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Aquí presentamos un modelo murino para la anastomosis de la arteria femoral, ofreciendo a los investigadores un valioso modelo animal para estudiar y simular la estenosis anastomótica vascular. Este desarrollo es crucial para avanzar en nuestra comprensión de la fisiopatología subyacente a esta afección y facilitar una investigación más precisa y eficaz de las enfermedades vasculares.
En cirugía vascular, la anastomosis vascular es una técnica reconstructiva común que se utiliza para restaurar el flujo sanguíneo. Sin embargo, la reestenosis anastomótica es una complicación postoperatoria frecuente, causada principalmente por lesión vascular inducida por cirugía, hiperplasia íntima y respuestas inflamatorias. El modelo de anastomosis de la arteria femoral del ratón se utiliza ampliamente para investigar los mecanismos de la reestenosis anastomótica y la reparación vascular. La anastomosis de la arteria femoral de extremo a extremo guiada microscópicamente permite una simulación precisa de la lesión vascular y los procesos de reparación después de la cirugía, proporcionando una herramienta experimental confiable para estudiar los mecanismos patológicos relacionados con la reestenosis. Este estudio se centra en perfeccionar la técnica quirúrgica para la anastomosis de la arteria femoral en ratones. A través de refinamientos en las técnicas quirúrgicas y la optimización de los detalles técnicos, hemos logrado un marcado aumento en la tasa de éxito y reproducibilidad del modelo. Las mejoras específicas incluyen técnicas refinadas de manejo vascular durante la cirugía, la selección de materiales de sutura y la optimización de los métodos de sutura para minimizar la fuga anastomótica y la oclusión postoperatoria. El estudio también enfatiza la observación de hiperplasia intimal, remodelación vascular en el sitio anastomótico y permeabilidad vascular a largo plazo. A través de esta investigación, proporcionamos una guía operativa concisa y eficiente para realizar la anastomosis de la arteria femoral del ratón, ofreciendo un soporte técnico confiable para estudios experimentales en cirugía vascular. Este trabajo sienta una base sólida para investigaciones posteriores sobre los mecanismos relacionados y las evaluaciones de la intervención terapéutica.
La anastomosis vascular es una técnica fundamental en los procedimientos de revascularización, ya que desempeña un papel fundamental en la restauración del flujo sanguíneo y promueve la reparación de los tejidos. Sin embargo, la aparición de hiperplasia de íntima (IH) en el sitio anastomótico a menudo conduce a la reestenosis, lo que compromete significativamente la permeabilidad vascular a largo plazo e impacta negativamente en los resultados clínicos y en el pronóstico del paciente 1,2. La HI está estrechamente asociada con la lesión vascular intraoperatoria, caracterizada por una proliferación y migración anormales de células musculares lisas (CME) y un depósito excesivo de matriz extracelular1. Estos procesos patológicos complejos e interrelacionados subrayan la necesidad crítica de dilucidar los mecanismos precisos de la IH para informar las estrategias preventivas e intervencionistas contra la reestenosis.
Debido a su reproducibilidad y control preciso, los modelos murinos de anastomosis de la arteria femoral han sido ampliamente adoptados en la investigación sobre la reparación vascular y los mecanismos patológicos asociados 3,4,5. La anastomosis de extremo a extremo en ratones permite una simulación precisa de la lesión anastomótica posquirúrgica, lo que permite la observación dinámica de la IH y la remodelación vascular. Estos modelos proporcionan una plataforma ideal para estudiar las interacciones entre las células endoteliales y las SMC después de la cirugía y para evaluar el papel de las respuestas inflamatorias en el desarrollo de IH6. Al combinar el análisis histológico y la detección de biomarcadores moleculares, los investigadores pueden identificar de manera integral los impulsores clave de la IH, ofreciendo información crítica sobre sus mecanismos subyacentes y posibles objetivos terapéuticos.
El desarrollo de la HI está impulsado por múltiples factores, siendo los cambios hemodinámicos un contribuyente crítico 1,7,8. En el sitio anastomótico, las regiones de bajo esfuerzo cortante y el índice de corte oscilatorio anormal (OSI) son estímulos primarios para la proliferación y migración de SMCs 1,7. Además, los desajustes de cumplimiento y el flujo sanguíneo turbulento alrededor de la anastomosis exacerban la lesión endotelial, acelerando la progresión de la HI8. Estos hallazgos subrayan la necesidad de optimizar las técnicas quirúrgicas y seleccionar los materiales adecuados para mitigar los cambios patológicos en el sitio anastomótico.
