Modelo Translacional em Coelhos de Estimulação Cardíaca Crônica

Apesar de suas limitações específicas, os modelos de pequenos mamíferos oferecem vantagens para a pesquisa clínica¹³. Com uma metodologia estabelecida, os modelos de estimulação cardíaca artificial podem fornecer uma plataforma ótima para a simulação de uma ampla gama de doenças cardiovasculares e estados patológicos circulatórios7,14 com necessidades de recursos significativamente menores em comparação com modelos animais de grande porte ou ensaios clínicos. Este trabalho apresenta um modelo inovador e minimamente invasivo de estimulação cardíaca artificial de longa duração em coelhos. Seguindo esse protocolo, é viável usar um sistema de marcapasso humano totalmente implantado e de tamanho normal, incluindo uma derivação de estimulação completa, em um modelo de pequenos mamíferos.

No momento do implante do marcapasso, conseguimos posicionar o eletrodo em uma localização estável e ótima no ápice do ventrículo direito em todos os animais. Os parâmetros de estimulação medida invasivamente estavam dentro dos padrões de normalidade, semelhantes aos valores comuns em experimentos com grandes animais ou medicina humana ^2,3. O potencial miocárdico médio medido de 6,5 mV ± 1,9 mV no ventrículo direito do coelho é claramente reconhecido por um marcapasso implantável padrão. O limiar máximo de estimulação medido foi de 2,5 V, com duração do estímulo de 0,4 ms, e a impedância permaneceu dentro da normalidade durante o seguimento. Em geral, eles representam parâmetros de estimulação ideais.

Durante o seguimento, os parâmetros de estimulação foram verificados de forma não invasiva por meio do interrogatório do marcapasso implantado, e esses parâmetros estão resumidos na Figura 7, Figura 9 e Tabela 1. O sensoriamento ventricular e a impedância do cabo-eletrodo não demonstraram alterações significativas ao longo de 6 meses. Apesar de uma tendência crescente na média do limiar de estimulação entre todos os sujeitos, não foram observadas mudanças significativas, permitindo que a estimulação fosse conduzida com segurança durante todo o estudo. A pequena flutuação nos parâmetros de estimulação pode ser atribuída à resposta inflamatória local ou fibrose e poderia ser atenuada com a utilização de materiais eluídos com esteroides. Para uso em estudos de estimulação de longo prazo, os parâmetros de estimulação devem ser monitorados e ajustados com frequência.

A análise sanguínea não sugeriu inflamação sistêmica ou anemia durante a primeira semana após o implante. A tendência de aumento da contagem de plaquetas antes do procedimento pode ser atribuída ao estresse agudo causado pelo manuseio e sedação dos animais, uma vez que os valores permaneceram estáveis durante o seguimento. Uma complicação temida do implante de marcapasso é a penetração do cabo-eletrodo. Especialmente com a fragilidade dos tecidos de pequenos mamíferos, deve-se suspeitar de penetração quando os parâmetros de estimulação mudam abruptamente, e deve-se ressaltar que o eletrodo deve sempre ser manipulado cuidadosamente em sua posição adequada. Uma imagem de raios-X pode confirmar a penetração do cabo-eletrodo. Uma infecção bacteriana aguda associada a dispositivos eletrônicos implantáveis cardíacos (CIED) é outra complicação potencialmente grave que contribui significativamente para as taxas de mortalidade e morbidade¹⁵. Assim, é extremamente importante estudar novos materiais, técnicas de estimulação e refinamentos de chumbo para reduzir as taxas de infecção e estender a durabilidade dos sistemas de estimulação. A metodologia apresentada fornece um modelo animal apropriado para essas pesquisas experimentais vitais.

