Un nuevo modelo de corazón de lechón cargado de presión y volumen del ventrículo derecho para el estudio de la función de la válvula tricúspide.

Resumen

Se describe un nuevo modelo de corazón de lechón en recuperación con sobrecarga combinada de presión y volumen en el ventrículo derecho para el estudio de la función de la válvula tricúspide.

Resumen

Las afecciones cardíacas en las que la válvula tricúspide (TV) se enfrenta a un aumento de volumen o a factores estresantes de presión se asocian con una insuficiencia valvular prematura. Faltan estudios mecanicistas para mejorar nuestra comprensión de la fisiopatología subyacente responsable del desarrollo del fracaso prematuro de la TV. Debido a la imposibilidad de realizar estos estudios en humanos, se requiere un modelo animal. En este manuscrito, describimos los protocolos para un nuevo modelo de corazón de lechón recién nacido de recuperación crónica para el estudio de los cambios en el televisor cuando se somete a un estrés combinado de volumen y presión. En este modelo, la carga de volumen del ventrículo derecho y del TV se logra a través de la ruptura de la válvula pulmonar. Luego, la carga de presión se logra mediante la colocación de una banda de la arteria pulmonar. El éxito de este modelo se evalúa a las cuatro semanas después de la cirugía de intervención mediante ecocardiografía, medición de la presión intracardíaca y examen anatomopatológico de las muestras cardíacas.

Introducción

El televisor normal funciona en un entorno de bajo volumen y estrés por presión. Sin embargo, hay afecciones cardíacas pediátricas y adultas en las que el televisor tiene una malformación congénita o la fisiología cardíaca es tal que el ventrículo derecho y el televisor se ven desafiados por un aumento de volumen (precarga) y/o estrés de presión (poscarga), como la tetralogía de Fallot, la anomalía de Ebstein, la transposición congénita corregida de las grandes arterias, pacientes con transposición de las grandes arterias después de un procedimiento de cambio auricular, hipertensión pulmonar idiopática y síndrome del corazón izquierdo hipoplásico. En estas afecciones cardíacas, el TV es propenso a la insuficiencia valvular prematura, lo que aumenta la morbilidad y la mortalidad 1,2,3,4,5. Aunque se puede plantear la hipótesis de que el fracaso prematuro de la TV en estas lesiones cardíacas puede estar relacionado con el sometimiento de la TV a un aumento de volumen y/o a factores estresantes de presión, se desconoce la etiología exacta. Las investigaciones de la última década han demostrado que la válvula mitral, la otra válvula auriculoventricular, es capaz de provocar cambios estructurales en respuesta a los factores estresantes ^6,7,8. Sin embargo, la literatura actual carece de estudios mecanicistas que evalúen la adaptación de la televisión a los factores estresantes. Este aspecto puede deberse en parte a la falta de un modelo de corazón animal adecuado que permita tales estudios.

En la literatura, existen modelos que cargan individualmente el volumen o la presión del ventrículo derecho. Sin embargo, la combinación de presión crónica y carga de volumen del ventrículo derecho ha sido más difícil de lograr. Existen modelos animales en la literatura que utilizan la colocación de una banda de la arteria pulmonar para cargar la presión del ventrículo derecho, así como la creación de una comunicación interauricular para cargar el volumen del ventrículo derecho⁹. Esta técnica no pudo lograr el objetivo de presión y carga de volumen crónicas simultáneas del ventrículo derecho, ya que la presencia de una banda de la arteria pulmonar tensa puede resultar en una derivación de derecha a izquierda a través de la comunicación interauricular. Esto hace que la comunicación interauricular ya no proporcione una carga de volumen al ventrículo derecho. Una derivación del tabique auricular de derecha a izquierda dará lugar a un animal cianótico¹⁰. Para superar esta complicación, el modelo requiere la exclusión de animales con comunicación interauricular existente.

