende do operador e pode levar a lesão vascular e complicações hemorrágicas, e danos fora do alvo ou a fisiologia desregulada podem confundir os resultados se não foremmonitorados 32,33. Além disso, a anatomia colateral e as diferenças de deformação contribuem para a variabilidade no tamanho do infarto mesmo sob condições nominalmenteidênticas 34. Por fim, como o MCAO é uma oclusão mecânica e não um evento impulsionado por trombo, ele não é ideal para testar diretamente estratégias de trombolise ou direcionamento de coágulos; Paradigmas tromboembólicos são mais adequados quando a eficácia da biologia de coágulos e da recanalização sãocentrais 35,36. Em conjunto, o MCAO está melhor posicionado para: (i) estudos controlados de patobiologia isquêmica focal e (ii) avaliação da neuroproteção adjunta na era da reperfusão — desde que monitoramento, critérios pré-especificados e rigor de relato estejam em vigor.
Modelos tromboembólicos
Paradigmas tromboembólicos reproduzem a sequência clinicamente relevante de oclusão intravascular do coágulo e recanalização espontânea ou induzida por terapia, oferecendo assim alta validade facial para AVCs cardioembólicos e aterotrombóticos selecionados. Seu valor distintivo é que a biologia dos coágulos e a dinâmica de recanalização estão incorporadas ao modelo de lesão, tornando-as a escolha preferida quando a questão da pesquisa foca em trombolise, terapia antitrombótica, embolização distal, no-reflow ou transformação hemorrágica. Preparações contemporâneas incluem (i) injeção de coágulos autólogos pré-formados na artéria carótida interna ou diretamente na MCA para gerar oclusão embolica de artérias grandes em roedores; (ii) formação in situ de coágulos desencadeados por trombomba na origem da MCA, que permite controle rigoroso do tempo da oclusão e testes sistemáticos de rt-PA; e (iii) variantes endovasculares verificadas por imagem compatíveis com angiografia, LDF e leituras de ressonânciamagnética 35, 37, 38, 39, 40. Entre essas variantes, a confirmação da oclusão/recanalização (baseada em fluxo ou imagem) é central para interpretar os desfechos e eventos adversos daeficácia 35,37,38,39,40,41.
A escolha dos modelos dentro dessa classe deve ser orientada pelo equilíbrio desejado entre realismo tromboembólico e controlabilidade experimental. A composição e a estratégia de entrega dos coágulos influenciam a estabilidade da oclusão, topografia da lesão e suscetibilidadelítica 35,38,39,40. Em vez de enumerar todos os parâmetros da preparação, um ponto prático de decisão é se o estudo requer resposta à recanalização: coágulos autólogos ou ricos em fibrina possibilitam estudos de trombolise, enquanto agentes embolicos inertes (por exemplo, microesferas) fornecem embolização definida por dose no chuveiro, adequada para modelar a carga do microinfarto e a evolução tardia da lesão, mas são em grande parte irreversíveis e, portanto, menos informativos para a eficácia datrombolise 42,43, 44, 45, 46. Modelos de lesão carotídea a montante (por exemplo, trombose desencadeada por FeCl₃ com embolização a jusante) podem suportar triagem antitrombótica, mas normalmente apresentam maior heterogeneidade nos vasos-alvo intracranianos e na distribuição dalesão 47,48. Para o desenvolvimento de dispositivos e biologia peri-procedimental, modelos embolicos de grandes vasos em coelhos e suínos possibilitam de forma única a orientação fluoroscópica e a trombectomia usando cateteres em escala humana, complementando o tromboembolismo de roedores para testes farmacológicos e perguntas sobre sistemas de cuidado41,49.
As principais limitações dos modelos tromboembólicos são a variabilidade e o controle. Comparado ao MCAO de filamentos intraluminais, a heterogeneidade no local de alojamento do coágulo, fragmentação, lise espontânea e embolização fora do alvo aumentam a dispersão no volume do infarto e nos desfechos neurológicos, podendo introduzir lesões multifocais que complicam a inferênciamecanicista 37,38,39,42 . Assim, os estudos se beneficiam de critérios pré-especificados de inclusão/exclusão (por exemplo, limiares de queda de fluxo, confirmação angiográfica de oclusão), janelas terapêuticas definidas e dosagem e monitoramento harmonizados de rt-PA entre espécies/cepas, juntamente com relatos transparentes alinhados com os princípios do ARRIVE/STAIR 37,39. Quando rigorosamente padronizados, os paradigmas tromboembólicos fornecem uma das plataformas clinicamente mais concordantes para testar a farmacoterapia de reperfusão e para dissecar mecanismos de lesão relacionados à recanalização.
Fototrombose
A fototrombose combina a administração sistêmica de um fotosensitimizador (classicamente Rose Bengal) com iluminação cortical focal para induzir trombose microvascular rápida e espacialmente confinada e infarto circunscrito. Introduzido por Watson e colegas, o método é minimamente invasivo (frequentemente transcraniano), tecnicamente acessível e produz lesões corticais altamente reprodutíveis sem craniectomia, tornando-o amplamente utilizado em estudos que exigem direcionamento preciso de lesões e baixa variabilidade entreanimais 12. Dentro do cenário mais amplo do modelo, a fototrombose representa um paradigma de alto controle: ela prioriza a reprodutibilidade espacial e a geometria da lesão em detrimento do realismo tromboembêlico e da fisiologia da reperfusão. Refinamentos contemporâneos — incluindo condições padronizadas de iluminação com calibração específica para a cepa e confirmação de fluxo/imagem — melhoram ainda mais o controle sobre o tamanho e a localização dalesão 50. Variantes espacialmente refinadas ampliam sua utilidade, variando desde lesões fototrombóticas direcionadas a vasos até abordagens de oclusão de vaso único que modelam microinfartos com resolução próxima à da escalacelular 51,52,53,54. Coletivamente, essas características conferem excelente reprodutibilidade e direcionamento espacial, com correspondência clínica para microinfartos corticais e pequenos infartos circunscritos.
