Modelo Cirúrgico de Insuficiência Cardíaca com Fração de Ejeção Preservada em Miniporcos Tibetanos
18 de fevereiro de 2022
O presente protocolo descreve um procedimento passo a passo para estabelecer um modelo miniporco de insuficiência cardíaca com fração de ejeção preservada usando constrição da aorta descendente. Os métodos para avaliação da morfologia, histologia e função cardíaca desse modelo de doença também são apresentados.
Mais da metade dos casos de insuficiência cardíaca no mundo são classificados como insuficiência cardíaca com fração de ejeção sanguínea preservada ou ICFEP. Este vídeo apresenta um procedimento passo a passo para modelar miniporcos de ICFEP, bem como técnicas de ecocardiografia para avaliar a função cardíaca. Este modelo tem um único filtro predisponente.
Há constrição da aorta, sobrecarga pressórica induzida. Assim, o modelo é útil para estudar um determinado tipo de ICFEP. Além do planejamento da técnica cirúrgica por operação, o controle de qualidade animal e os cuidados com os animais no pós-operatório são etapas críticas.
Os exames bioquímicos e eletrocardiográficos auxiliam no monitoramento da saúde animal e alterações em sua estrutura e função. Xiaohui Li, cirurgião cardíaco clínico. Weijiang Tan, um cirurgião animal treinado.
Xiang Li, um anestesista treinado para esta operação. Shuang Chen, uma enfermeira treinada da sala de cirurgia. E Honghua Chen, enfermeira treinada da sala de cirurgia, demonstrará o procedimento.
Começar a aclimatar os animais à instalação por 14 dias antes da cirurgia. Preparar a sala cirúrgica e os aparelhos. Conter e colocar o miniporco na posição lateral direita na mesa cirúrgica.
Ligue o sistema de aquecimento para manter a temperatura corporal do animal. Realizar o ecocardiograma e coletar uma amostra de sangue de dois mililitros. Iniciar a ventilação a oito mililitros por quilograma de volume corrente e 30 respirações por minuto.
Estabelecer canulação intravenosa usando um cateter intravenoso periférico de uma veia auricular. Em seguida, conecte o animal a um monitor veterinário. Faça a barba na região torácica esquerda.
Aplicar iodo a 0,7% e álcool a 75% para preparar assepticamente a pele da escápula ao diafragma. Coloque campos estéreis sobre a área cirúrgica. Marque uma incisão de aproximadamente 15 centímetros ao longo do quarto espaço intercostal.
Em seguida, faça a incisão da pele usando eletrocautério. Abra o tórax usando uma combinação de cautério e dissecção romba do músculo e do tecido conjuntivo. Use um afastador de costelas para espalhar as costelas.
Localizar o segmento da aorta torácica descendente e determinar o local da constrição e usar duas suturas cirúrgicas OTT para contornar o segmento duas vezes. Configurar unidades de medição de pressão. Para determinar o grau de constrição, apertar a sutura cirúrgica ao redor do segmento da aorta descendente gradualmente para atingir o grau de constrição desejado.
Deixe as leituras de pressão estabilizarem por 20 minutos e aperte permanentemente os nós cirúrgicos. Use um dreno torácico de drenagem para evacuar o ar e o excesso de líquidos na cavidade torácica. Monitorar a presença de piscar os olhos e o movimento dos membros do animal.
Desconecte o ventilador, mas deixe o tubo endotraqueal e monitore a presença de respiração espontânea. Coloque o animal em uma unidade de retenção móvel com uma tampa de lona. Faça a barba no peito esquerdo do animal.
Coloque os dedos no centro esquerdo do tórax para sentir o pulso epical. Aplique o gel ultra-sônico na área circundante. Coloque o transdutor phased array do sistema de ultrassom no terceiro espaço intercostal.
Mova o transdutor para uma direção anterior ou posterior e ajuste o ângulo da incisura. Identificar átrios, ventrículos e aorta e registrar as imagens dos eixos longos perasternais dos modos B e M. Em seguida, na incidência paraesternal eixo curto, identifique o septo interventricular, a parede posterior do ventrículo esquerdo e o músculo papilar, e registre as imagens dos modos B e M.
