Modelo Minimamente Invasivo de Estenose Aórtica em Suínos

Summary

Este protocolo descreve um procedimento cirúrgico minimamente invasivo para bandagem da aorta ascendente em suínos.

Abstract

Modelos animais de grande porte de insuficiência cardíaca desempenham um papel essencial no desenvolvimento de novas intervenções terapêuticas devido ao seu tamanho e semelhanças fisiológicas com os seres humanos. Esforços têm sido dedicados a criar um modelo de insuficiência cardíaca induzida por sobrecarga de pressão e bandagem aórtica ascendente ainda supracoronária e não um mimetismo perfeito da estenose aórtica em humanos, muito semelhante à condição humana.

O objetivo deste estudo é demonstrar uma abordagem minimamente invasiva para induzir sobrecarga pressórica do ventrículo esquerdo através da colocação de uma banda aórtica, precisamente calibrada com sensores de pressão de alta fidelidade introduzidos percutaneamente. Este método representa um refinamento do procedimento cirúrgico (3Rs), resultando em gradientes transestenóticos homogêneos e reduzida variabilidade intragrupo. Além disso, permite uma recuperação rápida e sem intercorrências dos animais, levando a taxas mínimas de mortalidade. Durante todo o estudo, os animais foram acompanhados por até 2 meses após a cirurgia, empregando-se ecocardiografia transtorácica e análise de alça pressão-volume. No entanto, períodos de acompanhamento mais longos podem ser alcançados, se desejado. Esse modelo animal de grande porte mostra-se valioso para testar novas drogas, particularmente aquelas direcionadas à hipertrofia e às alterações estruturais e funcionais associadas à sobrecarga de pressão ventricular esquerda.

Introduction

A insuficiência cardíaca (IC) é uma doença que ameaça a vida e afeta milhões de pessoas em todo o mundo, causando grandes impactos sociais e econômicos¹. Uma de suas etiologias importantes é a valvopatia aórtica ou estenose aórtica (EA). A estenose aórtica é mais prevalente em idade avançada e é a segunda lesão valvar mais comum nos Estados Unidos. A mortalidade relacionada à EA também tem aumentado na Europa, particularmente em países sem acesso a procedimentos intervencionistas recentes². Dada a complexidade da IC e a escassez de inovações terapêuticas, há uma necessidade premente de modelos animais confiáveis que possam replicar a condição humana e facilitar o teste de novas intervenções³. Enquanto os modelos de roedores superam os modelos animais de grande porte, estes últimos oferecem várias vantagens devido ao seu tamanho e semelhanças fisiológicas, permitindo o teste de doses de drogas e dispositivos médicos destinados ao uso humano.

O objetivo deste método é estabelecer um modelo reprodutível de bandagem da aorta ascendente (AAB) aplicável à maioria das espécies animais de grande porte utilizadas em pesquisas biomédicas. Neste estudo, o procedimento é demonstrado em suínos utilizando uma abordagem minimamente invasiva, aderente aos princípios dos 3Rs (substituição, redução e refinamento⁴). Essa abordagem garante a criação de um gradiente de pressão preciso, resultando em alta reprodutibilidade (potencialmente reduzindo o número de animais necessários). Além disso, a pequena incisão cirúrgica (2-3 cm) minimiza o insulto cirúrgico, melhorando o bem-estar do animal em comparação com abordagens mais agressivas como esternotomia e toracotomias^maiores5 (refinamento). Além disso, fornecer uma demonstração em vídeo do método, juntamente com descrições detalhadas na literatura, poderia potencialmente reduzir a necessidade de animais usados exclusivamente para fins de treinamento (substituição), diminuindo ainda mais o uso de animais. Este modelo pode ser adaptado para diferentes linhagens/raças de suínos com taxas de crescimento distintas e induz sobrecarga pressórica sustentada, levando a hipertrofia significativa após 1 ou 2 meses de seguimento.

Os métodos atuais empregam estenose fixa⁶, desconsiderando a variabilidade do tamanho dos animais, ou calculam o gradiente usando leituras de pressão preenchidas com líquido⁷, que são menos confiáveis do que sensores de pressão de alta fidelidade e são suscetíveis ao amortecimento do sinal⁸. Outra abordagem utiliza uma única medida de pressão distal à estenose⁵. No entanto, a calibração da estenose por meio de sinais simultâneos de pressão proximal e distal usando sensores de pressão de alta fidelidade entregues percutaneamente representa uma otimização substancial do protocolo, resultando em melhor homogeneidade dos grupos. Ao demonstrar visualmente esse método, outros pesquisadores devem ser capazes de replicá-lo sem obstáculos significativos, aumentando a disponibilidade desse modelo e promovendo a aplicação dos princípios dos 3Rs.

Protocol

Os experimentos em animais foram realizados no laboratório de Cirurgia Experimental do Centro de Pesquisa e Desenvolvimento Cardiovascular da Universidade do Porto (UnIC, Porto, Portugal). A comissão de ética animal institucional aprovou o estudo de acordo com a Autoridade Nacional de Saúde Animal (DGAV, Ref: 2021-07-30 011706 0421/000/000/2021). Os experimentadores eram licenciados (autorização FELASA-equivalente à Laboratory Animal Sciences) ou eram cirurgiões cardiotorácicos ou anestesiologistas. Os animais u…

Representative Results

Durante o desenvolvimento inicial do modelo, a taxa de mortalidade foi de aproximadamente 30%, com animais morrendo de insuficiência cardíaca aguda após bandagem e complicações cirúrgicas. No entanto, após o estabelecimento do modelo, as complicações cirúrgicas tornaram-se menos comuns, e a taxa de mortalidade caiu para cerca de 15%. Os dois óbitos ocorridos foram por ruptura aórtica durante dissecção. O uso de sensores de pressão de alta fidelidade permite a obtenção de sinai…

Discussion

Nos últimos anos, vários estudos têm utilizado a bandagem aórtica cirúrgica como modelo para sobrecarga de pressão ventricular esquerda e insuficiência cardíaca (descendo⁹ para a aorta^ascendente10), permitindo aos pesquisadores obter vários fenótipos adaptados às suas necessidades específicas. Embora o uso de tais modelos exija equipamentos caros e conhecimento especializado, as informações que eles fornecem são inestimáveis. A raça suína, devido ao seu ta…

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