Infarto Agudo do Miocárdio em Ratos
16 de fevereiro de 2011
O modelo do rato de infarto agudo do miocárdio (IAM) é útil para estudar as consequências do enfarte do miocárdio sobre a função fisiológica e fisiopatológica cardíaca.
O objetivo geral deste procedimento é modelar o infarto agudo do miocárdio em ratos para o estudo dos mecanismos de sinalização cardíaca associados à resposta imediata do miocárdio à isquemia cardíaca, seguida pela lesão de reperfusão. Essas respostas incluem tamanho do infarto, área em risco e morte celular. O primeiro passo é expor o ventrículo esquerdo fazendo uma pequena incisão no quarto espaço intercostal do lado esquerdo do tórax e afastando as costelas após sua isolamento.
A artéria descendente anterior esquerda, ou DAE, é ligada temporariamente por 30 minutos após o período isquêmico. A ligadura da DAE é então liberada, permitindo a reperfusão cardíaca após um período de reperfusão de quatro horas. A DAE é ligada novamente antes que o coração seja removido e examinado quanto ao tamanho da área de miocárdio infartado, tanto na região em risco quanto naquela não em risco.
Por fim, os resultados da avaliação histológica do miocárdio infartado podem ser utilizados para explorar estratégias terapêuticas para o tratamento da insuficiência cardíaca. Esta técnica pode fornecer informações sobre os mecanismos de sinalização associados às respostas imediatas à isquemia, seguidas por lesões significativas, como tamanho do infarto, área em risco e morte celular.
Este modelo pode ser utilizado para avaliar novas estratégias terapêuticas para o tratamento da doença cardíaca isquêmica. O procedimento será demonstrado por um pesquisador sênior associado e X, um pesquisador pós-doutoral sênior do laboratório do Dr. Bradley McConnell do Departamento de Ciências Farmacológicas e Farmacêuticas da Universidade de Houston, membro institucional do Texas Medical Center. Antes de iniciar o procedimento cirúrgico, a superfície operatória deve ser desinfetada com etanol 70%.
Esterilize todos os instrumentos cirúrgicos com um esterilizador de contas quentes antes de cada cirurgia individual. Os instrumentos necessários incluem duas tesouras cirúrgicas, uma pinça, uma pinça curva, dois porta-agulhas e um retrator torácico. Ajuste a temperatura do sistema de manta homeotérmica para que mantenha a temperatura corporal do animal a 37 mais ou menos um grau Celsius.
O tamanho de um infarto depende da duração da oclusão, bem como da temperatura corporal. Tenha gaze de algodão e aplicadores prontamente disponíveis para controlar o sangramento. Apenas animais que passarem por um exame físico por inspeção visual, medição da frequência cardíaca, frequência respiratória, temperatura corporal e peso corporal são utilizados nestes estudos.
Registre o peso e as características de identificação dos animais saudáveis que serão submetidos à cirurgia no dia anterior ao procedimento. Administre uma dose de buprenorfina. Máscaras, jalecos e luvas devem ser usados durante todo o procedimento, e as luvas devem ser trocadas entre cirurgias individuais.
Para começar, anestesie uma rata e prepare o local cirúrgico raspando completamente os pelos das regiões do pescoço e do tórax. Desinfete as áreas depiladas com solução de Betadine, seguida por etanol 70%. Repita este procedimento três vezes.
Coloque o animal sobre um sistema de manta homeotérmica para a manutenção adequada da temperatura corporal. Deitado sobre o lado direito. Biselar as bordas de um tubo de polietileno facilita a inserção na laringe.
Insira o tubo endotraqueal com a ajuda de um microscópio estereoscópico cirúrgico. Manipule suavemente a língua conforme necessário e mantenha a traqueia em vista. Conecte o tubo endotraqueal a um ventilador que opere a 80 ciclos por minuto e um volume corrente de 1,2 mililitros por 100 gramas de peso corporal.
Uma vez alcançada a ventilação mecânica, coloque um campo estéril sobre o rato, deixando exposta apenas a área cirúrgica. Após estabelecer uma respiração estável, abra o tórax no quarto espaço intercostal esquerdo. Minimize o grau de corte no tecido para reduzir o risco de sangramento.
Posicione um afastador torácico no quarto espaço intercostal e afaste as costelas para expor o ventrículo esquerdo ou VE, tomando cuidado para não danificar o pulmão. Em seguida, abra o pericárdio, mantendo-o no lugar. Se possível, identifique a artéria descendente anterior esquerda proximal ou DA com o auxílio de um microscópio estereoscópico cirúrgico.
Transientemente, ligue ou amarre com um nó corrediço a ADA para induzir isquemia. Tendo o cuidado de não exteriorizar o coração propriamente dito. A ligação da ADA é confirmada pela observação do branqueamento do tecido miocárdico distal ao ponto de sutura, bem como pela disfunção da parede anterior durante o período isquêmico.