Otros modelos han utilizado la cirugía paliativa híbrida en estadio I para el síndrome del corazón izquierdo hipoplásico en lechones¹¹. Se trata de un modelo de recuperación que permite combinar la presión y la carga de volumen del ventrículo derecho. Sin embargo, el procedimiento requiere costosos stents expandibles con balón que pueden ser prohibitivos desde el punto de vista financiero. Los estudios de Zeltser et ^al.12 y Lambert et ^al.13 consisten en cortar el tracto de salida del ventrículo derecho y la válvula pulmonar y luego coser un parche de politetrafluoretileno encima, imitando la técnica de reparación del parche transanular de la tetralogía de Fallot, para cargar el volumen del ventrículo derecho. Luego, la carga de presión del ventrículo derecho se logra mediante la colocación de una banda de la arteria pulmonar. Este modelo puede ser técnicamente desafiante y está en desventaja al dejar una cicatriz de ventriculotomía en el tracto de salida del ventrículo derecho, lo que puede influir en la función del ventrículo derecho y, por lo tanto, en la función de la televisión.

Este estudio describe un innovador modelo de corazón de lechón de recuperación crónica que provoca un aumento combinado de presión y estrés de volumen en el ventrículo derecho sin una ventriculotomía. Este modelo permitirá estudios mecanicistas de los cambios adaptativos de la TV al aumento crónico simultáneo de los factores estresantes de presión y volumen.

Protocolo

El protocolo y los procedimientos de este manuscrito se desarrollaron bajo la supervisión de un veterinario y se realizaron de acuerdo con las directrices del Consejo Canadiense de Cuidado Animal y la guía para el cuidado y uso de animales de laboratorio. El protocolo fue aprobado por el comité institucional de cuidado animal de la Universidad de Alberta. Todas las personas involucradas en los procedimientos de manuscritos recibieron una capacitación adecuada en bioseguridad.

1. Preparación previa al procedimiento, anestesia y acceso

1. Criterios de inclusión y exclusión de animales.
   1. Criterios de inclusión: Utilizar lechones cruzados Duroc hembra y macho de entre cuatro y cinco semanas de edad para este modelo. Los lechones de esta edad tienen una madurez humana equivalente a la de los lactantes entre los cuatro y los seis meses de edad.
   2. Criterios de exclusión: Excluir lechones con comunicación interauricular y/o ductus arterioso persistente (evaluado por ecocardiografía), malformación cardíaca o extracardíaca, o donde se sospechaba enfermedad infecciosa.
2. Transfiera los lechones al alojamiento al menos cinco a siete días antes de la cirugía para aclimatarse.
3. Un día antes de la cirugía, examine al lechón para asegurarse de que es apto para la cirugía y de que no hay signos de enfermedad, como tos, emesis, diarrea, palidez, debilidad, letargo o lesiones cutáneas.
4. Lechones rápidos de alimento sólido durante al menos tres horas antes de la cirugía, permitiendo el acceso al agua hasta el momento de la cirugía.
5. Traslado del lechón a la sala de procedimientos quirúrgicos.
6. Administrar premedicación de procedimiento de atropina (0,04 mg/kg), midazolam (0,2 mg/kg) y ketamina (2 mg/kg) mediante una inyección intramuscular. Además, administrar un preparado de liberación lenta de buprenorfina (0,01 mg/kg) por vía subcutánea para la analgesia perioperatoria.
7. En la mesa de operaciones, coloque una manta de agua de recirculación y ajuste la temperatura del agua inicialmente a aproximadamente 40 °C. Ajuste la temperatura de la manta de agua para mantener la temperatura corporal central entre 38,0 y 39,5 °C en el lechón.
8. Una vez que la mandíbula esté completamente relajada, rocíe la laringe con lidocaína al 1%. Realice la intubación endotraqueal estándar con monitoreo de oxímetro de pulso portátil.
9. Controle, conecte y asegure el correcto funcionamiento del equipo de monitoreo: oxímetro de pulso, capnógrafo, cables de telemetría de ECG y sonda de temperatura.
10. Administrar al lechón isoflurano inhalado (2-5%) como anestesia durante el procedimiento quirúrgico, ajustado en función de la profundidad de la anestesia. Controle la profundidad de la anestesia a través de la evaluación de la frecuencia cardíaca, la frecuencia respiratoria y el patrón de respiración, la saturación de oxígeno, el párpado y el reflejo de retirada.
11. Utilice los siguientes ajustes iniciales del ventilador: PEEP de 4 cmH₂O, volumen corriente entre 8-10 mL/kg y una relación inspiratoria/espiratoria de 1:1. La frecuencia del ventilador oscila entre 26-36/min, ajustada para lograr un pCO₂ entre 35-42 mmHg en una gasometría arterial analizada con un analizador de gasometría en el punto de atención.
12. Coloque el lechón en posición supina. Aplique ungüento oftálmico estéril en ambos ojos para lubricar durante el procedimiento.
13. Afeita el vello sobre el sitio quirúrgico. Con una gasa estéril y un exfoliante desinfectante (povidona yodada 7,5%), desinfectar el tórax con movimientos circulares de interior a exterior tres veces. Limpie el exceso de solución exfoliante con una gasa estéril. Usando una técnica aséptica, cubra los sitios quirúrgicos (cuello y lado izquierdo del tórax) y el área circundante.
14. Utilizando una técnica de Seldinger modificada, se colocan catéteres centrales tanto en la arteria carótida (catéter francés de un solo lumen de 3,5 o catéter IV de calibre 24) como en la vena yugular interna (cinco o seis catéteres franceses de doble o triple luz) para el control de la presión, la toma de muestras de sangre y el acceso venoso durante el procedimiento para la administración de medicamentos.
15. Administrar una dosis intravenosa de cefazolina (30 mg/kg) para la profilaxis perioperatoria de la sepsis y de ranitidina (1 mg/kg) para la profilaxis de la úlcera por estrés. Iniciar el uso de líquido de mantenimiento intravenoso (D5WNS) a través del catéter venoso central.

