Summary

Um modelo pré-clínico de insolação exercional em camundongos

Published: July 01, 2021
doi:

Summary

O protocolo descreve o desenvolvimento de um modelo padronizado, repetível e pré-clínico de insolação exercional (EHS) em camundongos livres de estímulos externos adversos, como choque elétrico. O modelo fornece uma plataforma para estudos mecanicistas, preventivos e terapêuticos.

Abstract

O insolação é a manifestação mais severa de doenças relacionadas ao calor. A insolação clássica (CHS), também conhecida como insolação passiva, ocorre em repouso, enquanto a insolação exercional (EHS) ocorre durante a atividade física. EHS difere do CHS em etiologia, apresentação clínica e sequelas de disfunção multi-órgãos. Até recentemente, apenas modelos de CHS foram bem estabelecidos. Este protocolo visa fornecer diretrizes para um modelo de mouse pré-clínico refinado de EHS que esteja livre de fatores limitantes importantes, como o uso de anestesia, contenção, sondas retais ou choque elétrico. Camundongos C57Bl/6 machos e fêmeas, instrumentados com sondas telemétricas de temperatura do núcleo (Tc) foram utilizados neste modelo. Para a familiarização com o modo de corrida, os ratos passam por 3 semanas de treinamento usando rodas de corrida voluntárias e forçadas. Depois disso, os ratos correm em uma roda forçada dentro de uma câmara climática fixada em 37,5 °C e 40%-50% de umidade relativa (RH) até apresentar limitação dos sintomas (por exemplo, perda de consciência) em Tc de 42,1-42,5 °C, embora os resultados adequados possam ser obtidos a temperaturas de câmara entre 34,5-39,5 °C e umidade entre 30%-90%. Dependendo da gravidade desejada, os camundongos são removidos da câmara imediatamente para recuperação em temperatura ambiente ou permanecem na câmara aquecida por uma duração mais longa, induzindo uma exposição mais grave e uma maior incidência de mortalidade. Os resultados são comparados com controles de exercício (EXC) e/ou controles ingênuos (NC). O modelo espelha muitos dos desfechos fisiofisiológicos observados na EHS humana, incluindo perda de consciência, hipertermia grave, danos multi-órgãos, bem como liberação inflamatória de citocinas, e respostas de fase aguda do sistema imunológico. Este modelo é ideal para pesquisas orientadas a hipóteses para testar estratégias preventivas e terapêuticas que possam retardar o surgimento da EHS ou reduzir o dano multi-órgão que caracteriza essa manifestação.

Introduction

A insolação é caracterizada por disfunção do sistema nervoso central e danos subsequentes aos órgãos em indivíduos hipertérmicos1. Há duas manifestações de insolação. A insolação clássica (CHS) afeta principalmente populações idosas durante ondas de calor ou crianças deixadas em veículos expostos ao sol durante os dias quentes de verão1. O insolação exercional (EHS) ocorre quando há uma incapacidade de termregular adequadamente durante o esforço físico, tipicamente, mas nem sempre, sob altas temperaturas ambientais resultando em sintomas neurológicos, hipertermia e subsequente disfunção multi-órgãos e danos2. EHS ocorre em atletas recreativos e de elite, bem como militares e trabalhadores com e sem desidratação concomitante3,4. De fato, a EHS é a terceira principal causa de mortalidade em atletas durante a atividade física5. É extremamente desafiador estudar eHS em humanos, pois o episódio pode ser letal ou levar a desfechos negativos de saúde a longo prazo6,7. Portanto, um modelo pré-clínico confiável de EHS poderia servir como uma ferramenta valiosa para superar as limitações das observações clínicas retrospectivas e associativas em vítimas humanas de EHS. Modelos pré-clínicos de CHS em roedores e suínos têm sido bem caracterizados8,9,10. No entanto, modelos pré-clínicos de CHS não se traduzem diretamente na fisiopatologia EHS devido aos efeitos únicos do exercício físico no perfil termoregulatório e resposta imune inata11. Além disso, tentativas anteriores de desenvolver modelos de EHS pré-clínicos em roedores apresentaram restrições significativas, incluindo estímulos de estresse sobrepostos induzidos por choque elétrico, inserção de uma sonda retatal e temperaturas corporais máximas predefinidas com altas taxas de mortalidade12,13,14,15,16 que não correspondem aos dados epidemiológicos atuais. Isso representa limitações significativas que podem confundir a interpretação dos dados e fornecer índices biomarcadores não confiáveis. Portanto, o protocolo visa caracterizar e descrever os passos de um modelo préclínico padronizado, altamente repetível e translacionável de EHS em camundongos que está em grande parte livre das limitações mencionadas acima. São descritos ajustes no modelo que podem resultar em desfechos fisiológicos classificados de insolação moderada a fatal. Para o conhecimento dos autores, este é o único modelo pré-clínico da EHS com tais características, possibilitando a busca de pesquisas relevantes de EHS de forma orientada a hipóteses11,17,18.