En los últimos años, los balones recubiertos de fármaco (DCB) han demostrado su eficacia en la reducción del IH. Los agentes antiproliferativos, como el paclitaxel, inhiben eficazmente la proliferación y migración de las CME, reduciendo significativamente la incidencia de reestenosis9. Sin embargo, persisten desafíos en sistemas de alto flujo como los injertos arteriovenosos, donde las fluctuaciones rápidas en el esfuerzo cortante y las altas tasas de flujo sanguíneo pueden disminuir la eficacia de los DCB1. Los estudios futuros deben centrarse en mejorar la aplicabilidad de los DCB en diversos entornos hemodinámicos, al tiempo que se aprovechan los avances en la ciencia de los biomateriales para desarrollar soluciones más personalizadas y eficaces para la reestenosis posquirúrgica. Además de las intervenciones localizadas, factores sistémicos como la diabetes, la aterosclerosis y la disfunción endotelial influyen significativamente en el desarrollo de HI10. Por lo tanto, las estrategias clínicas deben priorizar el manejo integral de estas afecciones sistémicas para mejorar la salud vascular general. Al mismo tiempo, la identificación y el seguimiento de nuevos biomarcadores para la progresión del HI podrían proporcionar oportunidades para la intervención temprana. La integración de la inteligencia artificial en la planificación quirúrgica ofrece otra vía prometedora, ya que permite el diseño computacional de configuraciones anastomóticas optimizadas, mejorando así las tasas de éxito quirúrgico y prolongando la permeabilidad vascular.
En el estudio de la HI postquirúrgica y los mecanismos patológicos asociados, el modelo de anastomosis de la arteria femoral se destaca por su precisión y reproducibilidad11. Este modelo, que emplea técnicas microquirúrgicas para crear una anastomosis de extremo a extremo de la arteria femoral en ratones, imita con precisión el trauma quirúrgico localizado en el sitio anastomótico. Las ventajas de este modelo se hacen particularmente evidentes cuando se comparan con modelos como la lesión inducida por cable u otras alternativas. Una ventaja técnica importante del modelo de anastomosis de la arteria femoral es su capacidad para inducir una lesión vascular altamente localizada y controlada12. El trauma quirúrgico permite un impacto focalizado en la región anastomótica, imitando de cerca los patrones de lesión encontrados en la cirugía vascular clínica. Por el contrario, los modelos de lesiones inducidas por alambre, aunque más simples en su técnica, a menudo resultan en una denudación endotelial extensa, lo que dificulta la replicación del trauma localizado observado en las cirugías anastomóticas de la vida real13. Además, la variabilidad en la profundidad y el alcance del daño inducido por alambre entre los diferentes ensayos potencialmente disminuye la reproducibilidad de los resultados. La naturaleza extensa y difusa del daño en los modelos de lesión por alambre hace que sea menos relevante para investigar el HI localizado que se asocia específicamente con regiones anastomóticas.
En este estudio, utilizando un modelo murino de anastomosis de la arteria femoral, refinamos sistemáticamente las técnicas quirúrgicas para mejorar las tasas de éxito del modelo y garantizar la permeabilidad a largo plazo del sitio anastomótico. Aprovechando esta base establecida, nuestro estudio profundizó en los mecanismos moleculares y celulares subyacentes a la IH, incluidas las vías reguladoras que rigen la migración y proliferación de las SMC, así como el papel de los mediadores inflamatorios en la progresión de la IH. A través de esta investigación, nuestro objetivo es aportar nuevos conocimientos teóricos sobre los mecanismos de la reestenosis postanastomótica y establecer una base experimental para el desarrollo de estrategias terapéuticas dirigidas específicamente a la IH.
Este estudio fue aprobado y los animales fueron manejados de acuerdo con las Directrices para el Manejo y Uso de Animales de Laboratorio en China. La investigación se adhirió estrictamente a los requisitos éticos de los experimentos con animales, con la aprobación del Comité de Ética Animal (Número de aprobación: SWMU20221109-019). Aquí, se utilizaron ratones C57BL/6 sanos de 8 semanas de edad de ambos sexos, con un peso de entre 20 y 22 g, para el presente estudio. Los animales fueron alojados en el Centro de Animales de Laboratorio de la Universidad Médica del Suroeste (SWMU).
