Summary

Un modelo de quemaduras porcinas para investigar el proceso de curación en heridas por quemaduras de múltiples profundidades

Published: February 23, 2024
doi:

Summary

Este protocolo describe un modelo reproducible de heridas por quemaduras de múltiples profundidades en un minicerdo de Yucatán.

Abstract

La cicatrización de heridas por quemaduras es un proceso complejo y largo. A pesar de la amplia experiencia, los cirujanos plásticos y los equipos especializados en los centros de quemados aún enfrentan desafíos significativos. Entre estos desafíos, la extensión del tejido blando quemado puede evolucionar en la fase temprana, creando un delicado equilibrio entre los tratamientos conservadores y la eliminación del tejido necrosante. Las quemaduras térmicas son el tipo más común y la profundidad de combustión varía en función de múltiples parámetros, como la temperatura y el tiempo de exposición. La profundidad de combustión también varía con el tiempo, y el agravamiento secundario de la “zona de sombra” sigue siendo un fenómeno poco comprendido. En respuesta a estos desafíos, se han estudiado varios tratamientos innovadores, y hay más en la fase inicial de desarrollo. Las nanopartículas en los apósitos modernos para heridas y la piel artificial son ejemplos de estas terapias modernas que aún se están evaluando. En conjunto, tanto el diagnóstico de quemaduras como los tratamientos de quemaduras necesitan avances sustanciales, y los equipos de investigación necesitan un modelo fiable y relevante para probar nuevas herramientas y terapias. Entre los modelos animales, los cerdos son los más relevantes debido a sus fuertes similitudes en la estructura de la piel con los humanos. Más específicamente, los minicerdos de Yucatán muestran características interesantes como la pigmentación de la melanina y el crecimiento lento, lo que permite estudiar fototipos altos y la curación a largo plazo. Este artículo tiene como objetivo describir un protocolo confiable y reproducible para estudiar las heridas por quemaduras multiprofundas en minicerdos de Yucatán, que permita el seguimiento a largo plazo y proporcione un modelo relevante para el diagnóstico y los estudios terapéuticos.

Introduction

Las quemaduras son un importante problema de salud pública y afectan a más de 480,000 pacientes en los EE. UU. cada año, según el Repositorio Nacional de Quemaduras 1,2. Esto lleva a más de 50.000 hospitalizaciones anuales por casos complejos no mortales que requieren atención en profundidad2. Además, las quemaduras son una causa fundamental de mortalidad y morbilidad militar y son responsables del 10% al 30% de las bajas militares 3,4. El tratamiento de las quemaduras se ha mantenido casi sin cambios durante mucho tiempo, a pesar de sus inmensos y diversos impactos en los pacientes, que van desde los físicos hasta los psicológicos y emocionales5.

El diagnóstico inicial y la evaluación de las lesiones por quemaduras conducen a una clasificación basal según el tipo de quemaduras (primera, segunda y tercera) o la profundidad del tejido afectado (quemaduras superficiales, de espesor parcial y profundas)6,7,8. Las quemaduras de espesor parcial (de primer y segundo grado) afectan a la epidermis y a diferentes profundidades de la dermis (dermis superficial o profunda, es decir, quemaduras superficiales y profundas de segundo grado)9. En particular, el daño a los apéndices en la dermis profunda excluye la posibilidad de reepitelización del epitelio anexial10. Por definición, las quemaduras de espesor total alcanzan la grasa subcutánea, la fascia y/o el músculo subyacente (quemaduras de tercer grado) y, a veces, el hueso (también conocidas como quemaduras de cuarto grado)11,12.

Después de la hospitalización, los pacientes quemados reciben cuidados especiales que involucran una estrategia que consiste en un delicado equilibrio entre el desbridamiento y la preservación del tejido. El tejido blando dañado y/o infectado secundariamente necesita ser extirpado progresivamente hasta quedar expuesto al tejido sano, permitiendo el uso de apósitos e injertos de piel específicos para mejorar el proceso de cicatrización 13,14,15,16. Sin embargo, se requiere precaución durante la cirugía para evitar la extirpación involuntaria del tejido en proceso de curación y reducir las complicaciones para una recuperación óptima. Biológicamente, las quemaduras exhiben un área necrótica central rodeada por una zona de “sombra” o “estasis”, lo que indica una isquemia potencialmente reversible. Esta área puede deteriorarse, dando lugar a una zona de necrosis extendida, o curarse invirtiendo el proceso apoptótico17,18. Esta gravedad variable de las quemaduras presenta desafíos para que los cirujanos evalúen con precisión, lo que complica el equilibrio entre los tratamientos conservadores y la extirpación quirúrgica19. Hasta la fecha, no se dispone de ninguna herramienta eficaz para ayudar a caracterizar esta “zona de sombra” que precede a la conversión de la grabación. El desarrollo de este tipo de herramientas es crucial para optimizar este delicado equilibrio.