Na prática, a escolha principal do projeto é a escala espacial e a profundidade desejadas da lesão (lesão cortical territorial vs. microinfarto vs. oclusão de penetrador único), em vez de ajuste fino procedimental. Parâmetros do protocolo (dosagem do fotosensimizador, geometria/exposição da iluminação, preparação do crânio e confirmação do fluxo em tempo real) modulam o tamanho e a topografia doinfarto 50, mas para a maioria das aplicações, é suficiente reportar essas variáveis de forma transparente e verificar a localização/extensão da lesão com leituras padronizadas. Diversas adaptações foram introduzidas para aproximar melhor lesões evolutivas ou heterogêneas, incluindo paradigmas que ampliam a zona vulnerável peri-lesional e desenhos de iluminação em forma de anel que geram uma geometria estruturada de traço em evolução55,56. A fototrombose direcionada em profundidade (por exemplo, oclusão dos vasos guiados por dois fótons) permite dissecação mecanicista de falha microvascular, limites colaterais, inflamação perivascular e perturbação da barreira hematoencefálica (BBB) com alta fidelidade espacial53,57.
Limitações intrínsecas atenuam o escopo translacional. Como a fototrombose impulsiona a oclusão microvascular imediata rica em plaquetas, com perturbação precoce da BBB e recrutamento colateral mínimo, ela normalmente produz pouca ou nenhuma penumbra fisiológica e responde mal à rt-PA, limitando sua utilidade para estudos de trombolise ou reperfusão50,58. As lesões são em grande parte corticais, com flexibilidade limitada para áreas profundas, a menos que abordagens especializadas sejamusadas 52,53,54. Assim, a fototrombose está melhor posicionada para estudos onde a topografia cortical reprodutível é essencial — como microinfartos corticais, plasticidade de circuitos, remodelação relevante para reabilitação e patologia BBB — do que para paradigmas baseados em penumbra recuperável, recanalização de grandes vasos ou reperfusão baseada em dispositivos.
Vasoconstrição por endotelina-1
O modelo de vasoconstrição ET-1 induz isquemia focal por microinjeção estereotáxica de ET-1 adjacente a vasos cerebrais alvo ou em regiões parênquimatosas definidas (por exemplo, córtex, estriado, cápsula interna)20,59,60,61. ET-1 ativa os receptores ETA/ETB no músculo liso vascular e no endotélio, causando um estreitamento luminal rápido e dependente da dose e uma queda acentuada no rCBF, tipicamente seguida por reperfusão gradual e espontânea à medida que o peptídeodissipa 20,59,60,62. Dentro do espectro do modelo isquémico, o ET-1 é um paradigma de direcionamento de precisão: é mais útil quando a localização da lesão (incluindo lesão subcortical/substancícia branca predominante) e fenótipos comportamentais reprodutíveis são os principais objetivos. Assim, abordagens ET-1 podem gerar lesões subcorticais ou centradas na cápsula interna que geram déficits sensorimotores consistentes e são frequentemente usadas como análogos experimentais das síndromeslacunares 61,63,64. Comparado ao MCAO de filamento intraluminal, o modelamento ET-1 é tecnicamente simples e minimamente invasivo (normalmente requerendo apenas um pequeno orifício de rebarba), e pode ser implementado em paradigmas acordados ou levemente anestesiados para reduzir confusões relacionadas à anestesia quando a recuperação comportamental é um ponto finalchave 20,59,60.
Para a maioria dos desenhos de estudo, a principal escolha prática de projeto é o território pretendido (vias cortical-estriatais vs. motores profundos), e não a variante específica de administração. ET-1 pode ser direcionado perivascularmente no território MCA para aproximar lesão cortical-estriatal ou administrado a estruturas profundas (por exemplo, cápsula interna) para modelar danos na via motora focal com déficitspersistentes 60,61,62,65. Embora a dose e o volume de injeção modulem a profundidade e a duração da vasoconstrição, a dosagem agressiva pode aumentar a variabilidade e a mortalidade, portanto a titulação e critérios pré-especificados de inclusão/exclusão são críticos para areprodutibilidade 62. Diferenças entre espécies e cepas também afetam a responsividade, com camundongos frequentemente apresentando vasoconstrição atenuada em relação aos ratos, ressaltando a necessidade de calibração piloto e reporte transparente de coordenadas, dose/volume, anestesia/controle de temperatura e monitoramento fisiológico 20,59,60,66,67. Sempre que possível, a confirmação do fluxo (ou verificação padronizada baseada em imagem de lesões) fortalece a interpretabilidade e a comparabilidade de estudoscruzados 20,59,60,68.
As limitações refletem a fisiopatologia subjacente do modelo. ET-1 induz vasoespasmo em vez de trombose intraluminal e, portanto, não captura oclusão causada por coágulos, resposta trombolítica ou recanalização mediada pordispositivo 20,59,60. A difusão peptídica pode contribuir para vasoconstrição fora do alvo e efeitos não isquêmicos, e o território isquêmico resultante pode apresentar uma penumbra restrita ou atípica em comparação com a oclusão embolica de grandesvasos 20,37,59,60. Em conjunto, o ET-1 está melhor posicionado para estudos mecanicistas e voltados para reabilitação que exigem lesões corticais ou profundas anatomicamente específicas (incluindo lesão predominante de substância branca), sendo menos adequado para estudos focados em biologia de coágulos, trombolise ou reperfusão endovascular. Quando combinado com monitoramento rigoroso e relatórios transparentes alinhados aos princípios STAIR/ARRIVE, o ET-1 permanece uma plataforma valiosa para modelar fenótipos relevantes para doenças de pequenos vasos e recuperação específica decircuitos 20,60,61,64.
