Un modello minimamente invasivo di stenosi aortica nei suini
Summary
Questo protocollo descrive una procedura chirurgica minimamente invasiva per il bendaggio aortico ascendente nei suini.
Abstract
I modelli animali di insufficienza cardiaca di grandi dimensioni svolgono un ruolo essenziale nello sviluppo di nuovi interventi terapeutici a causa delle loro dimensioni e somiglianze fisiologiche con gli esseri umani. Gli sforzi sono stati dedicati alla creazione di un modello di insufficienza cardiaca indotta da sovraccarico di pressione e di bande aortiche ascendenti mentre sono ancora sovracoronariche e non una perfetta imitazione della stenosi aortica negli esseri umani, molto simile alla condizione umana.
Lo scopo di questo studio è quello di dimostrare un approccio minimamente invasivo per indurre un sovraccarico di pressione ventricolare sinistra mediante il posizionamento di una fascia aortica, calibrata con precisione con sensori di pressione ad alta fedeltà introdotti per via percutanea. Questo metodo rappresenta un perfezionamento della procedura chirurgica (3R), con conseguente gradiente transstenotico omogeneo e riduzione della variabilità intragruppo. Inoltre, consente un recupero rapido e senza incidenti degli animali, portando a tassi di mortalità minimi. Durante lo studio, gli animali sono stati seguiti fino a 2 mesi dopo l’intervento chirurgico, utilizzando l’ecocardiografia transtoracica e l’analisi del loop pressione-volume. Tuttavia, se lo si desidera, è possibile ottenere periodi di follow-up più lunghi. Questo modello animale di grandi dimensioni si rivela prezioso per testare nuovi farmaci, in particolare quelli che prendono di mira l’ipertrofia e le alterazioni strutturali e funzionali associate al sovraccarico di pressione ventricolare sinistra.
Introduction
L’insufficienza cardiaca (HF) è una malattia potenzialmente letale che colpisce milioni di persone in tutto il mondo, causando importanti impatti sociali ed economici1. Una delle sue eziologie significative è la malattia della valvola aortica o stenosi aortica (AS). La stenosi aortica è più diffusa in età avanzata e si classifica come la seconda lesione valvolare più comune negli Stati Uniti. Anche la mortalità correlata all’AS è aumentata in Europa, in particolare nei paesi che non hanno accesso allerecenti procedure interventistiche. Data la complessità dello scompenso cardiaco e la scarsità di innovazioni terapeutiche, vi è un urgente bisogno di modelli animali affidabili in grado di replicare la condizione umana e facilitare la sperimentazione dinuovi interventi. Mentre i modelli di roditori sono più numerosi dei modelli animali di grandi dimensioni, questi ultimi offrono diversi vantaggi grazie alle loro dimensioni e somiglianze fisiologiche, consentendo di testare le dosi di farmaci e i dispositivi medici destinati all’uso umano.
Lo scopo di questo metodo è quello di stabilire un modello riproducibile di bande aortiche ascendenti (AAB) applicabile alla maggior parte delle specie animali di grandi dimensioni utilizzate nella ricerca biomedica. In questo studio, la procedura è dimostrata nei suini utilizzando un approccio minimamente invasivo, aderendo ai principi delle 3R (sostituzione, riduzione e raffinamento4). Questo approccio garantisce la creazione di un gradiente di pressione accurato, con conseguente elevata riproducibilità (riducendo potenzialmente il numero di animali richiesti). Inoltre, la piccola incisione chirurgica (2-3 cm) riduce al minimo l’insulto chirurgico, migliorando il benessere dell’animale rispetto ad approcci più aggressivi come la sternotomia e le toracotomiepiù grandi 5 (affinamento). Inoltre, fornire una dimostrazione video del metodo, insieme a descrizioni dettagliate in letteratura, potrebbe potenzialmente ridurre la necessità di animali utilizzati esclusivamente per scopi di addestramento (sostituzione), diminuendo ulteriormente l’uso di animali. Questo modello può essere adattato a diversi ceppi/razze suine con tassi di crescita distinti e induce un sovraccarico pressorio prolungato, che porta a una significativa ipertrofia dopo 1 o 2 mesi di follow-up.
I metodi attuali impiegano la stenosi fissa6, ignorando la variabilità delle dimensioni degli animali, o calcolano il gradiente utilizzando letture di pressione riempite di fluido7, che sono meno affidabili dei sensori di pressione ad alta fedeltà e sono suscettibili di smorzamento del segnale8. Un altro approccio utilizza una singola misurazione della pressione distale alla stenosi5. Tuttavia, la calibrazione della stenosi attraverso segnali di pressione prossimali e distali simultanei utilizzando sensori di pressione ad alta fedeltà erogati per via percutanea rappresenta un’ottimizzazione sostanziale del protocollo, con conseguente miglioramento dell’omogeneità del gruppo. Dimostrando visivamente questo metodo, altri ricercatori dovrebbero essere in grado di replicarlo senza ostacoli significativi, aumentando la disponibilità di questo modello e promuovendo l’applicazione dei principi delle 3R.