1. Procedimientos preoperatorios
2. Anastomosis vascular de la arteria femoral
3. Sutura postoperatoria
4. Observación postoperatoria y toma de muestras
5. Deshidratación e incrustación de la arteria femoral
6. Preparación de secciones de parafina de la arteria femoral
7. Tinción de hematoxilina-eosina
En la cirugía de anastomosis vascular, la lesión mecánica de la pared del vaso puede activar las células íntimas y desencadenar la proliferación. Los cambios en la velocidad y dirección del flujo sanguíneo después de la anastomosis también pueden estimular la proliferación de células íntimas. El proceso de remodelación vascular y la inestabilidad a largo plazo del flujo sanguíneo también pueden estimular persistentemente las células íntimas, lo que en última instancia conduce al engrosamiento.
Para confirmar el éxito del modelo de anastomosis de la arteria femoral, se realizó una tinción de hematoxilina y eosina en las secciones de la arteria femoral extraídas. Se observó la presencia de hiperplasia íntima significativa, lo que indica un remodelado vascular exitoso y confirma el éxito del procedimiento de anastomosis (Figura 1A).
Para evaluar la hiperplasia intimal, se marcaron e identificaron los límites de las estructuras vasculares clave, incluyendo la luz, la lámina elástica interna (LIE) y la lámina elástica externa (EEL)14. Sobre la base de estos límites, las mediciones de área se realizaron utilizando software de análisis de imágenes. El área íntima se calculó midiendo el área total encerrada por el IEL y restando el área lumínica para obtener el área real de la región íntima. El área medial se determinó midiendo el área total encerrada por el EEL y restando el área del IEL, obteniendo el área real de la región medial. Para evaluar la extensión de la hiperplasia intimal, se calculó la relación entre el área íntima y el área medial (relación íntima/medial), proporcionando una representación clara y cuantitativa del grado de engrosamiento de la íntima (Figura 1B).
La detección específica del marcador endotelial vascular CD31 y del marcador de músculo liso α-AME se realizó mediante el método de tinción inmunohistoquímica tanto en el grupo control normal como en el grupo experimental tras la cirugía de anastomosis de la arteria femoral (Figura 2).
Figura 1: Tinción de hematoxilina y eosina de la sección de tejido anastomótico de la arteria femoral. (A) Después de 4 semanas de cirugía, se recolectaron muestras de la arteria femoral de la extremidad trasera izquierda del ratón. El tejido arterial se incrustó en parafina y se seccionó hasta obtener un grosor de 4 μm. Se realizó tinción de hematoxilina y eosina en las secciones, revelando una hiperplasia íntima significativa en la arteria femoral. (B) El histograma estadístico mostró que la relación entre la neoíntima y la media aumentó significativamente en los vasos anastomóticos. Los datos se presentan como media ± error estándar de la media (SEM). La significación estadística se evaluó mediante la prueba t independiente. El eje Y representa la relación entre el área íntima y el área medial, expresada como porcentaje. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 2: Análisis inmunohistoquímico de marcadores vasculares endoteliales y de músculo liso tras cirugía de anastomosis de la arteria femoral. El análisis inmunohistoquímico reveló alteraciones en la morfología y distribución de las células endoteliales vasculares marcadas con CD31, así como la proliferación postoperatoria de células de músculo liso marcadas con α-SMA, tanto en el grupo normal como en el quirúrgico. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
La anastomosis vascular es una técnica crucial en la cirugía de reconstrucción vascular, y su modelo animal desempeña un papel clave en el estudio de los mecanismos de la reestenosis postoperatoria. Este modelo ofrece un enfoque controlado para investigar los cambios patológicos vasculares, particularmente en la comprensión del origen de las células sobreproliferantes en la neoíntima durante la reestenosis. La fuente de proliferación de células musculares lisas (SMC) se convierte en un problema crucial cuando se produce una lesión arterial grave después de anastomosis vasculares, lo que resulta en la apoptosis de las SMC en el medio. Las SMC derivadas de los medios de los vasos sanguíneos no son las únicas involucradas; Las células madre de la adventicia también pueden diferenciarse en nuevas SMC, lo que podría contribuir a la hiperplasia neointimal15. Se han planteado