El presente estudio muestra el establecimiento de tres modelos diferentes de donación pulmonar (donación post-muerte encefálica, donación post-muerte circulatoria y donación post-shock hemorrágico). Compara los procesos inflamatorios y los trastornos patológicos asociados a estos eventos.
Los modelos experimentales son herramientas importantes para comprender los fenómenos etiológicos implicados en diversos eventos fisiopatológicos. En este contexto, se utilizan diferentes modelos animales para estudiar los elementos desencadenantes de la fisiopatología de la disfunción primaria del injerto después del trasplante para evaluar posibles tratamientos. Actualmente, podemos dividir los modelos experimentales de donación en dos grandes grupos: donación tras muerte encefálica y donación tras parada circulatoria. Además, los efectos nocivos asociados con el shock hemorrágico deben tenerse en cuenta al considerar modelos animales de donación de órganos. En este trabajo se describe el establecimiento de tres modelos diferentes de donación pulmonar (donación post-muerte encefálica, donación post-muerte circulatoria y donación post-shock hemorrágico) y se comparan los procesos inflamatorios y trastornos patológicos asociados a estos eventos. El objetivo es proporcionar a la comunidad científica modelos animales fiables de donación pulmonar para el estudio de los mecanismos patológicos asociados y la búsqueda de nuevas dianas terapéuticas para optimizar el número de injertos viables para trasplante.
Relevancia clínica
El trasplante de órganos es una opción terapéutica bien establecida para varias patologías graves. En los últimos años, se han logrado muchos avances en los campos clínicos y experimentales del trasplante de órganos, como un mayor conocimiento de la fisiopatología de la disfunción primaria del injerto (DGP) y avances en las áreas de cuidados intensivos, inmunología y farmacología 1,2,3. A pesar de los logros y mejoras en la calidad de los procedimientos quirúrgicos y farmacológicos relacionados, la relación entre el número de órganos disponibles y el número de receptores en lista de espera sigue siendo uno de los principales desafíos 2,4. En este sentido, la literatura científica ha propuesto modelos animales para el estudio de terapias que puedan ser aplicadas a donantes de órganos para tratar y/o preservar los órganos hasta el momento del trasplante 5,6,7,8.
Al imitar los diferentes eventos observados en la práctica clínica, los modelos animales permiten el estudio de los mecanismos patológicos asociados y sus respectivos abordajes terapéuticos. La inducción experimental de estos eventos, en la mayoría de los casos aislados, ha generado modelos experimentales de donación de órganos y tejidos que son ampliamente investigados en la literatura científica sobre trasplante de órganos 6,7,8,9. Estos estudios emplean diferentes estrategias metodológicas, como las que inducen la muerte encefálica (TB), el shock hemorrágico (HS) y la muerte circulatoria (EC), ya que estos eventos se asocian a diferentes procesos deletéreos que comprometen la funcionalidad de los órganos y tejidos donados.
Muerte encefálica (BD)
La BD se asocia a una serie de eventos que conducen al deterioro progresivo de diferentes sistemas. Por lo general, ocurre cuando se produce un aumento agudo o gradual de la presión intracraneal (PIC) debido a un traumatismo cerebral o una hemorragia. Este aumento de la PIC promueve un aumento de la presión arterial en un intento de mantener un flujo sanguíneo cerebral estable en un proceso conocido como reflejo de Cushing10,11. Estos cambios agudos pueden resultar en disfunciones cardiovasculares, endocrinas y neurológicas que comprometen la cantidad y calidad de los órganos donados, además de impactar en la morbimortalidad postrasplante 10,11,12,13.
Shock hemorrágico (HS)
La HS, a su vez, a menudo se asocia con donantes de órganos, ya que la mayoría de ellos son víctimas de traumatismos con pérdida significativa de volumen sanguíneo. Algunos órganos, como los pulmones y el corazón, son particularmente vulnerables a la HS debido a la hipovolemia y la consiguiente hipoperfusión tisular14. La HS induce lesión pulmonar a través del aumento de la permeabilidad capilar, edema e infiltración de células inflamatorias, mecanismos que en conjunto comprometen el intercambio gaseoso y conducen al deterioro progresivo de los órganos, descarrilando consecuentemente el proceso de donación 6,14.
Muerte circulatoria (EC)
El uso de la donación post-EC ha ido creciendo exponencialmente en los principales centros del mundo, contribuyendo así al aumento del número de órganos recogidos. Los órganos recuperados de donantes post-EC son vulnerables a los efectos de la isquemia caliente, que ocurre después de un intervalo de baja (fase agónica) o nula irrigación sanguínea (fase asistólica)8,15. La hipoperfusión o ausencia de flujo sanguíneo conducirá a la hipoxia tisular asociada a la pérdida brusca de ATP y a la acumulación de toxinas metabólicas en los tejidos15. A pesar de su uso actual para trasplante en la práctica clínica, persisten muchas dudas sobre el impacto del uso de estos órganos en la calidad del injerto post-trasplante y en la supervivencia del paciente15. Así, el uso de modelos experimentales para una mejor comprensión de los factores etiológicos asociados a la EC también está creciendo 8,15,16,17.