Use a estação de trabalho fornecida pelo fabricante do sistema de ultrassom para avaliar a estrutura e a função cardíaca. A avaliação da estrutura e função cardíaca mostrou os registros exibidos no modo B e no modo M do eixo curto perasternal. A espessura do septo ventricular aumentou nos corações com constrição da aorta descendente, enquanto a espessura da parede posterior aumentou e diminuiu durante o período de observação, sugerindo o remodelamento hipertrófico no ventrículo esquerdo dos miniporcos de constrição da aorta descendente.
A dimensão interna do ventrículo esquerdo no final da diástole diminuiu nas semanas quatro e seis e aumentou gradualmente após a oitava semana, sugerindo que os ventrículos sofreram hipertrofia concêntrica antes da dilatação. A fração de ejeção do ventrículo esquerdo dos corações modelo foi mantida em mais de 50% durante as 12 semanas. Em comparação com os corações sham, observou-se aumento dos corações de constrição da aorta descendente.
O marcador de insuficiência cardíaca, troponina I cardíaca, foi significativamente maior nas semanas 4, 8 e 12 no grupo constrição da aorta descendente do que no grupo sham nos momentos correspondentes. Os cardiomiócitos nos átrios, ventriculares, septos e ventrículos apresentavam hipertrofia com pignose. As camadas musculares estavam reduzidas na valva endometrial e a hiperplasia endotelial vascular foi observada na aorta.
Além disso, a constrição da aorta descendente induziu extensa fibrose no miocárdio dos miniporcos, acompanhada de infiltração de células inflamatórias nos ventrículos esquerdos, átrio direito e paredes da aorta. Esse modelo é uma ferramenta poderosa para estudar dano tecidual, fibrose, inflamação e disfunção concêntrica na ICFEP induzida por sobrecarga pressórica.
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Visão Geral
Este protocolo descreve um método para estabelecer um modelo de suíno miniatura de insuficiência cardíaca com fração de ejeção preservada (HFpEF) por meio da constrição da aorta descendente. Detalha a avaliação da morfologia cardíaca, histologia e função neste modelo de doença.
Componentes Principais do Estudo
Área da Ciência
- Cardiologia
- Modelos Animais
- Pesquisa em Insuficiência Cardíaca
Contexto
- A FEpE responde por mais da metade dos casos de insuficiência cardíaca em todo o mundo.
- O modelo de miniporco é útil para estudar tipos específicos de FEpE.
- A constrição da aorta induz sobrecarga de pressão, simulando as condições de FEpE.
- A técnica cirúrgica adequada e os cuidados com o animal são essenciais para o sucesso do modelo.
Objetivo do Estudo
- Desenvolver um modelo confiável de minipig para pesquisa em HFpEF.
- Avaliar a função cardíaca utilizando técnicas de ecocardiografia.
- Fornecer uma estrutura para avaliação da morfologia e histologia cardíacas.
Métodos Utilizados
- Constricção da aorta descendente para induzir insuficiência cardíaca.
- Ecocardiografia para avaliação da função cardíaca.
- Avaliação da morfologia e histologia cardíacas.
- Cuidados pós-operatórios com animais e medidas de controle de qualidade.
Resultados Principais
- Estabelecimento bem-sucedido de um modelo de miniporco para DIcFE.
- Técnicas demonstradas para avaliação da função cardíaca.
- Conhecimentos sobre as alterações morfológicas e histológicas na DIcFE.
- Ênfase na importância da precisão cirúrgica e do bem-estar animal.
Conclusões
- O modelo de minipig é uma ferramenta valiosa para a pesquisa de HFpEF.
- A metodologia adequada garante resultados confiáveis em estudos cardíacos.
- Estudos futuros podem se basear neste modelo para explorar os mecanismos de HFpEF.