2. Alteración de las cúspides de la válvula pulmonar por parte de Bioptome

1. Después de la confirmación del plano quirúrgico, realizar una toracotomía izquierda en el tercer espacio intercostal para asegurar una exposición adecuada para visualizar la arteria pulmonar principal.
2. Con uso de gel estéril y una funda, realice un estudio ecocardiográfico epicárdico a través de la toracotomía izquierda para evaluar la presencia de comunicación interauricular, conducto arterioso persistente y luego realice un barrido a través de las válvulas pulmonar y tricúspide para evaluar anomalías congénitas.
3. A través de la incisión de la toracotomía izquierda, coloque suturas de cuerda en la arteria pulmonar principal (AMP) y conéctelas a un lazo.
4. Con un introductor de aguja, perfore el MPA en el medio de las suturas de la senda y avance un alambre. Sobre el alambre, avance una vaina de catéter de siete French con bridas personalizadas a través de la incisión del MPA. Ancle firmemente el catéter en la superficie del MPA envolviendo las suturas de la cuerda alrededor del borde del catéter, y el lazo se puede apretar (Figura 1).
5. Introducir un bioptomo en la vaina y avanzar bajo guía ecocardiográfica epicárdica hasta la válvula pulmonar.
6. Bajo visualización ecocardiográfica epicárdica directa, utilice el bioptoma para asegurar las mordidas en las cúspides de la válvula pulmonar. La retirada del biotomo provoca desgarros de la cúspide y la rotura de la válvula pulmonar.
   1. Repita este proceso según sea necesario para lograr una regurgitación pulmonar de moderada a grave. Esto se evalúa mediante interrogación Doppler de onda de pulso en las arterias pulmonares ramificadas. Nuestro objetivo es lograr una relación integral de tiempo de velocidad inversa a directa (VTI) entre 0,6 y 0,7 en el momento del procedimiento. Una vez satisfecho, retire el bioptome.
7. Durante el procedimiento, administre infusiones intravenosas de epinefrina (0,05 - 0,15 μg/kg/min) y/o norepinefrina (0,05 - 0,15 μg/kg/min) según sea necesario para mantener la presión arterial normal durante el procedimiento (presión arterial sistémica media entre 60 y 80 mmHg).

