Modelo ovino crónico de insuficiencia ventricular derecha y regurgitación tricúspide funcional

Resumen

La insuficiencia ventricular derecha y la regurgitación tricúspide funcional se asocian con cardiopatía izquierda e hipertensión pulmonar, que contribuyen significativamente a la morbilidad y mortalidad en los pacientes. Establecer un modelo ovino crónico para estudiar la insuficiencia ventricular derecha y la regurgitación tricúspide funcional ayudará a comprender sus mecanismos, progresión y posibles tratamientos.

Resumen

La fisiopatología de la insuficiencia tricúspide funcional grave (FTR) asociada con la disfunción ventricular derecha es poco conocida, lo que lleva a resultados clínicos subóptimos. Nos propusimos establecer un modelo ovino crónico de FTR e insuficiencia cardíaca derecha para investigar los mecanismos de FTR. Veinte ovejas machos adultas (6-12 meses de edad, 62 ± 7 kg) se sometieron a toracotomía izquierda y ecocardiografía basal. Se colocó una banda de la arteria pulmonar (PAB) y se cinchó alrededor de la arteria pulmonar principal (PAP) para al menos duplicar la presión de la arteria pulmonar sistólica (SPAP), induciendo una sobrecarga de presión del ventrículo derecho (VD) y signos de dilatación del VD. PAB aumentó agudamente el SPAP de 21 ± 2 mmHg a 62 ± 2 mmHg. Los animales fueron seguidos durante 8 semanas, los síntomas de insuficiencia cardíaca fueron tratados con diuréticos y se utilizó ecocardiografía de vigilancia para evaluar la recolección de líquido pleural y abdominal. Tres animales murieron durante el período de seguimiento debido a un accidente cerebrovascular, hemorragia e insuficiencia cardíaca aguda. Después de 2 meses, se realizó una esternotomía mediana y una ecocardiografía epicárdica. De los 17 animales sobrevivientes, 3 desarrollaron regurgitación tricuspídea leve, 3 desarrollaron regurgitación tricúspide moderada y 11 desarrollaron regurgitación tricúspide grave. Ocho semanas de bandas de la arteria pulmonar dieron como resultado un modelo ovino crónico estable de disfunción ventricular derecha y FTR significativa. Esta gran plataforma animal se puede utilizar para investigar más a fondo las bases estructurales y moleculares de la falla del VD y la regurgitación tricúspide funcional.

Introducción

La insuficiencia ventricular derecha (FVR) es reconocida como un factor importante que contribuye a la morbilidad y mortalidad de los pacientes cardíacos. Las causas más comunes de FVR son la cardiopatía izquierda y la hipertensión pulmonar¹. Durante la progresión de la FVR, la insuficiencia tricúspide funcional (FTR) puede surgir como consecuencia de la disfunción del ventrículo derecho (RV), dilatación anular y remodelación subvalvular. La FTR moderada a grave es un predictor independiente de mortalidad^2,3, y se estima que 80%-90% de los casos de regurgitación tricuspídea son de naturaleza funcional⁴. La FTR en sí misma puede promover la remodelación ventricular adversa al influir en la poscarga o la precarga⁵. La válvula tricúspide ha sido considerada históricamente la válvula olvidada⁶, y se creía que el tratamiento de la cardiopatía del lado izquierdo resolvería la patología RV asociada y FTR⁷. Datos recientes han demostrado que esta es una estrategia defectuosa, y las guías clínicas actuales abogan por un enfoque mucho más agresivo para FTR⁴. Sin embargo, la fisiopatología de la FTR grave asociada a la disfunción ventricular derecha aún es poco conocida, lo que lleva a resultados clínicos subóptimos⁸. Los modelos animales grandes actualmente disponibles de FVR se basan en presión, volumen o sobrecarga mixta. Hemos descrito previamente un modelo animal grande de FVR y TR, pero sólo en un contexto agudo⁹.

El estudio actual se centra en un modelo ovino crónico de bandas de la arteria pulmonar (PAB) para aumentar la poscarga del VD (sobrecarga de presión) e inducir la disfunción del VD y la FTR. El modelo de poscarga es confiable y reproducible en comparación con los modelos de hipertensión pulmonar, en los cuales los cambios en la microvasculatura son menos predecibles y más probables¹⁰. El objetivo del estudio fue desarrollar un modelo animal grande crónico de FVR y FTR que imitara con mayor precisión la sobrecarga de presión del VD en pacientes con cardiopatía izquierda e hipertensión pulmonar. El establecimiento de tal modelo permitiría estudios en profundidad sobre la fisiopatología de la remodelación ventricular y valvular asociada con la disfunción del VD y la insuficiencia tricúspide. El modelo ovino fue elegido con base en nuestro trabajo previo sobre la válvula mitral y la literatura publicada que apoya las similitudes anatómicas y fisiológicas entre los corazones humanos y ovinos^11,12,13.