Após um período isquêmico de 30 minutos, inicie a reperfusão cardíaca cortando ou soltando a ligadura ao redor da ADA com tesoura microcirúrgica. A reperfusão é verificada pelo retorno da coloração vermelha ao tecido miocárdico e pela demonstração de alguma recuperação do movimento da parede anterior observada imediatamente após a liberação da ligadura da ADA. O procedimento é idêntico para ratos controle simulados, exceto pelo fato de que a ADA não é ligada de forma transitória.
Remova o afastador torácico e aproxime as costelas com um padrão de sutura interrompida. Uma vez fechadas as costelas, crie uma pressão negativa na cavidade torácica para garantir uma respiração adequada, aspirando o ar da cavidade torácica. Por fim, feche a pele com um padrão de sutura contínua. Após a cirurgia, coloque a rata em uma gaiola com um aquecedor e água, monitore a temperatura corporal com termômetro retal, a frequência respiratória por inspeção visual, a frequência cardíaca por palpação e sinais anormais de dor até que o animal consiga se locomover.
Deve-se administrar soro fisiológico estéril. Se forem observados sinais de desidratação, administre buprenorfina imediatamente após a cirurgia. Após um período de reperfusão de quatro horas, coloque o rato novamente anestesiado de volta na área cirúrgica.
Visualize o ventrículo esquerdo conforme demonstrado anteriormente e ligue a LADA pela segunda vez ou o nó corrediço pode ser reatado. Injete um mililitro de azul de Evans a 5% e solução salina na câmara ventricular direita e permita a perfusão por dois minutos. Após esse período, injete um mililitro de solução saturada de cloreto de potássio na câmara ventricular direita para interromper as batidas cardíacas, excise rapidamente o coração e o incorpore em solução salina tamponada com 2% de agar aquecida.
Uma vez que o ágar se solidifique à temperatura ambiente, corte o coração em seções de um a dois milímetros. Incube o miocárdio viável com cloreto de trien tetra oleína 2% ou TTC por 20 minutos e capture uma imagem de cada fatia visível. Abaixo, há uma imagem representativa do coração de rato.
Após quatro horas de reperfusão, a área em azul representa a região não ocluída ou não em risco com perfusão preservada. As áreas vermelhas indicam a região em risco de infarto, e as áreas branco-amareladas denotam o miocárdio infartado dentro da área em risco. Após assistir a este vídeo, você deverá ter uma boa compreensão de como realizar o infarto agudo do miocárdio em ratos e do modelo animal utilizado para simular a doença cardíaca isquêmica humana.
Este modelo pode ser utilizado para estudar as respostas imediatas à isquemia, seguidas por uma lesão de reperfusão que ocorre nas primeiras horas, como o tamanho do infarto, a área em risco e a morte celular. Conforme observado neste vídeo, boa sorte com seus experimentos.
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Visão Geral
Este artigo discute um modelo de rato de infarto agudo do miocárdio (IAM) para estudar as respostas cardíacas à isquemia e à lesão por reperfusão. O procedimento envolve a ligadura da artéria descendente anterior esquerda para simular um ataque cardíaco e avaliar a função cardíaca subsequente.
Principais Componentes do Estudo
Área da Ciência
- Cardiologia
- Patofisiologia
- Modelos Animais
Contexto
- O infarto agudo do miocárdio (AMI) afeta significativamente a função cardíaca.
- Compreender os mecanismos de isquemia e reperfusão é essencial para o desenvolvimento de tratamentos.
- O modelo de rato fornece informações sobre a fisiopatologia cardíaca.
- O tamanho do infarto e a morte celular são métricas fundamentais na avaliação dos danos cardíacos.
Objetivo do Estudo
- Modelar IAM em ratos para estudar mecanismos de sinalização cardíaca.
- Avaliar a resposta miocárdica imediata à isquemia.
- Avaliar os efeitos da lesão por reperfusão no tecido cardíaco.
Métodos Utilizados
- Incisão realizada no quarto espaço intercostal para expor o ventrículo esquerdo.
- Legadura da artéria descendente anterior esquerda (LAD) por 30 minutos.
- Soltura da legadura da LAD para permitir a reperfusão.
- Exame do coração para avaliação do tamanho do infarto e da área em risco após a excisão.
Resultados Principais
- O tamanho do infarto e a área em risco são medidos após a reperfusão.
- A morte celular é avaliada para compreender a extensão do dano miocárdico.
- O estudo fornece informações sobre os mecanismos de recuperação cardíaca.
- Os resultados contribuem para o entendimento da fisiopatologia do IAM.
Conclusões
- O modelo com rato simula eficazmente o IAM para fins de pesquisa.