Isquemia global/Hipóxia-isquemia
Modelos de isquemia global investigam lesões cerebrais resultantes de hipoperfusão sistêmica ou privação de oxigênio e são fundamentais para estudos de encefalopatia pós-parada cardíaca e HIE neonatal. Dentro do cenário dos modelos de AVC, sua característica definidora é um insulto isquêmico de cérebro inteiro (ou predominante no cérebro anterior) com reperfusão, tornando-os mais adequados para questões de vulnerabilidade neuronal seletiva, lesão global por reperfusão e neuroproteção em nível sistêmico (por exemplo, manejo direcionado da temperatura), em vez da biologia de oclusão específica de vasos grandes em território. Em roedores adultos, a isquemia transitória do cérebro anterior é comumente induzida por paradigmas de oclusão vertebral/carótida ou por oclusão carotídea combinada com hipotensão controlada, que produz morte neuronal tardia no CA1 do hipocampo e outras regiões vulneráveis, e recapitula características-chave da lesão por parada cardíaca ereperfusão 8,69,70,71,72 . Adaptações em camundongos da isquemia do cérebro anterior e protocolos padronizados melhoraram a viabilidade e o monitoramento em pequenosanimais 73,74,75. Como a anatomia colateral molda fortemente os padrões de lesão, a seleção de espécies e de decepções não é uma mera escolha logística, mas um determinante da distribuição e reprodutibilidade daslesões 74,76. Para lesão perinatal, o paradigma de Rice–Vannucci (ligadura unilateral da carótida seguida de hipóxia sistêmica no início da vida pós-natal) continua sendo o modelo de pequeno animal mais amplamente utilizado para HIE neonatal e apoia estudos mecanicistas e intervencionistas em estágiosde desenvolvimento 18,77,78.
Os aprimoramentos metodológicos ampliaram a versatilidade e o rigor ao enfatizar o controle fisiológico e leituras padronizadas em detrimento da variação procedimental. Em isquemia global adulta, a consistência na duração da isquemia, alvos de pressão arterial, controle de temperatura e verificação da hipoperfusão cerebral (baseada em fluxo ou eletrofisiologia) reduz a variabilidade e amortalidade 8,70,75. Modelos de parada cardíaca/reanimação cardiopulmonar (CA/RCP) introduzem intervalos definidos de fluxo zero e baixo fluxo para interrogar a fisiopatologia pós-parada e a neuroproteção baseada em temperatura, e abordagens simplificadas de indução reduziram barreiras técnicas emcamundongos 79,80,81. Na HI neonatal, a gravidade da lesão é geralmente determinada pela intensidade da hipóxia e pela duração da exposição (com controle cuidadoso da temperatura), permitindo o estudo sistemático da vulnerabilidade da substância branca, inflamação e trajetórias neurocomportamentais de longo prazo que estejam alinhadas com os desfechos clinicamente relevantes daHIE 77,78.
Limitações refletem tanto a biologia quanto a técnica. A mortalidade pode ser substancial em CA/RCP severa ou isquemia global prolongada, e a topografia da lesão varia conforme a anatomia colateral, fisiologia sistêmica, anestesia e controle de temperatura 8,71,72,73,74,75,76. Assim, estudos globais de isquemia e HI neonatal são particularmente sensíveis à deriva metodológica entre laboratórios, reforçando a necessidade de alvos fisiológicos pré-especificados, monitoramento padronizado e relatórios transparentes. Por design, esses modelos carecem de biologia de trombos de artérias grandes e, portanto, não são adequados para avaliar trombólise ou recanalização mediada por dispositivos; em vez disso, elas estão melhor alinhadas com estudos mecanicistas de lesão por reperfusão e vulnerabilidade seletiva, e com intervenções como hipotermia/manejo direcionado de temperatura em encefalopatia pós-parada e HIE neonatal, onde a hipotermia permanece um padrão clínico para casos moderado-grave81,82. Em resumo, isquemia global e paradigmas de IC neonatal complementam modelos focais de LVO e embolo ao abordar cenários distintos e clinicamente importantes que, de outra forma, seriam pouco capturados em preparações para AVC baseadas em território.
Modelos de AVC hemorrágico
O AVC hemorrágico abrange ICH, SAH e hemorragia epidural (EDH, menos estudada em pesquisas sobre AVC), que apresentam desafios biológicos e translacionalistas distintos em comparação ao AVC isquêmico, incluindo efeito de massa relacionado a hematomas, toxicidade de produtos sanguíneos e lesão inflamatória secundária. ICH e SAH, portanto, representam o foco principal da modelagem hemorrágica pré-clínica.
Modelos de hemorragia intracerebral
Entre os paradigmas do AVC hemorrágico, os modelos de ICH são centrais para dissecar formação/expansão de hematomas, efeito de massa, edema peri-hematomal e neurotoxicidade derivada do sangue. Assim, a decisão de desenho mais importante é se o estudo visa modelar um coágulo de volume fixo, sangramento progressivo ou uma via específica ligada à coagulação. As duas preparações de força são (i) injeção de sangue autólogo, que introduz estereotaxicamente sangue total — mais comumente no estriado — para gerar um hematoma que ocupa espaço, e (ii) injeção de colagênase bacteriana, que degrada enzimaticamente a lâmina basal microvascular para provocar sangramento progressivo que captura melhor o crescimento dinâmico dohematoma 14,15,83 . A injeção sanguínea autóloga é tecnicamente acessível e oferece controle direto do volume e da composição do hemama, tornando-a bem alinhada com questões centradas em efeito de massa, carga de coágulos e lesão secundária causada por produtossanguíneos 84,85,86. Em contraste, os modelos de colagenase aproximam melhor o sangramento contínuo e o edema em evolução, que são clinicamente relevantes para a expansão do hematoma e as cascatas de lesões secundárias, mas o componente enzimático pode introduzir confundidos (proteólise matricial e perturbação exagerada da BBB) e pode amplificar inflamação e mortalidade de forma dependente dadose 14,15,83,87,88,89.
Uma terceira abordagem, mais reducionista, é a injeção de trombona, que provoca de forma confiável edema, ativação microglial e sinalização do receptor ativado por protease (PAR); é bem adequado para sondar vias ligadas à coagulação, mas não reproduz ruptura vascular, mecânica dos hematomas ou dinâmica de expansão e, portanto, tem fidelidade limitada a ICHespontânea 90,91. Nos modelos de CHIC, a patologia e os resultados dependem da localização e da carga da hemorragia e de como a lesão secundária é capturada ao longo dotempo 15,85,86,87,88. Orientações contemporâneas, portanto, enfatizam o alinhamento a priori do modelo e do ponto final — por exemplo: injeção autóloga de sangue para efeito de massa e toxicidade de produtos sanguíneos; colagênase para expansão do hematoma e evolução do edema; e trombona para sinalização PAR/coagulação — juntamente com relatórios alinhados ao ARRIVE/STAIR para melhorar rigor e reprodutibilidade 83,89,92.