Para este estudio, 20 ovejas adultas (62 ± 7 kg) se sometieron a una toracotomía izquierda y banda de la arteria pulmonar principal (PAB) para al menos duplicar la presión de la arteria pulmonar sistólica (SPAP), induciendo así una sobrecarga de presión del VD. Los animales fueron seguidos durante 8 semanas, y los síntomas de insuficiencia cardíaca fueron tratados con diuréticos cuando clínicamente evidentes. La ecocardiografía de vigilancia se realizó periódicamente para evaluar la función del VD y la competencia valvular. Tras la finalización del protocolo experimental para el desarrollo del modelo (8 semanas), los animales fueron llevados de vuelta al quirófano para la esternotomía mediana y la implantación de cristales de sonomicrometría en las estructuras epicárdicas e intracardíacas. Este procedimiento se realizó mediante bypass cardiopulmonar con latidos cardíacos y con control bicaval. No hubo problemas para destetar a los animales del bypass cardiopulmonar o adquirir los datos de sonomicrometría en un entorno hemodinámico estable en estado estacionario sin la necesidad de inotrópicos para el soporte cardíaco derecho. Anticipamos realizar la anuloplastia con anillo tricúspide y otros procedimientos del corazón derecho en un futuro próximo utilizando un enfoque de toracotomía derecha en experimentos terminales y de supervivencia. La experiencia actual nos lleva a creer que será posible destetar a los animales del bypass cardiopulmonar sin dificultad y que la supervivencia a largo plazo es factible. Como tal, creemos que el modelo permitirá la realización de procedimientos cardíacos clínicamente pertinentes. A continuación se describen los pasos (perioperatorios y operatorios) realizados para llevar a cabo el protocolo experimental ovino.

Protocolo

El protocolo fue aprobado por el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales de la Universidad Estatal de Michigan (IACUC) (Protocolo 2020-035, aprobado el 27/07/2020). Para este estudio, se utilizaron 20 ovejas machos adultas que pesaban 62 ± 7 kg.

1. Pasos preoperatorios

1. Ayunar el animal 12 h antes de la cirugía (durante la noche).
2. Coloque al animal en una silla de oveja (Figura 1) y prepárese para la canulación de la vena yugular derecha utilizando una vaina introductora larga de 11 Fr (longitud de la vaina = 10 cm).
3. Aféitese con tijeras a lo largo del sitio de colocación IV: la cara anterior derecha del cuello alrededor de 10-15 cm lateral desde la línea media para la vena yugular derecha.
4. Gire la cabeza del animal hacia la izquierda para que los aspectos anterior y lateral derecho del cuello queden expuestos. Localice el curso de la vena yugular. Para facilitar esto, comprima la parte inferior del cuello para distender la vena.
5. Limpie con clorhexidina y exfoliante a base de alcohol, y anestesie localmente con lidocaína al 1%.
6. Anular la vena yugular en el tercio medio a superior del cuello, como se describe.
   1. Corte la piel por encima de la vena con una cuchilla número 11 perpendicular a la vena.
   2. Canulación con un angiocatéter de 14 G; cuando esté en su lugar (sale sangre de la aguja o se mancha sangre), retire la aguja, deje el catéter, pase el alambre guía, retire el catéter, coloque la vaina de 11 Fr y asegúrelo.
   3. Asegúrese de la permeabilidad y la colocación adecuada de la cánula extrayendo sangre de color rojo oscuro y realizando un lavado salino para confirmar el flujo y la ausencia de hinchazón en el sitio de inserción.
7. Iniciar la inducción de propofol a dosis de 1,0-1,5 mg/kg por vía intravenosa (IV).
8. Intubar con un tubo endotraqueal (ET) número 9 usando un laringoscopio con una cuchilla número 5. Para esto, una persona debe asegurar las mandíbulas y la lengua, mientras que la otra persona identifica la tráquea, inserta el tubo ET e infla el manguito de sellado. Confirme la colocación correcta mediante los ruidos respiratorios bilaterales y la condensación en el tubo ET.
9. Administrar por vía intravenosa el analgésico buprenorfina a 0,01 mg/kg y utilizar 240 mg de gentamicina y 1 g de cefazolina para la profilaxis antibiótica.
10. Transfiera al animal de la silla de oveja a una mesa quirúrgica y colóquelo en su lado derecho.