Se han probado varios tratamientos para ayudar a disminuir la conversión de quemaduras secundarias. Sin embargo, actualmente no hay ninguna terapia específica disponible en la clínica18. Otros ejemplos de avances en el tratamiento de quemaduras incluyen el desarrollo de apósitos modernos para heridas y nanomateriales20,21, la ingeniería tisular de la piel22,23 y nuevos enfoques de cultivo epidérmico24,25. Además, la cirugía reconstructiva moderna y los colgajos fasciocutáneos han mejorado el manejo de las secuelas a largo plazo, en particular las contracturas por quemaduras después de la cicatrización patológica de las áreas de pliegues26,27. Estos avances ofrecen perspectivas prometedoras para los pacientes quemados, mejorando sus estrategias de tratamiento y su calidad de vida, pero los resultados recientes muestran que el impacto funcional sigue siendo sustancial, tanto en la esfera física como en la psicológica28. En conjunto, la demanda de avances innovadores tanto en el diagnóstico como en el tratamiento de quemaduras es sustancial.

En general, muchos enfoques tienen como objetivo mejorar el diagnóstico, el manejo y el tratamiento de los casos complejos de quemaduras, y los investigadores necesitan un modelo reproducible y relevante para probar estos nuevos enfoques. Debido a su complejidad biológica, que involucra varios órganos y reacciones sistémicas, ningún modelo in vitro demostró ser relevante para estudiar el proceso de la herida por quemadura29. Los modelos de roedores han mostrado grandes discrepancias con los humanos debido a las grandes diferencias en la biología, la arquitectura de la piel, la elasticidad y la falta de adherencia a las estructuras subyacentes29. En contraste, el modelo porcino ha demostrado ser relevante debido a la similitud estructural de la piel porcina con la piel humana 30,31,32. Se presenta con una vascularización, composición de fibras elásticas y tiempo de renovación similares. Además, el folículo piloso y los anexos apocrinos permiten la reepitelización en isla, como se puede observar en las quemaduras clínicas superficiales 33,34. Más específicamente, los modelos de minicerdos de Yucatán proporcionan características interesantes, lo que los hace relevantes para el estudio de la piel pigmentada35 y los resultados a largo plazo con cambios físicos mínimos36.

El propósito de este artículo es describir un modelo confiable de quemaduras multigrado en cerdos de Yucatán, que permita el estudio de varias quemaduras de segundo y tercer grado sobre el mismo tema. Esto proporciona un modelo relevante y reproducible para estudiar las innovaciones diagnósticas y terapéuticas para el tratamiento de las quemaduras. Además, este modelo presenta diferentes tipos y gravedad de quemaduras, un seguimiento a largo plazo que permite el estudio de la contractura de las quemaduras y la cicatrización patológica, y el comportamiento diferencial de la piel pigmentada, que se sabe que tiene características específicas.

Protocol

Todo el trabajo con animales se realizó de acuerdo con la lista de verificación ARRIVE (Animal Research: Reporting In Vivo Experiments)37 y cumplió con el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales (IACUC) del Hospital General de Massachusetts bajo el protocolo #2021N000271. Se brindó un cuidado humanitario a los animales, siguiendo la Guía para el Cuidado y Uso de Animales de Laboratorio38. Para estos experimentos se utilizaro…

Representative Results

La Figura 2A, B muestra los resultados de múltiples quemaduras en el dorso de un minicerdo de Yucatán. Las heridas (I) y (VII) son heridas de control (37 °C). Heridas de segundo grado (II; III y VIII) se presentan con enrojecimiento intenso y ampollas. Por el contrario, las heridas de tercer grado (IV; V; y VI) son pálidos e indurados a la palpación. Cabe señalar que la herida VIII parece intermedia entre el segundo y el tercer grado: …

