Modelo Translacional em Coelhos de Estimulação Cardíaca Crônica

Summary

Apresentamos um modelo minimamente invasivo de estimulação cardíaca de longa duração com leporina que pode ser utilizado para estimulação artificial e desenvolvimento de insuficiência cardíaca em estudos pré-clínicos.

Abstract

Modelos animais de estimulação cardíaca são benéficos para testar novos dispositivos, estudar a fisiopatologia de ritmos cardíacos artificialmente cadenciados e estudar cardiomiopatias induzidas por arritmias e subsequente insuficiência cardíaca. Atualmente, apenas alguns desses modelos estão disponíveis, e eles exigem recursos extensivos. Relatamos um novo modelo experimental de estimulação cardíaca artificial em pequenos mamíferos com potencial para estudar a insuficiência cardíaca induzida por arritmia.

Em seis coelhos da raça Nova Zelândia (peso médio: 3,5 kg) sob anestesia geral inalatória, a região jugular foi dissecada e um único cabo-eletrodo foi inserido pela veia jugular externa direita. Com orientação fluoroscópica, o eletrodo foi avançado até o ápice do ventrículo direito, onde foi estabilizado com fixação passiva. Um marcapasso cardíaco foi então conectado e enterrado em uma bolsa subcutânea.

O implante de marcapasso foi bem sucedido, com boa cicatrização; A anatomia do coelho é favorável para a colocação do cabo-eletrodo. Durante 6 meses de seguimento com estimulação intermitente, o potencial miocárdico de detecção média foi de 6,3 mV (mín: 2,8 mV, máx: 12 mV), e a impedância média do cabo-eletrodo medida foi de 744 Ω (mín: 370 Ω, máx: 1014 Ω). O limiar de estimulação foi inicialmente de 0,8 V ± 0,2 V e manteve-se estável durante o seguimento.

O presente estudo é o primeiro a apresentar estimulação cardíaca transvenosa bem-sucedida em modelo de pequenos mamíferos. Apesar do tamanho e da fragilidade tecidual, a instrumentação de tamanho humano com ajustes pode ser usada com segurança para estimulação cardíaca crônica e, portanto, este modelo inovador é adequado para estudar o desenvolvimento de cardiomiopatia induzida por arritmia e consequente fisiopatologia da insuficiência cardíaca.

Introduction

Na pesquisa de insuficiência cardíaca e no desenvolvimento da estimulação cardíaca, modelos translacionais são frequentemente necessários para testes pré-clínicos¹. Além disso, novos dispositivos, materiais e refinamentos de chumbo precisam ser testados quanto às suas potenciais complicações antes de seu uso clínico. Assim, os modelos de estimulação cardíaca artificial têm uma ampla gama de aplicações, incluindo a análise de ritmos cardíacos artificialmente cadenciados e o estudo de seus efeitos fisiopatológicos sobre a função cardíaca ^2,3. Experimentos de cardiomiopatia induzida por estimulação cardíaca ou taquicardia podem utilizar modelos de vários tamanhos de animais, com o desenvolvimento de insuficiência cardíaca em semanas de estimulação de alta frequência 1,3,4,5.

Estudos anteriores relataram o uso de modelos animais de grande porte – suínos, caninos e ovinos – em tais aplicações ^2,3,6. No entanto, a disponibilidade desses modelos é limitada e requer amplos recursos para cirurgia e manuseio de animais. Em contraste, o uso de pequenos mamíferos poderia atender às preocupações acima mencionadas e, consequentemente, servir como um modelo de pesquisa ótimo e acessível. No entanto, estudos de estimulação cardíaca artificial em pequenos mamíferos têm sido raramente relatados, e isso pode ser devido à sua anatomia delicada, fragilidade tecidual e maior taxa de estimulação necessária7,8,9,10,11,12.