2. Pasos de la cirugía

1. Ventilar a 15 mL/kg (12-18 respiraciones/min), con flujo de oxígeno a 4 L/min e isoflurano al 2,5%-4,0%. Confirme la anestesia adecuada para asegurarse de que el sujeto esté en el nivel quirúrgico (etapa 3) verificando el tono de la mandíbula y la rotación de los ojos.
2. Lubrique ambos ojos aplicando ungüento oftálmico e inserte una sonda gástrica para asegurar la evacuación de gases y alimentos. Conecte el electrocardiograma (EKG), el oxímetro de pulso (SpO 2), el capnógrafo (ETCO₂) y los monitores de temperatura corporal. Fije los cables de la extremidad del EKG (I, II, III) a la piel a través de pinzas de cocodrilo, el sensor SpO 2 a la mejilla del animal y el tubo ETCO₂ al tubo endotraqueal, y pase la sonda de temperatura a través de la fosa nasal hasta la nasofaringe.
3. Preparar el campo operativo. Afeite el tórax anterior izquierdo, límpialo con clorhexidina y exfoliante a base de alcohol, y cúbrelo con cortinas estériles.
4. Haga una incisión cutánea y subcutánea de 10 cm de largo a nivel del cuarto espacio intercostal.
5. Confirme el espacio intercostal correcto identificando la entrada torácica y contando los espacios intercostales hacia abajo. Posteriormente, continúe la incisión en el centro y a lo largo del cuarto espacio intercostal.
6. Divida los músculos intercostales, abra la cavidad torácica y extienda las costillas con un retractor estilo Finochietto de minitoracotomía. Mientras realiza la toracotomía, tenga cuidado de no lesionar la arteria mamaria interna izquierda (LIMA) en el borde esternal de la incisión y el pulmón en el borde superior.
7. Realizar ecocardiografía epicárdica basal para evaluar la función biventricular y la competencia valvular. La aparición de vistas no estándar puede deberse a la minitoracotomía centrada en la válvula tricúspide (TV), la función ventricular derecha e izquierda y el flujo de la arteria pulmonar.
8. Identifique el LIMA en el borde esternal de la incisión, retire los tejidos adyacentes a su alrededor y prepárese para establecer una línea arterial para el monitoreo de la presión.
9. Coloque dos suturas de seda 4-0 alrededor de la arteria, con una proximal y otra distal al sitio de la canulación (utilizada para asegurar el catéter arterial).
10. Use clips de titanio con un aplicador de clip para sujetar el LIMA distal al sitio de canulación planificado para evitar el sangrado por reflujo durante la canulación .
11. Haga una incisión perpendicular que es la mitad de la circunferencia del catéter en el LIMA con una cuchilla número 11.
12. Inserte un angiocatéter de 18 G y conéctelo al módulo de línea arterial. Cuando se alcance una presión de alrededor de 120/80 mmHg, asegure el catéter en su lugar utilizando las dos suturas de seda 4-0 colocadas anteriormente.
13. Realizar pericardiotomía comenzando a nivel de los senos de la arteria pulmonar y yendo 4-5 cm lateralmente a lo largo de la arteria pulmonar principal (MPA), teniendo cuidado de no lesionar el nervio frénico izquierdo.
14. Aplique de cuatro a cinco puntos de retracción en el pericardio abierto para crear un pocillo pericárdico, ya que esto facilita la exposición y la disección entre el tronco pulmonar y la aorta.
15. Diseccionar el MPA de la aorta ascendente (AA) alrededor de 2-3 cm de su origen usando pinzas romas en ángulo recto, comenzando en el nivel del apéndice auricular izquierdo y trabajando hacia el AA. Para separar completamente el MPA del AA, use electrocauterio o tijeras para eliminar el tejido conectivo entre las dos estructuras.
16. Pase una cinta umbilical alrededor del MPA con una abrazadera roma en ángulo recto. Establezca una línea de presión de MPA colocando una sutura de cuerda de monedero de monofilamento 5-0 a 1 cm distal de los senos de MPA.
17. Inserte un angiocatéter de 20 G y conéctelo a una línea de monitoreo. Asegúrese de que se logren lecturas correctas de MPA y línea arterial antes de sujetar la cinta umbilical; Las presiones arteriales y pulmonares pueden variar, pero deben ser comparables a los valores del paciente humano.
18. Sostenga ambos extremos de la cinta umbilical y enganche para reducir la luz del MPA.
19. Apriete progresivamente la banda con la aplicación sucesiva de un aplicador de clip, con cada clip colocado debajo del clip anterior hasta que la presión arterial sistémica comience a disminuir constantemente (Figura 2). En este punto, retire el último clip colocado para estabilizar la presión arterial sistémica.
20. Cuando se logren condiciones hemodinámicas máximas y estables, asegure la cinta umbilical a la adventicia del MPA utilizando una sutura de monofilamento 5-0 para evitar la migración distal.
21. Realizar ecocardiografía post-bandeo para evaluar la función biventricular y la competencia valvular, como en el paso 2.7. Retire la línea de presión de MPA y la línea arterial, y asegúrese de una buena hemostasia verificando si hay sangrado proveniente del área donde se colocaron la banda y las líneas arteriales.
22. Coloque un tubo torácico en el tórax izquierdo, con el sitio de entrada un espacio intercostal debajo de la incisión inicial. Cierre las costillas con dos suturas Vicryl tamaño 2 y cierre la herida con suturas continuas de tres capas: Vicryl 2-0 para el músculo y los tejidos subcutáneos y Prolene 3-0 para la piel.
23. Cuando no se observen signos de sangrado, retire el tubo torácico antes de desconectar al animal del ventilador.
24. Destetar al animal del ventilador, extubarlo, moverlo a una sola jaula y seguirlo de cerca durante al menos 1 h. Deje la vía IV central en su lugar y asegúrela con un vendaje aplicado libremente alrededor del cuello.
    NOTA: La analgesia intravenosa postoperatoria se mantuvo con buprenorfina (0,05 mg/kg) y flunixina (1,2 mg/kg) durante 3 días después de la cirugía.