Modelos experimentales
Existen varios modelos experimentales de donación de órganos (BD, HS y CD). Sin embargo, los estudios a menudo se centran en una sola estrategia a la vez. Existe una brecha notable en los estudios que combinan o comparan dos o más estrategias. Estos modelos son muy útiles en el desarrollo de terapias que buscan aumentar el número de donaciones y en consecuencia disminuir la lista de espera de potenciales receptores. Las especies animales utilizadas para este fin varían de un estudio a otro, siendo más comúnmente seleccionados los modelos porcinos cuando el objetivo es una traslación más directa con la morfofisiología humana y una menor dificultad técnica en el procedimiento quirúrgico debido al tamaño del animal. A pesar de los beneficios, las dificultades logísticas y los altos costos están asociados con el modelo porcino. Por otro lado, el bajo coste y la posibilidad de manipulación biológica favorecen el uso de modelos de roedores, permitiendo al investigador partir de un modelo fiable para reproducir y tratar lesiones, así como integrar los conocimientos adquiridos en el campo del trasplante de órganos.
Aquí, presentamos un modelo de roedores de muerte encefálica, muerte circulatoria y donación por shock hemorrágico. Describimos los procesos inflamatorios y las condiciones patológicas asociadas a cada uno de estos modelos.
En los últimos años, el creciente número de diagnósticos de muerte encefálica le ha llevado a convertirse en el mayor proveedor de órganos y tejidos destinados a trasplantes. Este crecimiento, sin embargo, ha ido acompañado de un increíble aumento de las donaciones después de la muerte circulatoria. A pesar de su naturaleza multifactorial, la mayoría de los mecanismos desencadenantes de las causas de muerte comienzan después o acompañan a un traumatismo con una pérdida extensa del contenido sanguíneo<sup cl…
The authors have nothing to disclose.
Agradecemos a la FAPESP (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo) por otorgar el apoyo financiero.
14-gauge angiocath | DB | 38186714 | Orotracheal intubation |
2.0-silk | Brasuture | AA553 | Tracheal tube fixation |
24-gauge angiocath | DB | 38181214 | Arterial and venous access |
4.0-silk | Brasuture | AA551 | Fixation of arterial and venous cannulas |
Alcoholic chlorhexidine digluconate solution (2%). | Vic Pharma | Y/N | Asepsis |
Trichotomy apparatus | Oster | Y/N | Clipping device |
Precision balance | Shimadzu | D314800051 | Analysis of the wet/dry weight ratio |
Barbiturate (Thiopental) | Cristália | 18080003 | DC induction |
Balloon catheter (Fogarty-4F) | Edwards Life Since | 120804 | BD induction |
Neonatal extender | Embramed | 497267 | Used as catheters with the aid of the 24 G angiocath |
FlexiVent | Scireq | 1142254 | Analysis of ventilatory parameters |
Heparin | Blau Farmaceutica SA | 7000982-06 | Anticoagulant |
Isoflurane | Cristália | 10,29,80,130 | Inhalation anesthesia |
Micropipette (1000 µL) | Eppendorf | 347765Z | Handling of small- volume liquids |
Micropipette (20 µL) | Eppendorf | H19385F | Handling of small- volume liquids |
Microscope | Zeiss | 1601004545 | Assistance in the visualization of structures for the surgical procedure |
Multiparameter monitor | Dixtal | 101503775 | MAP registration |
Motorized drill | Midetronic | MCA0439 | Used to drill a 1 mm caliber borehole |
Neubauer chamber | Kasvi | D15-BL | Cell count |
Pediatric laryngoscope | Oxygel | Y/N | Assistance during tracheal intubation |
Syringe (3 mL) | SR | 3330N4 | Hydration and exsanguination during HS protocol |
Pressure transducer | Edwards Life Since | P23XL | MAP registration |
Metallic tracheal tube | Biomedical | 006316/12 | Rigid cannula for analysis with the FlexiVent ventilator |
Isoflurane vaporizer | Harvard Bioscience | 1,02,698 | Anesthesia system |
Mechanical ventilator for small animals (683) | Harvard Apparatus | MA1 55-0000 | Mechanical ventilation |
xMap methodology | Millipore | RECYTMAG-65K-04 | Analysis of inflammatory markers |