3. Colocación de la banda de la arteria pulmonar

1. Insertar un catéter umbilical de cinco años de un solo lumen a través de la vaina previamente colocada y avanzarlo hasta el ventrículo derecho (VD) para la monitorización de la presión VD durante la colocación de una banda de la arteria pulmonar.
2. Teje seda o una sutura sintética trenzada no absorbible a través del centro de una banda de silástica para mayor refuerzo y resistencia. Envuelva esta banda silástica alrededor del MPA entre la válvula pulmonar y proximal al sitio de punción del catéter.
3. A través de la medición directa de la presión del ventrículo derecho, apriete la banda de la arteria pulmonar y ajústela con un clip vascular para lograr una presión sistólica sistémica del VD del ≥60%. Una vez que se alcanza la presión deseada, ate las suturas para asegurar la banda de la arteria pulmonar.
4. Avance el catéter umbilical a través de la banda de la arteria pulmonar y dentro del MPA distal para obtener un gradiente de la banda de la arteria pulmonar hacia atrás. Retire el catéter umbilical y la vaina.
5. Amarre la sutura de la cuerda de la bolsa para cerrar el sitio de punción de la MPA (Figura 2).
6. Cierre la incisión de la toracotomía izquierda en tres capas utilizando suturas no absorbibles para la primera capa y luego suturas reabsorbibles para cerrar las capas musculares. Aplique grapas para cerrar la capa de piel.
7. Infiltrar alrededor de la incisión cutánea con bupivacaína (0,5%, dosis máxima 2 mg/kg) para la analgesia local. Administrar una dosis intravenosa única de meloxicam (0,2 mg/kg) para la analgesia postoperatoria, además de la buprenorfina subcutánea de liberación lenta administrada anteriormente.
8. Retire las vías centrales arteriales y venosas y ate los vasos para asegurar la hemostasia.
9. Aplique la crema Hibitane (clorhexidina al 1%) en las incisiones y asegure un vendaje para cubrir la incisión.
10. Apague el isoflurano inhalado. Una vez que el lechón respira por sí solo con los mecanismos adecuados de protección de la vía aérea, extubar con seguimiento y cuidados de recuperación postoperatoria.
11. Para la profilaxis de la infección incisional, administrar al lechón un tratamiento empírico de cinco días de cefalexina oral 30 mg/kg dos veces al día.

4. Valoración ecocardiográfica

1. Evaluar cualitativamente la regurgitación pulmonar por Doppler color y grado de 0 a 4 [0 = ninguno, 1 = trivial (un solo chorro estrecho), 2 = leve (un solo chorro ligeramente más ancho con una longitud de chorro < 10 mm, relación entre la anchura del chorro proximal y el tracto de salida del VD < 0,25), 3 = moderada (chorros simples o múltiples con la relación combinada entre la anchura del chorro proximal y el tracto de salida del VD entre 0,25 y 0,65), y 4 = severo (chorro ancho con relación entre el ancho del chorro proximal y el tracto de salida del VD > 0,65)].
   1. En el grupo de intervención, semicuantificar la regurgitación pulmonar midiendo una relación entre la integral de tiempo de velocidad inversa a la directa (VTI) utilizando Doppler de onda de pulso en la rama de la arteria pulmonar (Figura 3).
   2. Clasificar cualitativamente la gravedad de la regurgitación tricuspídea de 0 a 4 mediante la evaluación Doppler color [0 = ninguno, 1 = trivial (un solo chorro estrecho), 2 = leve (múltiples chorros estrechos), 3 = moderado (chorro ancho que alcanza la porción media de la aurícula derecha) y 4 = grave (chorro ancho que alcanza la pared posterior de la aurícula derecha)]. Tanto el sistema de gradación de la insuficiencia valvular pulmonar como el tricúspide están de acuerdo con las guías vigentes 14,15,16,17,18,19.
2. Evaluar la función sistólica del ventrículo derecho utilizando el cambio de área fraccional del ventrículo derecho (FAC del VD), que se midió trazando el área delimitada por los bordes endocárdicos del ventrículo derecho al final de la diástole y al final de la sístole en la vista apical de cuatro cámaras. Calcule el FAC del VD como la diferencia entre las dos áreas, expresada como un porcentaje del área del VD diastólica final. Un valor de RVFAC < 35% representa una función sistólica anormal del VD²⁰.

Resultados

Para la validación del modelo, se compararon diez lechones (5 machos y 5 hembras) que se sometieron a toracotomía izquierda con rotura de la válvula pulmonar y colocación de banda de la arteria pulmonar (grupo de intervención, IP) con diez lechones control de edad y sexo que se sometieron a toracotomía izquierda (grupo control, PC). Al inicio del estudio, antes de la intervención, todos los lechones presentaban insuficiencia pulmonar o la tenían trivial, con geometría y función...

Discusión

Durante el desarrollo de este novedoso modelo de corazón, varias consideraciones han influido en el diseño final del modelo.

Edad de los lechones y exposición quirúrgica
Antes de la formulación del modelo actual de lechones, el equipo ha trabajado con cadáveres de lechones de entre una y seis semanas de edad con el objetivo de determinar el rango de edad en el que la instrumentación del procedimiento y la exposición son adecuadas. D...