Resultados

Tras la finalización del protocolo experimental para el desarrollo del modelo (casi 8 semanas), los animales fueron llevados de vuelta a la sala de operaciones para la esternotomía mediana y la implantación de cristales de sonomicrometría en las estructuras epicárdicas e intracardíacas. Este procedimiento se realizó mediante bypass cardiopulmonar con latidos cardíacos y con control bicaval, como lo describió nuestro grupo en detalle anteriormente⁹. No hubo problemas para destetar a los an...

Discusión

En este modelo, 8 semanas de bandas de la arteria pulmonar dieron como resultado un modelo ovino crónico estable de disfunción ventricular derecha y, en la mayoría de los casos, una FTR significativa. Las fortalezas del modelo PAB crónico presentado incluyen el ajuste preciso de la poscarga durante el procedimiento, aunque su influencia en las respuestas del VD puede diferir. El modelo es adecuado para evaluar diversos grados de falla del VD o FTR, con la gravedad modulada por el grado de constricción de la arteria ...

Materiales

Name	Company	Catalog Number	Comments
Anesthesia Machine Drager Narkomed MRI-2	Drager	4116091-001
angiocatheter	BD	BD382268	14GAx8.25cm
BD ChloraPrep Scrub Teal 26 ml applicator with a sterile solution
Blade #11	Bard-Parker	371111
Buprenorphine	HIKMA
cefazolin 1.0g	Hikma	0143-9924-90
Diprivan 200mg/20ml	63323-0269-29	FRESENIUS KABI
Electrosurgical generator Valleylab Force FX	Valleylab	CF5L44233A
Gentamicin Sulfate 40 mg / mL	Fresenius	406365
i-Stat Blood analyzer MN 300	Abbott
Lidocaine HCl 1%	Pfizer	243243
Open ligating clip appliers Horizon Medium	Teleflex	237061
PERMAHAND Silk Suture	PERMA HAND	SA 63H
Pinnacle Introducer sheath	Terrumo	RSS102	sheath length 10cm
Prolene 3-0	ETHICON	8684H
Titanium Clips Medium	Teleflex	2200
Umbilical tape	Ethicon	EFA 1165
VICRYL 2 coated undyed 1X54" TP-1	ETHICON	J 880T
Vicryl 2-0	ETHICON	J269H