Nenhum modelo ICH único recapitula todo o espectro humano. Sangue autólogo não apresenta ruptura vascular contínua e pode apresentar reabsorção variável de coágulos; a colagênase pode sobressaltar a lesão enzimática; e a trombina isola um único mediador. No entanto, quando rigorosamente padronizados — e combinados com desfechos apropriados (edema, toxicidade por ferro/hemoglobina-heme, neuroinflamação, déficits funcionais) — esses paradigmas complementares fornecem plataformas robustas para descoberta mecanicista e testes pré-clínicos de agentes hemostáticos, quelação de ferro, estratégias antiedema e intervençõesneurorestauradoras 93.
Modelos de hemorragia subaracnoide
A pesquisa pré-clínica em SAH baseia-se em três paradigmas principais de roedores que equilibram validade do construto, viabilidade técnica e reprodutibilidade dos resultados. Um ponto de partida prático é a questão biológica dominante — EBI após ruptura versus vasospasmo/isquemia cerebral retardada (DCI) causado por exposição ao sangue — porque nenhum modelo único captura de forma ótima ambos. A EVP utiliza um filamento intraluminal para romper uma artéria intracraniana, produzindo um aumento abrupto da pressão intracraniana (ICP), uma queda acentuada no fluxo sanguíneo cerebral (CBF), coágulo cisternal basal difuso e alta mortalidade precoce — características que mais se assemelham à ruptura aneurismática e à EBI nospacientes 16,17. Assim, a EVP está melhor posicionada para mecanismos de ruptura proximal (crise ICP/CBF, componentes globais de isquemia, neuroinflamação aguda), reconhecendo maior variabilidade na carga de hemorragias e na sobrevivência precoce. A variabilidade do resultado surge de diferenças na profundidade da perfuração, geometria da ponta do filamento, alvo vascular e controle fisiológico; A classificação de gravidade e a confirmação padronizada da carga de hemorragia (por exemplo, pontuação de coágulos em cisterna basal e escalas baseadas em imagens) melhoram a interpretabilidade e apoiam análises a jusante do vasoespasmo eDCI 94,95.
Em contraste, os modelos de injeção de sangue priorizam a exposição controlada ao sangue subaracnoideo. A injeção de sangue Cisterna magna (CM) proporciona simplicidade técnica e alta reprodutibilidade ao fornecer um volume definido de sangue autólogo no espaço subaracnoideo, facilitando investigações controladas de neurotoxicidade por produtos sanguíneos, inflamação e estreitamento de artérias grandes; no entanto, carece de dinâmica de ruptura e fisiologiaEBI 96,97. A injeção de cisterna prequiasmática (incluindo variantes modernas de camundongos com injeção dupla) oferece uma opção intermediária que deposita coágulos ao redor do círculo de Willis e circulação anterior com mortalidade controlável e vasoespasmo consistente, embora ainda omita o evento de ruptura96,97. Assim, os paradigmas de MC e prequiasmático são mais úteis quando a sinalização vasospasm/DCI, produtos de degradação do sangue e trajetórias inflamatórias são os principais critérios, enquanto a EVP é preferida quando o realismo de ruptura e o EBI agudo são centrais.
Em diferentes paradigmas, as melhores práticas contemporâneas enfatizam o controle fisiológico e a verificação de desfechos, em vez de variantes procedimentais incrementais: controle perioperatório de temperatura e pressão arterial, monitoramento de CBF/ICP quando possível, e confirmação baseada em imagem da localização e carga da hemorragia para reduzir a classificaçãoincorreta 17,98. Diante dos desafios translacionais da área, incorporar desfechos multimodais e longitudinais (recuperação comportamental, marcadores de imagem, estreitamento vascular e leituras inflamatórias) pode alinhar melhor o trabalho pré-clínico de SAH com resultados clinicamente significativos. Refinamentos procedurais que estabilizam a gravidade da lesão (por exemplo, abordagens padronizadas de perfuração e desenho consciente da tensão/sexo) podem reduzir a mortalidade precoce e melhorar a comparabilidade entrelaboratórios 17,99. Modelos de animais grandes continuam sendo valiosos para testes de dispositivos e desfechos angiográficos de vasoespasmo, mas são usados seletivamente devido ao custo eà ética 100. No geral, a EVP captura a ruptura aneurismática e a EBI aguda de forma mais direta, enquanto as injeções de MC e prequiasmáticas fornecem plataformas controladas de exposição ao sangue para estudos focados em vasoespasmo/DCI; em todos os casos, a classificação de severidade rigorosamente padronizada e o relato transparente são essenciais para reduzir as lacunas translacionalistas, especialmente para a biologia DCI e os resultados de longo prazo.
Modelos de hemorragia epidural
Modelos de EDH são raramente usados em pesquisas sobre AVC porque a EDH é predominantemente traumática e não espontânea; no entanto, eles fornecem plataformas controladas experimentalmente para estudar lesões de massa ocupantes do espaço, acoplamento ICP–pressão de perfusão cerebral (CPP) e estratégias de monitoramento/evacuação que se sobrepõem ao manejo de cuidados críticos relevantes para lesões cerebrais hemorrágicas graves. Duas abordagens principais são comumente usadas. Primeiro, a expansão epidural por balão utiliza um balão epidural que é inflado incrementalmente para alcançar níveis pré-especificados de ICP, permitindo uma titulação altamente controlável e reprodutível do efeito de massa e facilitando desfechos fisiológicos e de imagempadronizados 101,102. Segundo, a injeção autóloga de sangue introduz um volume definido de sangue fresco no espaço epidural para formar um hematoma, incorporando biomecânica de coágulos e sinais secundários de lesão relacionados ao sangue, mas tipicamente com maior variabilidade na geometria do hematoma e nas trajetórias daICP 103,104. Adaptações em grandes animais — mais recentemente um modelo EDH suíno que reflete a progressão clínica e facilita testes de dispositivos translacionais — ampliam a compatibilidade com ensaios de neuromonitoramento e evacuação guiadapor imagem 105.