Apenas modelos cirúrgicos de marcapasso com marcapasso externo^{parcialmente implantado11,12} ou microscópico sem^fio5,7,8,9 têm sido utilizados em estudos de marcapasso de pequenos mamíferos, mas, até onde sabemos^, o uso de marcapasso transvenoso totalmente implantado, de tamanho humano, não foi relatado até o momento. Evidências prévias em modelos de leporina mostram que a estimulação cardíaca acelerada em semanas leva à depressão miocárdica^11,12. Este trabalho apresenta o primeiro modelo praticamente viável para pequenos mamíferos, demonstrando o sucesso do implante de um marcapasso de tamanho humano em coelhos. A metodologia descrita tem como objetivo apresentar um modelo clinicamente relevante de estimulação cardíaca artificial e pode ser traduzida de perto para estudos em humanos sobre cardiomiopatia induzida por taquicardia ou estimulação cardíaca e a consequente fisiopatologia da insuficiência cardíaca2,11,12.

Protocol

Este protocolo experimental foi revisado e aprovado pelo Comitê Institucional de Especialistas em Animais da Primeira Faculdade de Medicina da Universidade Charles e realizado no laboratório experimental da Universidade, Departamento de Fisiologia, Primeira Faculdade de Medicina, Universidade Charles em Praga, República Tcheca, de acordo com a Lei nº 246/1992 Col. sobre a proteção dos animais contra a crueldade. Todos os animais foram tratados e cuidados de acordo com o Guide for the Care and Use of Laboratory Animals, 8ª edição, publicado pela National Academies Press, 2011. Todos os procedimentos foram realizados de acordo com as convenções veterinárias padrão, na presença e sob a orientação de um veterinário licenciado. Seis coelhos brancos da Nova Zelândia foram incluídos nesta série de experimentos. O peso corporal médio foi de 3,5 kg ± 1 kg no dia do implante do marcapasso. Todos os valores são expressos como média ± EPM e, se for caso disso, por intervalos de valores mínimos e máximos medidos. Um valor de P < 0,05 foi considerado significativo. Para o sucesso do domínio da técnica, são necessárias habilidades básicas em anestesia e cirurgia animal; Experiência prévia com estimulação cardíaca artificial é aconselhável, mas não necessária. 1. Cuidados pré-operatórios Permitir que os coelhos se aclimatem ao seu alojamento durante pelo menos 2 semanas e se sintam confortáveis com o toque humano e a manipulação para facilitar o manuseamento e gestão dos animais no dia da cirurgia. Alimentar os animais com feno e dieta de coelho peletizado à base de feno. Forneça água fresca em intervalos regulares. Realizar uma breve verificação diária de seus sinais vitais (temperatura corporal, frequência respiratória) e condição geral, incluindo ingestão dietética ideal e ausência de sofrimento. 2. Anestesia, pré-medicação e monitorização Após 30 minutos de jejum, administrar pré-medicação: buprenorfina (0,01-0,04 mg/kg IM), midazolam (0,3-0,6 mg/kg IM), medetomidina (0,03-0,06 mg/kg IM) e cetamina (5-10 mg/kg IM). Insira uma cânula na veia marginal da orelha para aplicação de drogas intravenosas. Coletar amostras de sangue utilizando tubos de baixo volume (0,5 mL) para análises hematológicas e bioquímicas. Faça a barba da pele do coelho usando um barbeador na região jugular direita no pescoço – o local da cirurgia – e nos membros para fixar os eletrodos para monitoramento do ECG. Faça a barba com cuidado, pois a pele dos coelhos é facilmente suscetível à irritação e pequenas lágrimas são comumente vistas. Coloque o animal em uma almofada de aquecimento para evitar hipotermia. Monitorar as funções vitais, incluindo ECG, temperatura corporal retal e saturação de oxigênio por oxímetro de pulso, de acordo com o protocolo de anestesia. Coloque uma máscara sobre a boca e o nariz do animal e prenda-a por um selo de borracha ao redor do rosto do animal. Use pomada para proteger os olhos do animal do ressecamento. Para obter sedação adequada, fornecer aos animais isoflurano (misturado com oxigênio) através da máscara facial. Comece com uma concentração de 3,5% e reduza conforme necessário de acordo com as respostas do animal em termos de reflexo corneano suprimido e resposta de dor motora.NOTA: Para reduzir o risco de lesão pulmonar durante a anestesia, a ventilação espontânea é recomendada, mas um ventilador manual ou automático neonatal deve ser mantido pronto em caso de hipoventilação. Prepare toda a instrumentação estéril. Posicione o animal em uma mesa de fluoroscopia. Use equipamento de proteção individual de raio-X completo. 