Discussion

La cicatrización de heridas después de lesiones por quemaduras es un proceso largo que puede durar hasta varios meses, con varias opciones de tratamiento y consideraciones para el cuidado del paciente 2,13. Para poder estudiarlo se necesita un modelo fiable y reproducible. Se han descrito varios modelos animales, incluyendo principalmente roedores 29,45,46 y cerdos

Divulgaciones

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Este trabajo contó con el generoso financiamiento de la Subvención de Investigación del Hospital Shriners para Niños S.N.T. Y.B. contó con el apoyo del Hospital Shriners para Niños. También agradecemos la financiación a S.N.T. del Instituto Nacional de Salud de EE. UU. (K99/R00 HL1431149; R01HL157803; R01DK134590, R24OD034189), la Asociación Americana del Corazón (18CDA34110049), la Beca Eleanor y Miles Shore de la Facultad de Medicina de Harvard, la Fundación de la Familia Polsky y el Premio Claflin Distinguished Scholar en nombre del Departamento de Cirugía de MGH y/o el Comité Ejecutivo de Investigación de MGH. Además, reconocemos el apoyo brindado por el Comité Ejecutivo de Investigación del Hospital General de Massachusetts para otorgar el premio del Fondo para el Descubrimiento Médico (FMD) a R.J. Por último, se agradece el apoyo de la “Fondation des Gueules Cassées” (Francia), la Universidad de Rennes (Francia), el CHU de Rennes (Francia) y la Sociedad Francesa de Cirugía Plástica a Y.B. Los autores agradecen al Laboratorio de Investigación de Cirugía Knight por su contribución y ayuda con la anestesia de los animales.

Materials

Adson tissue forceps Jarit 130-234
Aluminum beads Lab Armor 42370-002 Lab Armor Beads 
Buprenorphine hydrochloride Ranbaxy Pharmaceuticals NDC:12469-0757-01 Buprenex Injectable
Carprofen Pfizer NADA 141-199 Rymadyl 50mg/ml injectable 
Cylindric brass block Hand-made N/A Engineering drawing included in the manuscript
Dermographic pen McKesson Surgical Skin Marker Sterile
Disposable #15 surgical scalpels Medline MDS15315 Scalpel blades
Fentanyl patch Mylan NDC:60505-7082 Fentanyl Transdermal System
Isoflurane  Piramal NDC:66794-013-25 Isoflurane, USP
McPherson Bipolar coagulation forceps Bovie A842 Reusable, autoclavable
Miltex assorted biopsy punches (3,4 and 5 mm) Integra 33-38 Biopsy punches- size to adapt to the study
Non woven gauze Starryshine GZNW22 2 x 2" non woven 4 ply medical gauze pads
Povidone-Iodine Betadine NDC:0034-9200-88 Surgical scrub 7.5% 
Sterile isotonic sodium chloride solution 0.9% Aqualite System RL-2095 Sterile saline solution
Tattoo ink Spaulding & Rogers Black – 2 oz – #9053
Tattoo marker Spaulding & Rogers Special Electric Tattoo Marker
Tattoo needle Spaulding & Rogers 1310251 Tattoo 5 point needle
Tegaderm Transparent Film Dressing 3M 1.628 Large transparent adhesive dressing
Temperature-controlled hot plate Cole-Parmer 03407-11 StableTemp hot plate stirrer
Thermometer American Scientific U14295 Tube mercury thermometerr
Tiletamine and zolazepam hydrochloride Zoetis NDC:54771-9050 Telazol
Tincture of Benzoin Spray Smith&Nephew 407000 Adhesive layer spray
Triple Antibiotic ointment Fougera NDC 0168-0012-31 Triple antibiotic ointment
Tubular stockinette Medline NONNET02 Curad Medline Latex Free Elastic Nets
Warming blanket 3M Bair Hugger 750 warming unit
Xeroform Occlusive Gauze Strip Covidien 8884433301 Xeroform petrolatum wound dressings
Xylazine Vetone NDC:13985-704-10 AnaSed LA
Yucatàn minipigs (female, 30 kg) Sinclair Bio Resources N/A Full pigmentation 

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Berkane, Y., Jain, R., Ajenu, E. O., Shamlou, A. A., Nguyen, K., McCarthy, M., Uygun, B. E., Lellouch, A. G., Cetrulo Jr., C. L., Uygun, K., Randolph, M. A., Tessier, S. N. A Swine Burn Model for Investigating the Healing Process in Multiple Depth Burn Wounds. J. Vis. Exp. (204), e66362, doi:10.3791/66362 (2024).

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