Summary

Oclusión de la DA activada a distancia mediante un catéter de balón en ratones que respiran espontáneamente

Published: March 22, 2024
doi:

Summary

Este artículo presenta una técnica única de tórax cerrado para inducir la lesión miocárdica por isquemia-reperfusión (IRI) en ratones. El método presentado permite a los ratones respirar espontáneamente mientras inducen isquemia miocárdica a distancia. Esto proporciona acceso al animal para estudiar los procesos dinámicos de isquemia y reperfusión in situ y en tiempo real a través de imágenes no invasivas.

Abstract

El infarto agudo de miocardio (IAM) es una afección cardiovascular prevalente y de alta mortalidad. A pesar de los avances en las estrategias de revascularización para el IAM, con frecuencia conduce a una lesión por isquemia-reperfusión miocárdica (IRI), que amplifica el daño cardíaco. Los modelos murinos sirven como herramientas vitales para investigar tanto la lesión aguda como la remodelación crónica del miocardio in vivo. Este estudio presenta una técnica única de tórax cerrado para inducir a distancia la IRI miocárdica en ratones, lo que permite la investigación de la fase muy temprana de la oclusión y la reperfusión utilizando imágenes in vivo como la resonancia magnética o la PET. El protocolo utiliza un método de oclusión remota, lo que permite un control preciso sobre el inicio de la isquemia después del cierre del tórax. Reduce el trauma quirúrgico, permite la respiración espontánea y mejora la consistencia experimental. Lo que distingue a esta técnica es su potencial para la obtención simultánea de imágenes no invasivas, como la ecografía y la resonancia magnética (RM), durante los eventos de oclusión y reperfusión. Ofrece una oportunidad única para analizar las respuestas de los tejidos casi en tiempo real, proporcionando información crítica sobre los procesos durante la isquemia y la reperfusión. Se llevaron a cabo pruebas sistemáticas exhaustivas de este enfoque innovador, midiendo los marcadores de necrosis cardíaca para el infarto, evaluando el área en riesgo mediante resonancia magnética con contraste y tiñendo los infartos en la etapa de maduración de la cicatriz. A través de estas investigaciones, se hizo hincapié en el valor de la herramienta propuesta para avanzar en los enfoques de investigación de la lesión por isquemia-reperfusión miocárdica y acelerar el desarrollo de intervenciones específicas. En este trabajo se presentan los resultados preliminares que demuestran la viabilidad de combinar el innovador protocolo experimental propuesto con técnicas de imagen no invasivas. Estos resultados iniciales resaltan el beneficio de utilizar la cuna animal especialmente diseñada para inducir isquemia miocárdica de forma remota mientras se realizan simultáneamente resonancias magnéticas.

Introduction

El infarto agudo de miocardio (IAM), una enfermedad cardiovascular prevalente a nivel mundial, se asocia a altas tasas de mortalidad y morbilidad1. A pesar de los avances tecnológicos que permitieron estrategias de revascularización tempranas y efectivas para los pacientes con IAM, los pacientes aún experimentan lesión por isquemia-reperfusión miocárdica (IRI) después de estas intervenciones2. Por lo tanto, es crucial comprender los mecanismos fundamentales y formular enfoques para mitigar la IRI. La IRI representa un estado fisiopatológico complejo que involucra una multitud de procesos biológicos intrincados. Estos abarcan la muerte celular regulada, las respuestas al estrés oxidativo, la inflamación, la cicatrización de heridas, la fibrosis y la remodelación ventricular. Los modelos animales, como los ratones, han sido de gran importancia para la investigación del IRI y se emplean ampliamente debido a su rentabilidad, su rápida reproducción y la gran cantidad de información mecanicista de los modelos transgénicos3.

Este protocolo presenta una técnica innovadora para inducir IRI de forma remota en ratones que respiran espontáneamente con el tórax cerrado, imitando más de cerca la patología humana. La oclusión remota se logró mediante la utilización de un catéter balón colocado a una distancia del miocardio para ocluir la arteria descendente anterior (DA) izquierda. Este enfoque ofrece un acceso continuo al corazón latiendo en los momentos exactos de la oclusión y la reperfusión, lo que facilita las modalidades de imágenes simultáneas, incluidas las ecografías o las imágenes por resonancia magnética (RM). Estos métodos no invasivos podrían proporcionar información crucial sobre las respuestas de los tejidos antes, durante y después de los eventos de oclusión y reperfusión.

Existen diversas técnicas quirúrgicas para inducir IRI en modelos murinos. El trauma quirúrgico derivado de la toracotomía en modelos de ligadura coronaria a tórax abierto desencadena una respuesta inmune que impacta en diversos mecanismos asociados con la isquemia y la reperfusión. La activación del sistema inmunitario innato tiene el potencial de influir en la extensión del infarto de miocardio4. La técnica adaptada propuesta proporciona un enfoque potencial para explorar el pre y postacondicionamiento miocárdico y posiblemente reducir el impacto de la respuesta inmune innata al trauma quirúrgico en estudios murinos de IRI al minimizar el período de tiempo de tórax abierto a un máximo de 5 minutos. Además, la técnica recientemente desarrollada también podría contribuir a reducir las secuelas proinflamatorias causadas por la lesión pulmonar inducida por el ventilador5. Sin embargo, los efectos combinados de este nuevo método de tórax cerrado requerirían una investigación más profunda.