3. Implante de eletrodo ventricular Localize a veia jugular externa e marque sua posição na pele. Esterilizar toda a região com iodopovidona e cobrir o local da cirurgia com um pano estéril com um orifício sobre a área jugular marcada. Faça uma incisão na pele paralela sobre a veia jugular marcada. Localizar a veia jugular externa e isolar um comprimento de 1 cm do tecido fibroso adjacente e do feixe vascular. Encontre a artéria carótida para orientação e prevenção de sua lesão. Crie uma bolsa no tecido subcutâneo para acomodar o marca-passo. Use tesoura para dissecção romba para evitar sangramento excessivo e danos teciduais. Fixar o vaso com uma fita de borracha em ambas as extremidades do segmento isolado do vaso e ocluir o fluxo sanguíneo (Figura 1). Usando a técnica de corte padrão, faça um corte de aproximadamente 1/3 da circunferência da parede do vaso com uma lâmina. Use um recipiente para abrir amplamente o corte e introduzir um único condutor de estimulação passiva no lúmen. Sob orientação fluoroscópica, avançar ainda mais sua ponta até o ápice do ventrículo direito (Figura 2). Pré-modele um estilete em uma curva e use-o para guiar o eletrodo para passar o anel tricúspide. Certifique-se de que a ponta do eletrodo não esteja apoiada pelo estilete para que o cabo permaneça flexível e atraumática ao tocar o tecido. Teste os parâmetros de ritmo. O sinal e a impedância do eletrodo ventricular devem ser estáveis e o limiar de estimulação deve ser baixo. Não deve haver fasciculação da musculatura adjacente (Figura 3). Fixe a posição do chumbo costurando-o sobre uma luva protetora de borracha ao tecido fibroso subjacente e sele o lúmen do vaso ao redor do chumbo usando uma gravata de seda (Figura 4). 4. Implante de marcapasso Conecte o marca-passo ao cabo-eletrodo e fixe o conector IS-1 usando um parafuso. Se a função de estudo de estimulação não invasiva (ver passo 6) for utilizada durante o seguimento, conecte o marca-passo ao alvéolo do canal atrial. Enterrar o marca-passo e o comprimento extra do cabo-eletrodo na loja subcutânea pré-formada (Figura 5). Lave o bolso com iodopovidona. Sutura a ferida cutânea com fio monofilamentar. Defina o programa de estimulação desejado e execute uma verificação final dos parâmetros de estimulação (Figura 3). 5. Cuidados pós-operatórios Retirar os anestésicos e observar cuidadosamente o animal até que ele recupere a consciência adequada. Administrar atipamezol (0,01-0,03 mg/kg IM) para reverter a ação da medetomidina. Após a recuperação da consciência e a temperatura corporal ideal atingida, administrar meloxicam (0,4-0,6 mg/kg) por via subcutânea para alívio da dor. Adicionar buprenorfina após 6-8 h se o alívio da dor não for adequado de acordo com uma escala válida de avaliação da dor (por exemplo, escala de careta de coelho). Administrar metoclopramida (0,5-1 mg/kg EV) para prevenir maior estase gastrointestinal e estimular a motilidade gástrica e continuar 3x por dia até que a ingestão adequada de alimentos e a produção de fezes sejam restauradas. Siga um regime antibiótico intravenoso de amplo espectro até que as feridas tenham cicatrizado (enrofloxacina a 10-20 mg/kg 2x por dia durante 3-7 dias). Transfira o animal para um ambiente confortável e familiar e observe-o até que ele recupere a consciência suficiente. Não devolva o coelho à companhia de outros animais até que ele esteja totalmente recuperado. Manter a administração diária de meloxicam (0,4-0,6 mg/kg SC) durante pelo menos 5 dias. Monitore e vista as feridas regularmente para garantir a cicatrização segura e oportuna. Quando estiver totalmente cicatrizada, aproximadamente 14 dias após o procedimento, remova as suturas de pele inabsorvíveis. Realize interrogação remota e verifique os parâmetros de estimulação regularmente (ou seja, limiar de estimulação, sensibilidade miocárdica e impedância do cabo).NOTA: Os valores obtidos devem seguir uma tendência estável. 6. Protocolo de estimulação e coleta de dados Interrogar o marca-passo e definir o modo de ritmo de backup selecionando a taxa base mínima no menu Parâmetros.NOTA: Devido à alta frequência cardíaca e sua alta variabilidade nativa de pequenos animais, a estimulação artificial contínua pode ser alcançada a uma taxa de 300-400 bpm, de acordo com os requisitos especificados. A estimulação intermitente pode ser realizada durante cada interrogatório do marcapasso (seguir o passo 6.4 e a Figura 6). Registre a impedância do eletrodo de estimulação continuamente; no menu Diagnóstico do programador de marcapasso, inicie a coleta de dados. Registrar o potencial miocárdico continuamente e verificá-lo manualmente a cada semana por interrogatório do marca-passo; no menu Teste do programador de marca-passo, na guia Sensoriamento, meça as amplitudes de potencial miocárdico unipolar e bipolar. Avaliar o limiar de estimulação regularmente (semanalmente) por interrogatório. Use a função de estudo de estimulação não invasiva (selecione NIPS no menu Teste) para medir o limiar de estimulação com uma taxa de estimulação suficiente (Figura 6). Avaliar o limiar de estimulação para várias durações de estímulo (de 0,1 ms a 1,5 ms) e expressá-lo em volts. Utilizar eletrogramas intracardíacos ou ECG de superfície para a determinação da perda de captação quando a saída do estímulo de estimulação se torna sublimiar. Realizar todos os procedimentos de acordo com as convenções veterinárias padrão, sacrificar o animal de acordo com as normas institucionais na conclusão de cada estudo e realizar uma necropsia. Explante o marca-passo e o chumbo e examine-os quanto a respostas inflamatórias, formação de biofilme e fibrose.NOTA: Uma overdose de potássio foi administrada sob anestesia profunda para eutanásia dos animais neste protocolo.