- Os achados aprimoram a compreensão das respostas cardíacas à isquemia.
- Os conhecimentos obtidos podem orientar estratégias terapêuticas para o IAM.
Perguntas Frequentes
Relevância Executiva para a Indústria
O modelo de infarto agudo do miocárdio em rato permite a investigação mecanicista da lesão por isquemia-reperfusão, uma via crítica na progressão da insuficiência cardíaca. Este modelo apoia a validação de alvos ao associar medidas do tamanho do infarto e da área em risco a eventos de sinalização downstream. Ele fornece confiança preditiva para a avaliação de compostos cardioprotetores na descoberta pré-clínica.
Aplicações Estratégicas em P&D de Biotecnologia Farmacêutica
Descoberta Inicial e Validação de Alvo
- Valor Científico: Avalia hipóteses terapêuticas mediante a quantificação do tamanho do infarto e da área em risco após ligadura da artéria descendente anterior esquerda e reperfusão.
- Valor Operacional: Permite a redução de riscos biológicos por meio da mensuração padronizada da lesão miocárdica e das vias de morte celular.
- Valor Estratégico: Apoia a triagem de portfólios ao associar a redução do infarto à recuperação funcional em modelos de insuficiência cardíaca.
Desenvolvimento de Triagem e Ensaio
- Valor Científico: Prepara tecido cardíaco validado para avaliação posterior do tamanho do infarto utilizando coloração com azul de Evans e TTC.
- Valor Operacional: Garante a padronização do ensaio por meio da duração reprodutível da ligadura da artéria descendente anterior esquerda (LAD) e do tempo de reperfusão.
- Valor Estratégico: Permite a avaliação confiável de compostos ao fornecer leituras quantitativas da área de risco e do infarto.
Pesquisa Translacional e Pré-clínica
- Valor Científico: Modela o remodelamento cardíaco e a disfunção relevantes para doenças, refletindo a progressão da insuficiência cardíaca humana pós-IM.
- Valor Operacional: Apoia o alinhamento translacional de biomarcadores por meio de desfechos histopatológicos e funcionais.
- Valor Estratégico: Orienta decisões de avanço ajustadas ao risco, correlacionando o tamanho do infarto com os resultados do remodelamento ventricular.
Integração de Pipeline e Fluxo de Trabalho
O modelo de rato com IAM integra-se ao continuum de descoberta, desde a validação do alvo até a identificação de compostos promissores e os testes de eficácia pré-clínicos.
- Biologia da Descoberta: Apoia a verificação de hipóteses sobre alvos cardioprotetores mediante a medição do tamanho do infarto e da área em risco como principais parâmetros fisiopatológicos.
- Triagem: Garante prontidão para ensaios por meio de procedimentos padronizados de isquemia-reperfusão e coloração histológica quantitativa.
- Análises: Fornece medidas do tamanho do infarto, da área em risco e da morte celular para permitir análises comparativas entre diferentes condições experimentais.
- Pesquisa Translacional: Estabelece conexão com a continuidade pré-clínica ao modelar a dilatação ventricular esquerda e a hipertrofia observadas na insuficiência cardíaca humana pós-infarto do miocárdio.
- Reutilização Corporativa: Funciona como uma plataforma reutilizável para avaliação de múltiplas estratégias terapêuticas em programas de descoberta em cardiologia.
Impacto Operacional e Empresarial
- Valor Científico: Oferece confiança preditiva na validação de alvos ao reduzir a ambiguidade mecanicista nas vias de isquemia-reperfusão.
- Valor Operacional: Garante padronização, reprodutibilidade e escalabilidade em fluxos de trabalho cirúrgicos e histológicos.
- Valor Estratégico: Melhora as decisões de prosseguir ou interromper ao associar a redução do infarto à preservação funcional, reduzindo riscos biológicos em estágios avançados.
- Impacto no Portfólio: Permite a priorização ajustada ao risco com base na redução do tamanho do infarto e na modulação da área em risco.
Considerações sobre a Implementação
- Exige experiência em cirurgia cardíaca em roedores, ligadura microcirúrgica e técnicas de reperfusão.
- Depende de instrumentação que inclui microscópios cirúrgicos estereoscópicos, instrumentos microvasculares e plataformas com regulação de temperatura.
- Necessita padronização entre equipes quanto à duração da isquemia, ao tempo de reperfusão e aos protocolos de coloração entre as equipes de cirurgia e de histologia.
- Envolve considerações de adaptação ao transferir protocolos entre linhagens de ratos ou modelos com comorbidades (por exemplo, hipertensão, diabetes).
- Limitado pela variabilidade no tamanho do infarto devido a diferenças anatômicas nos ramificações da artéria descendente anterior esquerda (LAD) e à precisão cirúrgica.