induziram cardiomiopatia com insuficiência cardíaca progressiva utilizando eletrodos de estimulação atrial implantados cirurgicamente e um gerador de pulsos externo¹². Da mesma forma, Freeman e col. concluíram que a estimulação ventricular sustentada leva à depressão miocárdica em coelhos ao longo de 3-4 semanas¹¹. Devido à alta frequência cardíaca nativa de pequenos animais, o marca-passo deve ser capaz de frequências de estimulação em torno de 300-400 bpm para manter um ritmo completo. Como essas frequências de estimulação mais elevadas levam à insuficiência cardíaca progressiva ao longo de semanas^11,12, o modelo de leporina apresentado é ideal para o desenvolvimento e investigação da cardiomiopatia resultante. Devido ao seu tamanho, esses pequenos modelos são ideais para aplicações específicas, como a avaliação de alterações do tecido humoral ou miocárdico11,16. A ecocardiografia ainda pode ser utilizada para avaliar as dimensões e a contratilidade do coração de leporina^12,17. Em comparação, modelos animais maiores de insuficiência cardíaca apresentam outras vantagens, como a possibilidade de avaliação hemodinâmica invasiva detalhada, incluindo avaliações da circulação coronariana ou^{pressão-volume2}.

A seleção específica do modelo de leporina para estudos de estimulação foi baseada em suas múltiplas vantagens. Os coelhos toleram bem o procedimento, são um dos menores mamíferos a demonstrar a capacidade de receber um sistema de marcapasso do tamanho humano e requerem a implantação de menos recursos do que outros animais maiores. Alguns^autores18 acreditam que a fisiologia de pequenos mamíferos pode não refletir a do homem, mas verificamos que os parâmetros de estimulação observados nesses pequenos mamíferos são bastante semelhantes aos observados em humanos ou animais de grande porte1,2,3,19^, o que significa que podem ser prontamente utilizados para pesquisas translacionais.

Durante a colocação de chumbo e implante de marcapasso neste modelo de pequenos mamíferos, encontramos semelhanças com experimentos anteriores em modelos animais de grande porte, mas as diferenças significativas devem ser ressaltadas. Os tecidos leporinos são frágeis e as paredes vasculares e ventriculares são finas. A manipulação suave é necessária durante todo o procedimento; A ponta de chumbo deve ser sempre desapoiada pelo estilete e, portanto, flexível. Principalmente ao passar pelo anel tricúspide e posicionar a ponta do cabo-de-chumbo até o ápice do ventrículo direito, a manipulação deve ser realizada com extremo cuidado e sob orientação fluoroscópica para evitar lesões. O posicionamento da ponta em outros locais também deve ser possível. Testamos as posições do apêndice atrial direito e da via de saída ventricular com parâmetros periprocedimento ideais, mas a estabilidade do cabo-eletrodo pode ser limitada, e os dados atuais não podem dar suporte a locais alternativos de estimulação. A veia jugular externa do coelho é dimensionada adequadamente para a inserção de um único eletrodo de estimulação. Se a implantação de múltiplos eletrodos for pretendida, o uso de um animal maior pode ser aconselhado.

A fixação do cabo-eletrodo na trabeculação miocárdica foi realizada passivamente com silicone na ponta do cabo-eletrodo. Com base em nossa experiência, o uso de fixação ativa por hélice parafusada na fina camada miocárdica deve ser evitado para evitar lesão tecidual por tamponamento ou sangramento torácico. Apesar do pequeno tamanho do ventrículo direito do coelho, o par de eletrodos de estimulação espaçados em 25 mm permitiu configurações de sensoriamento e estimulação unipolar e bipolar (Figura 10). Isso pode oferecer versatilidade para estudos de estimulação cardíaca.