La validación exhaustiva de la técnica propuesta se realizó comparándola con el método tradicional, que consiste en exponer la DA mediante disección torácica quirúrgica y oclusión inducida por ligadura durante 30 min. Se compararon los resultados de ambas técnicas, que incluyeron mediciones de troponina que reflejaban el tamaño del infarto cardíaco, evaluaciones del área en riesgo mediante resonancia magnética con realce de contraste de gadolinio, tinción histológica de cloruro de trifenil tetrazolio (TTC) y la determinación del tamaño final de las cicatrices mediante tinción Sirius Red (SR). El resultado demuestra la robustez y eficacia del enfoque propuesto para estudiar la lesión por isquemia-reperfusión en modelos murinos.

Protocol

Este protocolo animal fue aprobado y está de acuerdo con las pautas y regulaciones establecidas por el Comité de Ética para la Experimentación Animal (ECD) de la Universidad Católica de Lovaina. Todas las políticas desarrolladas por el DIT local siguen la normativa de la Unión Europea relativa al bienestar de los animales de laboratorio, tal y como se declara en la Directiva 2010/63/UE. Todas las pruebas que se describen a continuación se han realizado en ratones machos C57BL/6 d…

Representative Results

La validación de la capacidad de inducir isquemia se ha realizado mediante cuatro pruebas: tinción con cloruro de trifenilo tetrazolio (TTC) y Sirius Red (SR), medición de troponina I cardíaca y resonancia magnética con realce tardío de gadolinio (LGE). La significación estadística se evaluó mediante la prueba no paramétrica de Mann-Whitney, considerando el tamaño limitado de la muestra. Se atribuyó significación estadística a p < 0,05. …

Discussion

La novedosa técnica de oclusión remota introducida en este estudio ofrece una plataforma única para avanzar en la investigación en el campo del modelado de lesiones por isquemia-reperfusión al evitar la necesidad de manipulación directa del vaso durante la cirugía inicial y permitir la obtención simultánea de imágenes multimodales del miocardio reperfundido temprano. La caracterización exhaustiva, que incluye mediciones de troponina-I, resonancia magnética con contraste LGE, …

Divulgaciones

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Los experimentos se llevaron a cabo en el Centro de Imágenes Moleculares de Pequeños Animales (MoSAIC) de la KU Leuven. Los autores desean expresar su agradecimiento a Katarzyna Błażejczyk por su asistencia técnica. La investigación fue apoyada por becas de investigación de KU Leuven (C14/20/095) y la Fundación de Investigación – Flandes (FWO G0A7722N). M. Algoet cuenta con el apoyo de la Fundación de Investigación Beca Flandes (FWO 11A2423N).

Materials

2-0 silk suture Sharpoint Products DC-2515N
5-0 polypropylene suture Ethicon 8710H
7-0 polypropylene suture Ethicon 8206H
ACCLARENT Balloon Inflation Device Johnson&Johnson MedTech BID30
Acepromazine Kela
BD Vialon 18 G BD 381347
BD Vialon 20 G BD 381334
Betadine Solution Purdue Pharma 25655-41-8
Buprenorphine (Buprenex Injectable) Reckitt Benkiser Healthcare NDC 12496-0757-1
Carp Zoom Styl Knijplood 2.1 g (lead fishing weights) Visdeal.nl
Dumont #3 Forceps Fine Science Tools 11231-30
Dumont #5 Forceps Fine Science Tools 11251-30
Fine Scissors Fine Science Tools 14040-10
Fucidine gel Leo Pharma
Isoflurane Abbott NDC 5260-04-05
KD Mouse/Rat Eye Speculum World Precision Instruments 501897
KD mouse/rat eye speculum World Precision Instruments 501897
Ketamine Dechra
Light source Zeiss KL 1500 LCD
MRI system  Bruker BioSpin, Ettlingen, Germany BioSpec 70/30
NatriumChloride 0.9% Baxter
Nocturnal Infrared Heat Lamp Zoo Med Laboratories, Inc. RS-75
ParaVision software  Bruker BioSpin version 6.0.1 
polyethylene tubing PE-10 SAI Infusion technologies PE-10
polyethylene tubing PE-50 SAI Infusion technologies PE-50
remote IRI tool (PMMA) homemade
Rodent Surgical Monitor Indus instruments
Segment v4.0 Medviso, segment.heiberg.se R12067
Self-gated gradient echo sequence  Bruker BioSpin, Ettlingen, Germany IntraGate, ParaVision 6.0.1
Slim Elongated Needle Holder Fine Science Tools 12005-15
Sure-Seal Mouse/Rat Induction Chamber World Precision Instruments EZ-178
Tubing Connectors, Poly, Y Shape Westlab 072025-0001
Ultraverse 035 PTA Dilatation Catheter: 5mm x 40mm, 17 ATM RBP balloon on 130 cm long catheter Bard Peripheral Vascular, Inc. 00801741092671
Veet (depilatory creme) Reckitt Benkiser Healthcare
Ventilator, MiniVent Model 845 Hugo Sachs 73-0043
Vidisic BAUSCH & LOMB PHARMA 685313
Xylazine Bayer

Referencias

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Citar este artículo
Algoet, M., Pusovnik, M., Gillijns, H., Mestdagh, S., Billiau, J., Artoos, I., Gsell, W., Janssens, S. P., Himmelreich, U., Oosterlinck, W. Remotely Triggered LAD Occlusion Using a Balloon Catheter in Spontaneously Breathing Mice. J. Vis. Exp. (205), e66386, doi:10.3791/66386 (2024).

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