Representative Results

Um total de seis animais foi incluído no estudo. Em todos os animais, o eletrodo de estimulação foi implantado com sucesso através da veia jugular externa no ápice do ventrículo direito (Figura Suplementar S1). A posição foi verificada por fluoroscopia, e o chumbo foi costurado aos tecidos adjacentes sobre uma manga de borracha. De acordo com a radiografia, o eletrodo manteve sua posição durante todo o período do protocolo de estimulação. O marcapasso aderido era palpável na região lateral do pescoço, não causando problemas evidentes ao animal. Todas as feridas cicatrizaram completamente e sem complicações locais. A ponta do cabo-eletrodo foi equipada com dois eletrodos de titânio-platina — um anel hemisférico distal e um eletrodo de anel cilíndrico proximal — com uma distância intereletrodo de 25 mm (Figura 2). Os eletrodos foram livremente avançados para o ápice e fixados passivamente por suas pontas fixadoras de silício. Isso permitiu a estimulação unipolar a partir do eletrodo da ponta e a estimulação bipolar entre os dois eletrodos localizados no ventrículo direito. Um sinal representativo do potencial miocárdico ventricular detectado é mostrado na Figura 3, e os parâmetros de estimulação medidos são detalhados na Tabela 1 e na Figura 7. No momento do procedimento, o potencial miocárdico médio de detecção era de 5,6 V ± 0,8 mV (mín: 2,8 mV, máx: 8 mV), a impedância da derivação era de 675 Ω ± 74 Ω (mín: 468 Ω, máx: 951 Ω) e o limiar de estimulação era de 0,8 V ± 0,26 V (mín: 0,2 V, máx: 2,2 V), com duração do estímulo ajustada para o padrão de 0,4 ms. Após seguimento de 3 meses e 6 meses com estimulação intermitente, o potencial miocárdico médio detectado foi de 7,4 mV ± 1,2 mV (mín: 4,0 mV, máx: 12,0 mV) e 6,3 mV ± 1,0 mV (mín: 4,2 mV, máx: 10,3 mV), respectivamente. A impedância média do cabo-eletrodo medida foi de 869 Ω ± 32 Ω (mín: 760 Ω, máx: 975 Ω) e 725 Ω ± 96 Ω (mín: 370 Ω, máx: 1014 Ω), respectivamente, e o limiar de estimulação mudou para 1,2 V ± 0,3 V (mín: 0,2 V, máx: 2,2 V) e para 1,4 V ± 0,3 V (mín: 0,5 V, máx: 2,3 V), respectivamente. Todas as mudanças nos parâmetros não foram estatisticamente significativas nesse período (P > 0,05), e os parâmetros bipolar e unipolar seguiram tendências comparáveis (Figura 7 e Tabela 1). Um caso foi encerrado precocemente devido à penetração parcial do cabo-eletrodo, que apresentou queda abrupta da impedância observada no segundo dia após o implante. Posteriormente, durante o segundo mês de seguimento, notou-se aumento gradual do limiar, e a estimulação de alto débito causou fasciculação muscular. O animal permaneceu assintomático, mas, durante a necropsia, constatou-se que a ponta do cabo-eletrodo penetrou através da parede inferior do miocárdio no pericárdio por um comprimento de aproximadamente 3 mm. Não foram observados sangramento e sinais de infecção. Antes do procedimento, no 1º dia pós-procedimento e no 7º dia pós-procedimento, as médias de leucócitos foram 5,9 × 109/L, 7,37 × 10 9/L e 7,42 × 10 9/L, respectivamente, os níveis médios de hemoglobina foram 105 g/L, 113 g/L e 110 g/L, respectivamente, e as contagens plaquetárias médias foram 317 × 10 9/L, 274 × 109/L e 219 × 109/L, respectivamente. Os valores laboratoriais não demonstraram alterações significativas durante a primeira semana após o procedimento (P > 0,05 para todos). Sob avaliação microscópica, a superfície do silício-chumbo da marcadura foi recoberta por tecido fibroso (com espessura aproximada de 100 μm), mas não foram encontradas células (Figura 8). Figura 1: Dissecção cirúrgica da veia jugular. Após o corte da pele, forma-se uma bolsa subcutânea e a veia jugular é exposta, ligada distalmente e apoiada proximalmente por um elástico azul. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura. Figura 2: Fluoroscopia durante o implante do cabo-eletrodo do marcapasso. Um cabo-eletrodo é introduzido através da veia jugular externa e, com um estilete pré-moldado, o cabo-eletrodo avança até o ápice do ventrículo direito, onde é fixado passivamente por suas tínias de silicone. Um marca-passo anexado é enterrado em uma bolsa subcutânea na região do pescoço. A seta aponta para os eletrodos do anel hemisférico distal (verde) e do anel cilíndrico proximal (vermelho). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura. Figura 3: Medidas representativas dos potenciais miocárdicos ventriculares sensidos. As medidas de sensibilidade ventricular e sua amplitude são demonstradas durante a fase aguda após a colocação do cabo-eletrodo (esquerda) e após o implante do marcapasso (direita). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura. Figura 4: Fixação do cabo de marcação. A fixação do cabo-eletrodo por duas suturas inabsorvíveis sobre uma manga de borracha (seta) ao tecido subjacente prende-o na posição e evita seu deslocamento. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura. Figura 5: Posicionamento do marca-passo. O marca-passo é enterrado na bolsa subcutânea e lavado com iodopovidona. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura. Figura 6: Medida do limiar de marcação. Usando a função de estudo de estimulação não invasiva do marca-passo, a estimulação cardíaca mais alta do que a frequência cardíaca nativa é conduzida. Os estímulos de estimulação são marcados com P. O limiar de estimulação é avaliado com diferentes saídas de estímulo. (A) Um exemplo representativo do potencial endocárdico da captação ventricular é mostrado para um débito de 0,8 V a 0,4 ms, (B) mas uma perda de captura é observada com o débito reduzido para 0,6 V a 0,4 ms. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura. Figura 7: Acompanhamento dos parâmetros de estimulação do modelo de estimulação cardíaca com leporina. As tendências do (A) limiar de estimulação, (B) impedância de estimulação e (C) sensibilidade miocárdica para todos os indivíduos são plotadas. Os valores unipolares médios (linha completa) e bipolares (linha pontilhada) são mostrados em negrito. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura. Figura 8: Amostra de chumbo de estimulação explantada. Corte da porção ventricular do eletrodo explantado. (A) A imagem macroscópica e (B) a imagem microscópica corada com azul de toluidina revelam a superfície do silício recoberta por uma camada de tecido fibroso. Barras de escala = (A )1 cm, (B) 10 μm. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura. Figura 9: Sensibilidade ventricular e tendência da impedância do eletrodo. Um exemplo representativo de (A) sensibilidade miocárdica ventricular contínua e estável e (B) tendências de impedância do eletrodo ventricular ao longo de um seguimento de 236 dias. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura. Figura 10: Eletrograma endomiocárdico ventricular. Os potenciais ventriculares sensíveis à interrogação do marcapasso são retratados com (A) conexões unipolares e (B) bipolares. O potencial da onda T é mais distinto com a conexão unipolar, mas não causa sobresensing. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura. Unipolar periprocedimento seguimento 3 meses 6 meses Potencial miocárdico detectado [mV] 5.6 ± 0.8 7.4 ± 1.2 6.3 ± 1.0 Limiar de estimulação [V a 0,4 ms] 0,8 ± 0,3 1.2 ± 0.3 1.4 ± 0.3 Impedância do chumbo [Ω] 675 ± 74 869 ± 32 725 ± 96 Tabela 1: Acompanhamento dos parâmetros de estimulação do modelo de estimulação cardíaca artificial leporina. Os valores do potencial miocárdico detectado, do limiar de estimulação e da impedância do cabo-eletrodo são expressos como média ± EPM durante 3 meses e 6 meses de seguimento. Figura Suplementar S1: Esquema do sistema de estimulação transvenosa de tamanho humano implantado em coelho. Clique aqui para baixar este arquivo.