Protocol

Todos os procedimentos foram revisados e aprovados pela Universidade da Flórida IACUC. C57BL/6J camundongos machos ou fêmeas, ~4 meses de idade, pesando dentro de uma faixa de 27-34 g e 20-25 g, respectivamente, são usados para o estudo. 1. Implantação cirúrgica do sistema de monitoramento de temperatura telemétrica Ao chegar do vendedor, deixe os animais descansarem no vivarium por pelo menos 1 semana antes da cirurgia para minimizar o estresse do transporte. Grupo …

Representative Results

Os perfis termoregulatórios típicos durante a totalidade do protocolo EHS e a recuperação antecipada de um mouse são ilustrados na Figura 1A. Este perfil compreende quatro fases distintas que podem ser definidas como o estágio de aquecimento da câmara, estágio de exercício incremental, estágio de exercício de estado estável e um estágio de recuperação por um método de resfriamento rápido (R) ou grave (S)17. Os principais desfechos termoregulatórios i…

Discussion

Esta revisão técnica visa fornecer diretrizes para o desempenho de um modelo pré-clínico de EHS em camundongos. São fornecidas etapas e materiais detalhados necessários para a execução de um episódio de EHS reprodutível de gravidades variáveis. É importante ressaltar que o modelo imita em grande parte os sinais, sintomas e disfunção multi-órgãos observados em vítimas humanas de EHS11,19. Além disso, este modelo permite o exame do mecanismo subja…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Este trabalho foi financiado pelo Departamento de Defesa W81XWH-15-2-0038 (TLC) e BA180078 (TLC) e pelo BK e Betty Stevens Endowment (TLC). A JMA foi apoiada pela ajuda financeira do Reino da Arábia Saudita. Michelle King estava na Universidade da Flórida no momento em que este estudo foi conduzido. Atualmente trabalha no Gatorade Sports Science Institute, uma divisão da PepsiCo P&D.

Materials

 1080P HD 4 Security Cameras 4CH Home Video Security Camera System w/ 1TB HDD 2MP Night View Cameras CCTV Surveillance Kit LaView
5-0 Coated Vicryl Violet Braided Ethicon
5-0 Ethilon Nylon suture Black Monofilament Ethicon
Adhesive Surgical Drape with Povidone 12×18 Jorgensen Labset al.
BK Precision Multi-Range Programmable DC Power Supplies Model 9201 BK Precision
DR Instruments Medical Student Comprehensive Anatomy Dissection Kit  DR Instruments
Energizer Power Supply Starr Life Sciences
G2 Emitteret al. Starr Life Sciences
Layfayette Motorized Wheel Model #80840B Layfayette
Patterson Veterinary Isoflurane Patterson Veterinary
Platform receiveret al. Starr Life Sciences
Scientific Environmental Chamber Model 3911 ThermoForma
Training Wheels  Columbus Inst.

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Citar este artigo
King, M. A., Alzahrani, J. M., Clanton, T. L., Laitano, O. A Preclinical Model of Exertional Heat Stroke in Mice. J. Vis. Exp. (173), e62738, doi:10.3791/62738 (2021).

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