O principal equilíbrio é o que se observa em vários paradigmas hemorrágicos: controle versus realismo biológico. A expansão por balão oferece uma repetibilidade incomparável para estudar a dinâmica ICP/CPP e o momento da descompressão, mas carece do ambiente hemostático e inflamatório associado ao sangue real, enquanto modelos EDH por injeção de sangue capturam efeitos relacionados a coágulos, sacrificando estabilidade e precisão 101,102,103,104,105. Assim, as revisões contemporâneas geralmente posicionam os paradigmas da EDH como ferramentas para interrogar a fisiopatologia da lesão em massa, calibração de neuromonitoramento e cronologia cirúrgica, em vez de mecanismos específicos do AVC cerebrovascularespontâneo 106. Terapêuticas emergentes (por exemplo, anticorpos monoclonais anti-HMGB1) foram exploradas na EDH de ratos, ressaltando a utilidade para testar intervenções anti-inflamatórias sob condições definidas de efeitode massa 107. No geral, os modelos EDH têm relevância translacional limitada para AVC em si, mas continuam úteis para questões centradas em hematomas extraaxiais que ocupam espaço, fisiologia ICP-CPP e estratégias cirúrgicas/de monitoramento.
Modelos de condição especial
Além dos paradigmas clássicos isquêmicos e hemorrágicos, vários modelos de condição especial abordam cenários clinicamente importantes e menos comuns em doenças cerebrovasculares. Esses modelos são mais valiosos quando a questão clínica não é o tamanho do infarto territorial, mas sim a evolução da lesão vascular (aneurisma/MAV), hipoperfusão crônica e lesão da substância branca, vulnerabilidade no desenvolvimento ou sequelas pós-AVC — frequentemente exigindo desfechos longitudinais e multimodais.
Indução de aneurisma cerebral
Modelos de aneurisma intracraniano (IA) tipicamente combinam estímulos hemodinâmicos e de enfraquecimento da parede — mais frequentemente hipertensão farmacológica com elastase estereotáxica entregue à cisterna basal ou círculo de Willis — para induzir a iniciação de aneurisma e, em algumas variantes, ruptura; Abordagens relacionadas adicionam alteração unilateral do fluxo carotídeo ou ligações carotídea–ramo para aumentar a tensão de cisalhamento daparede 108,109,110,111,112. Conceitualmente, esses paradigmas estão melhor posicionados para estudos mecanicistas de formação/instabilidade de aneurismas (inflamação, remodelação da matriz extracelular) e para avaliação pré-clínica de estratégias endovasculares ou anti-inflamatórias usando leituras de imagem longitudinais. Como a ruptura é variável e sensível à fisiologia de fundo, métricas padronizadas de gravidade e acompanhamento baseado em imagens são fundamentais para a interpretabilidade e a comparação entre estudos.
Modelos de malformações arteriovenosas
Os modelos de malformação arteriovenosa cerebral (bAVM) se dividem em duas grandes famílias com forças distintas. Paradigmas genéticos/angiogênicos eliminam Alk1 ou Eng no endotélio e aplicam VEGF focal para desencadear a formação de nidus e manobras de alto fluxo que recapitulam muitas características humanas; Sistemas induzíveis/localizados mais recentes melhoram a sobrevivência e o controle de lesões para estudoslongitudinais 113,114,115,116. Construtos cirúrgicos de derivação/anastomose (artéria a veia) continuam úteis onde o teste de anatomia ou dispositivo é prioridade, embora com menor validade de construto para patogênese espontânea da BAVM. Portanto, modelos genéticos/angiogênicos são preferidos para questões de patobiologia e terapia médica, enquanto modelos shunt são os mais adequados para avaliação de fluxos de trabalho/dispositivos e estudos hemodinâmicos controlados.
Hiperfusão crônica
Modelos crônicos de hipoperfusão cerebral, usados para estudar a VCI subcortical e a lesão da substância branca, incluem estenose bilateral da CCA (BCAS) em camundongos, oclusão/estenose bilateral da carótida em ratos e abordagens de estenose assistida por dispositivo ou balão em espécies maiores. O BCAS produz de forma confiável rarefação progressiva da substância branca, gliose e déficits executivos/de memória de trabalho; Variantes assimétricas ou de baixo custo do BCAS melhoram a compatibilidade da ressonância magnética e a titulação de gravidade 117.118.119.120.121. Adaptações em animais grandes permitem monitoramento invasivo e imagens de estilo clínico, mas exigem padronização contínua da gravidade da estenose, dos desfechos longitudinais e das práticas de relatório.
AVC do desenvolvimento
Modelos de AVC no desenvolvimento abordam a vulnerabilidade única do cérebro imaturo e as trajetórias distintas de lesão e recuperação. O paradigma neonatal de HI de Rice–Vannucci continua sendo o principal animal de batalha em roedores e apoia estudos mecanicistas e intervencionistas em diferentes estágios do desenvolvimento; modelos complementares neonatais de HI em animais grandes (por exemplo, leitão) oferecem anatomia girocefálica, neurofisiologia clinicamente relevante (incluindo convulsões) e compatibilidade com imagens longitudinais, apoiando a avaliação translacional da hipotermia terapêutica e estratégiasauxiliares 77,122,123. Nesse contexto, desfechos neurocomportamentais de longo prazo e marcos do desenvolvimento são pontos finais essenciais, não complementos opcionais.