Materiales

Name	Company	Catalog Number	Comments
Drugs
1% lidocaine spray	WDDC	103365	Lidodan 30 mL
atropine sodium injection	WDDC/Rafter 8 Products		0.5 mg/mL
bupivacaine	WDDC/Sterimax		5 mg/mL
buprenorphine HCl slow release injection	Chiron Compounding Pharmacy		1 mg/mL
buprenorphine regular	WDDC/Champion Alstoe	121378	Vetergesic 0.3 mg/mL
cefazolin	WDDC/Fresenius Kabi	102016	1 g/vial
cephalexin capsule	WDDC/Novopharm		Novo-Lexin 250 mg/capsule
epinephrine	WDDC		Adrenalin (1:1000) 1 mg/mL
furosemide tablet	WDDC/Novopharm		10 mg tablet
Iodine Scrub/Spray	Cardinal Health	KF22422	Betadine brand
ketamine hydrochloride injection	WDDC/Vetoquinol	131771	Narketan 100 mg/mL
midazolam	WDDC/Sandoz	101100	5 mg/mL
norepinephrine	WDDC		1 mg/mL
pentobarbital sodium	WDDC/Bimeda-MTC	127189	Euthanyl 240 mg/mL
ranitidine injection	WDDC		25 mg/mL
ranitidine tablet	Sanis		300 mg tablet
Surgical Scrub Sponge	Stevens	333-377479	4% CHG Surgical Soap scrub brush
Equipment
24G peripehral IV catheter	BD		Insyte-N
5Fr double lumen central venous catheter	Arrow	CS-14502	20cm
5Fr single lumen umbilical vessel catheters	Covidien/Kendall	8888160333	Argyle 15 inches
6" Chest retractor	RRSMRI
6Fr triple lumen central venous catheter	Arrow	JR-42063-HPHNM	20cm
7Fr catheter sheath with flange	Dr. Coe custom designed
Adson forceps	RRSMRI
Aestiva/5 Ventilator	GE Datex Ohmeda
Atraumatic forceps	Teleflex	351865
bioptome	Dr. Coe lab		Mansfield Biopsy Forceps
Curved hemostat	RRSMRI
Curved mosquito hemostat	RRSMRI
Debakey Forceps (Long)	Teleflex	351804
Debakey Forceps (Narrow)	Teleflex	351802
Debakey Forceps (Rg)	Teleflex	351800
Echo probe cover	Civco
Endotracheotube	Stevens	180-112082055	Rusch Murphy Eye Low Press. Cuff
Iris Spring scissors	Fisher Scientific	NC0127560
iSTAT 1 blood gas analyzer	Abbott Laboratories		MN:300-G
iSTAT CG4+ cartridges	Abbott Laboratories	03P85-50
Kelly Hemostat	Fine Science Tools	1301914
Kocher forceps	RRSMRI
Large Army/Navy Retractor	RRSMRI
Laryngoscope	MACO CE Miller#4 Blade	LA6226-4	Macolaryngoscope.com
Liga-clip applicator L	Ethicon	LC430
Liga-clip applicator M	Ethicon	LX210
Liga-clip applicator S	Ethicon	LX110
Metal suction tip	RRSMRI
Metzenbaum Scissors (Lg)	RRSMRI
Metzenbaum Scissors (Md)	RRSMRI
Mixter - long/mid wide	RRSMRI
Mixter - long/narrow	RRSMRI
Mixter - long/wide	RRSMRI
Mixter - short/narrow	RRSMRI
Needle Driver 10"	RRSMRI
Needle Driver 6"	RRSMRI
Needle Driver 7"	RRSMRI
Philips iE33 Echocardiography machine	Philips		X7 and S12 probes
pressure line tubing and 3-way stopcock	Dr. Freed lab
Rat tooth forcep	RRSMRI
silastic reinforced sheeting	Bioplexus	SH-21001-040	6" x 8" x .040" Gloss
Small Army/Navy Retractor	RRSMRI
Straight hemostat	RRSMRI
Straight mosquito hemostat	RRSMRI
Sutures: 4-0 and 5-0 synthetic, non-absorbable suture, 2-0 silk	Dr. Freed lab
Towel clamp	RRSMRI
vascular tourniquet	Dr. Freed lab
Weitlaner retractor (Md)	RRSMRI
Weitlaner retractor (Sm)	RRSMRI
Zoll R Series Monitor Defibrillator	Zoll technologies