Discussion

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.

Materials

Medication
atipamezole	Eurovet Animal Health, B.V.	Atipam	anesthetic
buprenorphine	Vetoquinol	Bupaq	analgetic
enrofloxacin	Krka	Enroxil	antibiotic
isoflurane	Baxter	Aerrane	anesthetic
ketamine hydrochloride	Richter Gedeon	Calypsol	anesthetic
medetomidine	Orion Corp.	Domitor	anesthetic
meloxicam	Cymedica	Melovem	analgetic
povidone iodine	Egis Praha	Betadine	disinfection
Silver Aluminium Aerosol	Henry Schein	9003273	tincture
Surgical materials
2-0 Perma-Hand Silk	Ethicon	A185H	silk tie suture
2-0 Vicryl	Ethicon	V323H	absorbable braided suture
4-0 Monocryl	Ethicon	MCP494G	monofilament
BearHugger	3M	BearHugger	heating pad
cauterizer
Metzenbaum scissors, lancet with #22 blade, DeBakey forceps, needle driver			basic surgical equipment
sterile drapes
Diagnostic devices
Acuson VF10-5	Siemens Healthcare		sonographic vascular probe
Acuson x300	Siemens Healthcare		ultrasound system
ESP C-arm	GE Healthcare	ESP	X-ray fluoro C-arm
Pacing devices
400	Medico	CAT400	bipolar pacing lead
Effecta DR	Biotronic	371199	implantable pacemaker
ERA 3000	Biotronic	128828	external pacemaker
ICS 3000	Biotronic	349528	pacemaker programmer