Complicações pós-AVC
As complicações pós-AVC são modeladas para refletir desfechos a longo prazo além do infarto agudo. A epilepsia pós-AVC foi reproduzida após isquemia focal (por exemplo, MCAO, fototrombose) com atividade epileptiforme tardia e leituras de biomarcadores; a depressão pós-AVC é frequentemente modelada combinando MCAO com estresse crônico para aumentar a validade facial; Paradigmas de disfagia pós-AVC aproveitam lesões corticais/tronco encefálicos focais com ensaios quantitativos de deglutição; e redes subjacentes ao comprometimento cognitivo pós-AVC são cada vez mais avaliadas com os desfechos multimodais de comportamento e sistemas de neurociência 124,125,126,127,128. Sua principal força é a relevância para os desfechos (recuperação funcional e sintomas crônicos), enquanto sua principal limitação é a heterogeneidade e sensibilidade a fatores de fundo (idade, sexo, exposição ao estresse, estado imunológico e cognição basal), o que complica a padronização. Consequentemente, esses modelos se beneficiam da fenotipagem longitudinal e multimodal (comportamento, imagem, eletrofisiologia e marcadores inflamatórios) e da comunicação transparente dos critérios de inclusão e da perda de dados. De forma mais ampla, incorporar envelhecimento, sexo como variável biológica e contextos enriquecidos em comorbidades pode melhorar a fidelidade translacional para sequelas pós-AVC, especialmente quando interações imuno-cérebro e doenças sistêmicas moldam trajetórias de recuperação.
Modelos de primatas de grandes animais e não humanos
Embora os paradigmas dos roedores dominem a pesquisa pré-clínica sobre AVC, modelos de grandes animais e NHP são essenciais para a transição com a prática clínica. Cães, porcos e ovelhas oferecem cérebros girocefálicos, maior teor de substância branca, vasos em escala humana e compatibilidade com ressonância magnética/tomografia computarizada clínica, angiografia e fluxos de trabalho endovasculares — características que permitem modelagem realista de LVO e testesde dispositivos 43.129.130. Na prática, animais grandes são mais úteis para validação em estágio avançado, viabilidade de cateter/dispositivo e fisiologia peri-procedimental clinicamente realista, em vez de triagem precoce de mecanismo. Em ovelhas, a oclusão permanente ou transitória de MCA reproduzível pode ser produzida por exposição microcirúrgica com aplicação de clipe ou coagulação, permitindo neuroimagem longitudinal, monitoramento de PCI e avaliação de edemamaligno 131,132,133,134. Modelos suínos utilizam cada vez mais abordagens minimamente invasivas ou endovasculares para recapitular assinaturas de imagem clínica e facilitar estudos de terapia intra-arterial, abordando limitações históricas impostas pela rete mirabile 37,43,134,135. Grandes animais também apoiam paradigmas hemorrágicos em contextos anatomicamente relevantes; por exemplo, o modelo SAH de dupla hemorragia canina continua sendo um verdadeiro cavalo de batalha para vasoespasmo atrasado e trabalhos de biomarcadores baseados emimagem 136.
Modelos de NHP (macacos, babuínos) fornecem a correspondência anatômica, fisiológica, imunogenômica e comportamental mais próxima dos humanos. MCAO endovascular reversível ou permanente, embolização autologóloga-coágulo e infarto cortical direcionado foram padronizados com ressonância magnética multimodal, proporcionando dinâmicas de difusão-perfusão clinicamente familiares e possibilitando o estudo de desfechos complexos como controle motor fino, reorganização de redes e cognição superior 137,138,139,140. Estudos recentes de NHP integram neuroimagem, comportamento quantitativo e proteômica sérica, e revelam remodelação em redes mesoscale após AVC — resultados difíceis de capturar fora dos sistemasprimatas 139.140. Essas forças, no entanto, vêm com restrições: custo, disponibilidade de colônias e rigorosa supervisão ética/regulatória (3Rs, refinamento da anestesia/analgesia e justificativa do valor translacional) normalmente reservam o trabalho com NHP e grandes animais para validação em estágio avançado, eficácia comparativa e otimização de dispositivos/procedimentos, em vez de triagem precoce por mecanismos141.142. Em resumo, quando usados de forma criteriosa e relatados rigorosamente, modelos de grandes animais e NHP funcionam como uma ponte translacional crítica que liga descobertas de roedores a intervenções em AVChumano 43.129.130.
Controle variável e qualidade metodológica
Os desfechos no AVC experimental são criticamente influenciados por variáveis biológicas que refletem a heterogeneidade clínica. Idade, sexo, tensão e comorbidades comuns (por exemplo, hipertensão, diabetes, dislipidemia, exposição ao tabagismo) alteram a anatomia cerebrovascular, o tônus inflamatório e a tolerância isquêmica, alterando assim o tamanho do infarto, edema, transformação hemorrágica e trajetórias derecuperação 34,143,144. Diferenças dependentes da tensão no círculo de Willis e colateralização introduzem variância sistemática mesmo sob protocolospadronizados 34. Como esses fatores influenciam não apenas a lesão aguda, mas também a recuperação longitudinal, eles devem ser tratados como variáveis de projeto e não como explicações post hoc. O sexo é um grande modificador ao longo da vida; Mulheres e homens idosos apresentam respostas imunes e de barreira distintas após AVC, apoiando a inclusão rotineira de ambos os sexos e análises específicas por sexo consistentes com a política SABV doNIH 144.145. Sempre que possível, desenhos fatoriais ou estratificados e estratégias de covariáveis pré-especificadas podem melhorar a validade externa e esclarecer a modificaçãode efeito 143.
O rigor metodológico deve seguir as orientações contemporâneas (ARRIVE 2.0, STAIR, SRRR). Os elementos centrais incluem randomização, ocultação de alocação, avaliação cega de resultados, critérios pré-especificados de inclusão/exclusão e cálculos justificados de tamanho da amostra/análises de potência; a falha nesses domínios infla o tamanho dos efeitos e mina a reprodutibilidade 146.147.148. Para apoiar a síntese e tradução entre estudos, o relatório deve priorizar parâmetros críticos para a decisão — por exemplo, tempo/duração da indução da lesão, alvos e desvios fisiológicos, atrito e exclusões, e critérios primários pré-especificados — juntamente com documentação transparente das escolhas analíticas. A validação multimodelo e, quando possível, a replicação entre laboratórios fornecem um teste prático de resistência para robustez antes da escalada doensaio clínico 24.148.