Perguntas Frequentes
Relevância Executiva para a Indústria
Modelos de grandes animais que recapitulam a insuficiência cardíaca com fração de ejeção preservada (HFpEF) são fundamentais para a pesquisa translacional e a avaliação pré-clínica de estratégias terapêuticas. O modelo de miniporco tibetano DAC permite a desmistificação mecanicista e a validação de alvos em um sistema fisiologicamente relevante, oferecendo confiança preditiva para o avanço da carteira de projetos. Este modelo aborda um ponto crítico no descobrimento de fármacos cardiovasculares ao conectar a descoberta inicial e a validação pré-clínica.
Aplicações Estratégicas em P&D de Biotecnologia e Farmacêuticos
Descoberta Inicial e Validação de Alvo
- Permite a investigação da fisiopatologia da ICpFE em um sistema de animal grande.
- Apoia a validação funcional de alvos por meio da indução controlada de sobrecarga de pressão.
- Facilita a desmistificação mecanicista ao modelar fibrose, inflamação e hipertrofia.
- Oferece uma plataforma para avaliar os fatores moleculares e celulares responsáveis pela doença.
Desenvolvimento de Triagem e Ensaios
- Estabelece um sistema in vivo reprodutível para o desenvolvimento de biomarcadores e ensaios funcionais subsequentes.
- Fornece saídas quantitativas ecocardiográficas e bioquímicas para padronização de ensaios.
- Permite a triagem de intervenções candidatas em um contexto relevante para a doença.
- Apóia a escalabilidade e a comparabilidade entre estudos por meio de protocolos cirúrgicos e de imagem padronizados.
Pesquisa Translacional e Pré-clínica
- Alinha-se com as características humanas da HFpEF, aprimorando a validação translacional de biomarcadores.
- Oferece continuidade desde a descoberta até a avaliação pré-clínica de eficácia e segurança.
- Permite decisões de avanço ajustadas ao risco com base em dados de animais de grande porte.
- Apoia a avaliação do remodelamento cardíaco e dos desfechos funcionais relevantes para a translação clínica.
Integração de Pipeline e Fluxo de Trabalho
Este modelo de HFpEF induzido por DAC se insere entre a fase inicial de descoberta e a validação pré-clínica do composto líder, permitindo testes de hipóteses e continuidade translacional para programas cardiovasculares.
- Biologia da Descoberta: Facilita a investigação baseada em hipóteses sobre o remodelamento cardíaco e disfunção induzidos por sobrecarga de pressão.
- Triagem: Fornece leituras ecocardiográficas e bioquímicas quantitativas para avaliação de candidatos.
- Análises: Permite comparação estatística da estrutura cardíaca, função e níveis de biomarcadores entre grupos experimentais.
- Pesquisa Translacional: Conecta estudos mecanicistas e testes de eficácia pré-clínicos em um modelo clinicamente relevante.
- Reutilização Empresarial: Oferece uma plataforma padronizada e reutilizável para pesquisa de alvos cardiovasculares e biomarcadores.
Impacto Operacional e Empresarial
- Valor Científico: Aumenta a confiança preditiva e reduz a ambiguidade mecanicista na pesquisa de HFpEF.
- Valor Operacional: Fornece dados reprodutíveis, escalonáveis e padronizados de animais de grande porte para equipes multifuncionais.
- Valor Estratégico: Melhora a qualidade das decisões de prosseguimento ou interrupção e a eficiência do capital em portfólios cardiovasculares.
- Impacto no Portfólio: Permite a priorização e o avanço ajustados ao risco de candidatos terapêuticos para HFpEF.
Considerações sobre a Implementação
- Requer experiência em cirurgia de grandes animais, ecocardiografia e cuidados pós-operatórios.
- Exige acesso a infraestrutura veterinária de monitoramento, imagem e análise bioquímica.
- Necessita padronização rigorosa entre equipes dos protocolos cirúrgicos e analíticos.
- A adaptação a outras espécies de grandes animais pode exigir otimização do protocolo.
- O modelo é específico para insuficiência cardíaca com fração de ejeção preservada induzida por sobrecarga de pressão e pode não capturar todos os subtipos da doença.