Devido à alta frequência cardíaca nativa de pequenos^mamíferos18, a estimulação contínua pode ser obtida pela programação personalizada do marca-passo implantável. Alternativamente, o método de simples modificação interna de um sistema de estimulação comum certificado por humanos pode ser usado para obter frequências de estimulação de alta velocidade, como descrito em detalhes anteriormente ^2,20. A perda de captura foi avaliada usando a função de estudo de estimulação não invasiva, que é uma abordagem única que permite o teste mesmo na condição de uma frequência cardíaca nativa elevada. Os parâmetros de estimulação relatados foram medidos regularmente. O marcapasso implantado foi capaz de registrar a sensibilidade dos potenciais miocárdicos e da impedância do eletrodo de forma automática e contínua, mas o limiar de estimulação teve que ser medido manualmente devido à alta frequência cardíaca nativa. Portanto, se a estimulação contínua for necessária, avaliações frequentes são recomendadas para evitar perda de captura.

Gutruf e col. relataram anteriormente o uso de marca-passos altamente miniaturizados, sem fio e sem bateria em modelos de pequenos^animais7. Em comparação com seus estudos, o implante de um marcapasso do tamanho humano descrito aqui representa uma abordagem diferente que fornece a possibilidade de testes de chumbo inovadores, tradução próxima para pesquisa clínica e aplicações mais amplas com materiais geralmente disponíveis. Zhou e col. apresentaram o desenvolvimento de um marcapasso cardíaco em miniatura projetado para ser implantado percutaneamente no coração fetal para tratamento do bloqueio atrioventricular. Relataram o uso de experimentos com coelhos adultos para confirmar a viabilidade de tal dispositivo⁹. Outros relataram anteriormente as vantagens da intubação com coelhos para procedimentos invasivos. Com base em nossa experiência, a abordagem de manter a respiração espontânea com máscara oronasal traz mais benefícios para procedimentos tão curtos, pois minimiza o risco de complicações causadas pela manipulação das vias aéreas. Além disso, lesões pulmonares por pressão também podem ser prevenidas.

Embora o protocolo do estudo tenha sido cuidadosamente elaborado e o número total de animais incluídos tenha sido adequado, várias limitações devem ser apontadas. O pequeno tamanho do ventrículo direito do coelho não permitiu a colocação de múltiplos cabos-eletrodos. Embora tenhamos tentado testar o posicionamento da ponta do cabo-eletrodo na via de saída do ventrículo direito, temos conhecimento limitado sobre sua estabilidade e esperamos que seja bastante limitado. A tendência de impedância de estimulação mostrou queda na primeira semana após a colocação do eletrodo. Isso pode ser devido à inflamação local e fibrose leve, mas logo depois, a impedância do chumbo foi restaurada e uma tendência de estabilidade foi mantida continuamente. Um sistema de estimulação unicameral foi utilizado neste estudo. Em estudos futuros, o avanço de um par de eletrodos de estimulação através da veia jugular unilateral também deve ser investigado. Embora isso não tenha sido testado neste estudo, acreditamos que um segundo eletrodo poderia ser introduzido e estabilizado no átrio direito.

Em geral, modelos animais de estimulação cardíaca têm inúmeras aplicações na pesquisa cardiovascular. Primeiro, a estimulação em altas frequências não fisiológicas por várias semanas leva à cardiomiopatia induzida por taquicardia, como previamente relatado, e permite o estudo da fisiopatologia e do tratamento da insuficiência cardíaca crônica2,3,11,12. Além disso, pesquisas sobre materiais e tecnologias refinadas podem utilizar o modelo de leporina apresentado, que poderia ser sugerido para estudos de estimulação de médio prazo. Até onde sabemos, este estudo é o primeiro a demonstrar os benefícios de um modelo de mamíferos tão pequenos para experimentos complexos de estimulação cardíaca^estimulada21. Em conclusão, com a metodologia descrita, um sistema de estimulação do tamanho humano pode ser implantado com sucesso em pequenos mamíferos, apesar da fragilidade tecidual e da anatomia delicada. Após o treinamento, essa técnica é facilmente reprodutível e fornece base para modelos de taquicardia cadenciada com amplas aplicações em pesquisa cardiovascular.