O cuidado perioperatório é uma fonte importante de variação. O monitoramento contínuo da temperatura com controle por realimentação é essencial para evitar hipotermia/hipertermia inadvertida, que confunde métricas e comportamentos doinfarto 149. Regimes anestésicos podem trazer efeitos neurovasculares intrínsecos (por exemplo, proteção cerebral mediada por isoflurano ou mudanças hemodinâmicas); Os protocolos devem padronizar agente, dose, tempo e ventilação/oxigenação, justificandodesvios 150,151. O monitoramento fisiológico dos gases sanguíneos, pressão arterial, glicose e rCBF é incentivado; a hiperglicemia agrava o infarto e o vazamento de BBB e deve ser prevenida ou considerada analiticamente 152,153,154. Analgesia humanitária é obrigatória; Como os analgésicos podem modular o tom inflamatório, os pesquisadores devem relatar explicitamente a escolha e o momento do medicamento e considerar verificações-piloto para a neutralidade do modelo151.155.
Por fim, a seleção de resultados deve privilegiar a recuperação clinicamente interpretável junto com métricas teciduais. Uma bateria em etapas que abrange domínios sensorimotores, cognitivos/afetivos quando relevante e pontos de tempo longitudinais reflete melhor os desfechos clínicos e as recomendações do SRRR 148.156.157. Cada vez mais, a fenotipagem multimodal (baterias comportamentais combinadas com imagem, eletrofisiologia e biomarcadores inflamatórios/vasculares) fornece uma estrutura de endpoint mais mecanicamente ancorada e alinhada traducionalmente do que o volume do infarto isoladamente. Sempre que possível, estudos pré-clínicos multicêntricos e desfechos centrais harmonizados (com SOPs compartilhados e análise central cega) podem melhorar ainda mais a reprodutibilidade e elevar o teto para a tradução clínica 24.158.159.
Relevância translacional e diretrizes
A persistente lacuna entre laboratório e leito no AVC impulsionou estruturas de consenso que combinam rigor metodológico com alinhamento translacional. A iniciativa STAIR (atualização abrangente mais recente: STAIR XI) prioriza estudos dose-resposta e de janela temporal terapêutica, inclusão de isquemia permanente e transitória com paradigmas de reperfusão, replicação multi-espécie/multi-modelo e—criticamente—desfechos funcionais de longo prazo como principais critérios para espelhar ensaiosclínicos 24. O ARRIVE 2.0 complementa o STAIR especificando padrões de projeto e relatórios que reduzem o viés e melhoram a reprodutibilidade (justificativa do tamanho da amostra, randomização, cegamento, transparência estatística, critérios pré-especificados de inclusão/exclusão)146. As recomendações do SRRR enfatizam ainda mais resultados orientados para a recuperação e avaliações harmonizadas que podem ser mapeadas para a função clínica 148,156,157. Coletivamente, esses arcabouços convergem em uma lógica translacional prática: pré-especificar o que significa sucesso, testar a robustez entre condições clínicas plausíveis e relatar de forma a permitir replicação e meta-síntese. Apesar do progresso, auditorias indicam adesão variável em toda a literatura, motivando o pré-registro explícito do protocolo e a divulgação transparente dos achados negativos para conter o viésde publicação 147.154.
A relevância clínica melhora quando coortes pré-clínicas modelam as realidades dos pacientes. As prioridades incluem a incorporação sistemática do envelhecimento, hipertensão, diabetes/disfunção metabólica e sexo como variável biológica — cada uma moldando a fisiologia cerebrovascular, a evolução do infarto, as interações imuno-cérebro e a resposta aotratamento 34,143,144. Em vez de tratar desenhos enriquecidos com comorbidades como complementos opcionais, os pipelines translacionais podem usar validação em etapas: começar com coortes controladas para clareza mecanicista, depois escalar para coortes envelhecidas/comórbidas e de ambos os sexos para avaliar a modificação do efeito e a segurança. As vias translacionais também se beneficiam da transição entre espécies: roedores para descoberta mecanicista e triagem precoce; grandes animais (por exemplo, suínos, ovinos) para anatomia girocefálica, vasculatura em escala humana e fluxos de trabalho intervencionistas; e NHP para comportamento de ordem superior e recuperação em nível de rede, tipicamente reservado para validação em estágio tardio e otimização de dispositivos/procedimentos, dado o custo e ética 37,43,129,138,140.
A padronização dos endpoints multimodais fortalece o alinhamento com os ensaios clínicos. Combinar neuroimagem (por exemplo, estrutural/DTI, perfusão/difusão, fMRI), neurocomportamento quantitativo e histopatologia — idealmente dentro de redes pré-clínicas multicêntricas — permite decisões robustas de go/no-go antes dos primeiros estudos emhumanos 24,148,156,157,158,159 . Conjuntos harmonizados de desfechos centrais e SOPs compartilhados podem reduzir a flexibilidade interpretativa e possibilitar a comparabilidade entre laboratórios, especialmente quando combinados com análise cega. Desenhos multicêntricos randomizados e cegos em animais já demonstraram seu valor em testes de estresse em terapias candidatas e na exposição de efeitos específicos de laboratório que estudos monocêntricos podem deixarpassar em 158.159. Na prática, a adesão a STAIR/ARRIVE/SRRR, modelagem deliberada de idade/sexo/comorbidade, seleção de modelos com correspondência de cenários e endpoints multimodais centrados em funções juntos fornecem uma rota credível para reduzir a falha translacional em estágio tardio.