Protocol
Representative Results
Discussion
Negli ultimi anni, diversi studi hanno utilizzato il bendaggio chirurgico dell’aorta come modello per il sovraccarico di pressione ventricolare sinistra e l’insufficienza cardiaca(dalla discesa 9 all’aorta ascendente10), consentendo ai ricercatori di ottenere vari fenotipi su misura per le loro esigenze specifiche. Sebbene l’utilizzo di tali modelli richieda attrezzature costose e conoscenze specialistiche, le informazioni che forniscono sono inestimabili. Il suino, a causa…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo lavoro è stato sostenuto e finanziato nell’ambito del progetto QREN 2013/30196, della Fondazione Bancaria “la Caixa”, del progetto Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT), LCF/PR/HP17/52190002. JS ed EB sono stati sostenuti dal programma di ricerca e innovazione Horizon 2020 dell’Unione europea nell’ambito dell’accordo di sovvenzione Marie Skłodowska-Curie n. 813716. Il PdCM è stato sostenuto dal progetto MEDIATOR (LSHM 21016) di Stichting Life Sciences Health (LSH)-TKI.
Materials
| 3-0 PDS II suture | Ethicon | Z683G | Aorta banding |
| 5-0 prolene | Ethicon | 7472H | Aorta banding |
| ACUSON NX2 Ultrasound System | Siemens | (240)11284381 | Vascular Access and Echocardiography |
| Arterial Extension 200 cm | PMH | 303.0666 | Anesthesia Maintenance |
| Atlan A300 Ventilator | Draeger | 8621300 | Ventilation |
| Bone cutters | Fehling | AMP 367.00 | Aorta banding |
| Cefazolin 1000 mg | Labesfal | 100063 | Antibiotic |
| Chlorhexidine 4% Wash Solution | AGA | 19110008 | Cleaning |
| Doyen Intestinal Forceps | Aesculap | EA121R | Intubation |
| Echogenic Introducer Needle | Teleflex | AN-04318 | Vascular Access |
| Endotracheal tube | Intersurgical | 8040070 | Intubation |
| ePTFE vascular graft (5 mm x 40 cm) | GORE-TEX | S0504 | Aorta banding |
| Extension line 100 cm | PMH | 303.0394 | Anesthesia Induction |
| F.O. Laryngoscope | Luxamed | E1.317.012 | Intubation |
| F.O. Miller Blade 4 204 x 17 mm | Luxamed | 3 | Intubation |
| Fenestrated Sterile Drape | Bastos Viegas | 4882-256 | Aseptic Technique |
| Fentanyl 0.5 mg/10 mL | B.Braun | 5758883 | Anesthesia / Analgesia |
| Guidewire 260 cm J-tip | B.Braun | J3 FC-FS 260-035 | Left Ventricle catheterization |
| Infusomat Space Infusion Pump | B.Braun | 24101800 | Fluids / Drug administration |
| Intercostal retractor | Fehling Surgical | MRP-1 | Thoracotomy |
| Introcan Certo IV Catheter 20G | B.Braun | 4251326 | Fluids / Drug administration |
| Isotonic Saline Solution 0.9% | B.Braun | 5/44929/1/0918 | Fluids / Drug administration |
| Ketamidor 100 mg/mL | Richter pharma | 1121908AB | Anesthesia Induction |
| L10-5v Linear Transducer | Siemens | 11284481 | Vascular Access |
| Midazolam 15 mg/3 mL | Labesfal | PLB762-POR/2 | Anesthesia Induction |
| Mikro-cath | Millar | 63405(1) | Pressure recording |
| MP1 guide catheter 6 Fr | Cordis | 67027000 | Left Ventricle catheterization |
| Needle Holder | Fehling Surgical | ZYY-5 | Aorta banding |
| Non-woven adhesive | Bastos Viegas | 442-002 | Fluids / Drug administration |
| P4-2 Phased Array Transducer | Siemens | 11284467 | Echocardiography |
| Perfusor Compact Syringe Perfusion Pump | B.Braun | 8717030 | Fluids / Drug administration |
| Pressure Signal Conditioner | ADinstruments | PCU-2000 | Pressure recording |
| Propofol Lipuro 2% | B.Braun | 357410 | Anesthesia Maintenance |
| Radifocus Introducer II Standard Kit B – Introducer Sheath | Terumo | RS+B60K10MQ | Vascular Access |
| Radiopaque marker | Scanlan | 1001-83 | Aorta banding |
| Scissors | Fehling Surgical | Thoracotomy | |
| Skinprep (Chlorhexidine 2% / 70% Isopropyl alcohol) | Vygon | SKPC015ES | Disinfection |
| Stopcock manifold (3 ports) | PMH | 310.0489 | Fluids / Drug administration |
| Straight forceps | Fehling Surgical | ZYY-1 | Thoracotomy |
| Stresnil 40 mg/mL | ecuphar | 572184.2 | Anesthesia Induction |
| Syringe Luer Lock 20 cc | Omnifix B.Braun | 4617207V | Anesthesia Induction |
| Syringe Luer Lock 50 cc | Omnifix B.Braun | 4617509F | Anesthesia Maintenance |
| Transdermal fentanyl Patch 50 mcg/h | Mylan | 5022153 | Analgesia |
| Ultravist | Bayer | KT0B019 | Angiography |
| Universal Hemostasis Valve Adapter | Merit Medical | UHVA08 | Left Ventricle catheterization |
| Velcro Limb Immobilizer | PMH | SU-211 | Animal stabilization |
| Venofix A, 21 G | B.Braun | 4056337 | Anesthesia Induction |
| Vista 120S Patient Monitor | Draeger | MS32997 | Monitoring |
| Weck titanium clip | Teleflex | 523760 | Aorta banding |
| Weck titanium clip applier | Teleflex | 523166 | Aorta banding |
| Zhiem Vision | Iberdata | N/A | Fluoroscopy |
References
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