Desafios e direções futuras
Apesar de décadas de aprimoramento, os modelos pré-clínicos de AVC ainda enfrentam três limitações estruturais que atenuam o impacto translacional: (i) heterogeneidade e reprodutibilidade, (ii) submodelagem da complexidade clínica e (iii) desfechos de curto prazo, centrados no tecido. A variação interlaboratorial surge da expertise cirúrgica, escolha de cepa, técnica de oclusão, cuidados perioperatórios e leituras de resultados; mesmo dentro de paradigmas amplamente utilizados, como o MCAO de filamentos, pequenas diferenças procedurais interagem com a anatomia colateral para produzir distribuições de lesões materialmente diferentes, atrito e efeitos do tratamento, complicando a replicação multicêntrica e as decisões de ir/não ir 34.146.147.154,158. A complexidade clínica permanece sub-representada porque a maioria dos estudos se baseia em roedores jovens que, de outra forma, são saudáveis; ainda assim, envelhecimento, hipertensão, diabetes/disfunção metabólica e sexo moldam a fisiologia cerebrovascular, as interações imuno-cérebro e a resposta ao tratamento. Essas variáveis ainda são modeladas de forma inconsistente, diminuindo a validade externaem 24.146.158. Por fim, os desfechos frequentemente enfatizam métricas agudas de lesões em detrimento de recuperação funcional de meses, resposta à reabilitação e sequelas neuropsiquiátricas, em contraste com os ensaiosclínicos 24.146.158. Em conjunto, o desafio central do campo não é a ausência de modelos, mas sim a ausência de pipelines de validação alinhados a cenários e alinhados a endpoints.
Padronização e harmonização continuam sendo prioridades. Estruturas de consenso (ARRIVE 2.0; ESCADA XI; orientação emergente PRISM multicêntrica) exigem randomização, ocultação de alocação, avaliação cega, justificativa a priori do tamanho da amostra, relato transparente dos critérios de inclusão/exclusão, endpoints pré-especificados e replicação cruzada/entre laboratórios — práticas que reduzem tamanhos inflacionados dos efeitos e facilitam a tradução credível 24.146.147.158. Um próximo passo prático é a adoção mais ampla de elementos de dados comuns harmonizados e conjuntos de resultados centrais, permitindo síntese entre estudos e reduzindo a flexibilidade interpretativa. Consórcios pré-clínicos multicêntricos e elementos de dados comuns são cada vez mais defendidos para testar a robustez antes dos estudos de primeiro em humanos158.
Tecnologias emergentes fornecem rotas credíveis para lidar com as restrições acima quando integradas a estratégias de validação coerentes. Primeiro, modelos genéticos e humanizados enriquecidos em comorbidades podem melhorar a validade do construto para classes terapêuticas específicas. Abordagens de edição genética permitem a modelagem do risco vascular e da biologia das doenças de pequenos vasos (por exemplo, NOTCH3; COL4A1/A2), e sistemas imunológicos humanizados podem apoiar a avaliação mecanicista de intervenções imunomoduladoras invivo 34,160,161,162,163,164,165,166. Segundo, sistemas experimentais derivados do ser humano podem servir como pontes de tradução escaláveis, não como substitutas. Organoides cerebrais vascularizados, plataformas microfisiológicas e preparações organotípicas/ex vivo submetidas à privação de oxigênio–glicose permitem a interrogação e a triagem entre células humanas; Quando usados bidirecionalmente com modelos in vivo, eles podem confirmar mecanismos conservados e reduzir riscos que não se generalizam entre os sistemas 161,162,163. Terceiro, abordagens multi-ômicas e de biologia de sistemas — particularmente o perfil entre espécies ancorado em coortes de pacientes — podem identificar programas conservados de reparação de lesões e biomarcadores candidatos que conectam melhor os resultados em animais aos fenótiposclínicos 167. Quarto, os métodos de IA/ML estão cada vez mais práticos em pipelines pré-clínicos, permitindo quantificação comportamental automatizada, leituras de imagem harmonizadas e previsão de resultados funcionais, reduzindo assim o ruído de medição e suportando endpoints longitudinais maisricos 168.169.170. De forma crítica, essas ferramentas só agregam valor translacional quando combinadas com endpoints pré-especificados e pipelines padronizados de aquisição/análise.
Ética e os 3Rs (Substituição, Redução, Refinamento) continuam sendo fundamentais. A substituição por meio de organoides, sistemas microfisiológicos e modelos in silico pode triagem dos candidatos antes dos testes in vivo ; A redução e o refinamento por meio de analgesia/anestesia otimizada, homeostase guiada por telemetria e monitoramento padronizado melhoram o bem-estar e a qualidade dos dados. Operacionalizar os 3Rs deve ser visto como uma estratégia rigorosa, além de uma obrigação ética, pois o bem-estar melhorado frequentemente reduz a variância e a rotatividade.
O progresso dependerá de roteiros integrados, multimodelos, multiespécies e multimodais. Um pipeline pragmático é a validação em etapas: descoberta e mecanismo em coortes controladas de roedores; replicação em modelos complementares (por exemplo, isquemia focal controlada mais realismo tromboembólico, ou ICH de volume fixo mais ICH propensa à expansão); escalada para coortes idosas/comórbidas e de ambos os sexos; e pontes direcionadas em grandes animais e, quando justificado, NHPs para realismo clínico de fluxo de trabalho/dispositivo e endpoints de recuperação de ordem superior. Sistemas paralelos de célula humana (organoides/fatias), seleção de alvos ancorada em ômics e análise de resultados assistida por IA podem fornecer profundidade mecanicista e riqueza de endpoints em todas as etapas. Combinada com rigor alinhado ao ARRIVE/STAIR e lógica explícita de seleção de modelos (Tabela 1), essa estratégia escalonada e adaptada a cenários oferece um caminho crível para reduzir a lacuna translacional e acelerar terapias eficazes para AVC.
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Nenhum modelo animal isolado pode recapitular toda a complexidade e heterogeneidade do AVC humano. Em vez disso, cada paradigma oferece trade-offs distintos entre validade do construto, reprodutibilidade, viabilidade e ônus ético. Assim, o princípio central é a seleção de modelos alinhada a cenários e ao desfecho final: os pesquisadores devem partir do cenário clínico e do desfecho primário (lesão tecidular aguda, biologia da reperfusão, expansão/toxicidade do hematoma, vasoespasmo/DCI o...
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Os autores declaram que não têm conflito de interesses.
Esse trabalho foi apoiado pela Fundação Nacional de Ciências Naturais da China (Nº 82260246), pelo Financiamento Especial para o Treinamento de Talentos de Alta Tecnologia em Saúde na Província de Yunnan (Nº L-2025004) e pelo Financiamento Especial para o Projeto de Equipe de Talentos do Segundo Hospital Afiliado da Universidade Médica de Kunming (Nº RCTDXS-202307).
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