preguntas sobre el origen de estas células, ya sea que provengan de SMC existentes o células madre, o si otras células adventiciales, como las células madre, desempeñan un papel a través de la proliferación, la migración y la diferenciación. El modelo experimental de anastomosis arterial es una herramienta valiosa para estudiar la migración de las células adventicias a la neoíntima y su transformación en SMC después de una lesión arterial. Al interrumpir quirúrgicamente los vasos, la capa elástica también se altera, lo que permite que las células adventiciales migren hacia la capa interna. Este modelo ofrece información importante sobre los mecanismos celulares implicados en la respuesta a la lesión arterial. Cada maniobra precisa durante el procedimiento de anastomosis vascular tiene un impacto crítico en la integridad vascular y en el éxito general del modelo quirúrgico. Al extender la extremidad posterior del ratón, evite enderezar en exceso, ya que una tensión excesiva puede dañar la elasticidad de la arteria, complicando la sutura posterior y potencialmente provocando microdesgarros en la pared del vaso, lo que podría comprometer el flujo sanguíneo y la tasa de éxito de la anastomosis. Durante la disección y el aislamiento, es esencial distinguir cuidadosamente la arteria, la vena y el nervio, evitando particularmente cualquier daño a la vena. La lesión venosa puede causar sangrado excesivo, obstruyendo el campo quirúrgico y aumentando la complejidad del procedimiento. Después de aislar la arteria femoral, pinzar los extremos proximal y distal con pinzas hemostáticas finas, teniendo cuidado de evitar estirar el vaso. Esta precaución minimiza el daño a la pared de los vasos y, al soltar las pinzas, permite que el flujo sanguíneo se reanude gradualmente, reduciendo el estrés de las células endoteliales y el daño potencial.
La elección de la sutura adecuada es fundamental para preservar la integridad del vaso y garantizar una anastomosis suave. El tamaño y el tipo de sutura deben coincidir con los requisitos específicos del vaso que se manipula. La selección de una longitud adecuada de sutura 6-0 para sostener la arteria es un paso crítico. La longitud excesiva de la sutura puede rozar los pequeños clips hemostáticos y causar lesiones endoteliales. Además, durante la sutura vascular, asegúrese de que la aguja pase de la pared interna a la externa del vaso en un solo movimiento para minimizar el trauma endotelial. Este paso es crítico, ya que el daño endotelial aumenta el riesgo de trombosis postoperatoria e impacta en las evaluaciones funcionales posteriores del vaso16. Cada punto de punción debe estar alineado con precisión, con orificios simétricos en ambos extremos proximal y distal. Ajuste el número de puntos de acuerdo con el diámetro del recipiente; Por ejemplo, los vasos más pequeños pueden requerir menos puntos (p. ej., tres en lugar de cuatro) para reducir la densidad de la sutura, prevenir la obstrucción del flujo sanguíneo y garantizar la permeabilidad del modelo para análisis posteriores. La elección de una sutura 12-0 es esencial para reducir el trauma en la pared del vaso, ya que su perfil delgado minimiza el impacto físico en la estructura vascular y preserva la integridad de las células endoteliales, que es fundamental para la cicatrización postoperatoria y la permeabilidad del flujo sanguíneo. El uso de una sutura más delgada ayuda a mantener la integridad estructural dentro del vaso modelo, lo que apoya el flujo sanguíneo sostenido y proporciona una base confiable para el análisis posterior. Durante todo el proceso de sutura, mantenga una tensión constante en la sutura para evitar que se afloje o se apriete demasiado, lo que podría restringir el flujo sanguíneo local.
Después de retirar las pinzas hemostáticas, puede producirse una pequeña fuga de sangre, lo cual es de esperar; Sin embargo, mantener un flujo sanguíneo continuo es crucial para la estabilidad a largo plazo del modelo. La observación postoperatoria es esencial para garantizar el éxito del modelo. Durante las 4 semanas posteriores a la cirugía, se debe vigilar de cerca la salud general del ratón, incluida la comprobación de sangrado, infección o trombosis en el sitio quirúrgico, para garantizar la supervivencia y la ausencia de complicaciones importantes. La observación constante del flujo sanguíneo en el sitio quirúrgico no solo verifica la permeabilidad de la anastomosis, sino que también proporciona un soporte de alta calidad para análisis posteriores, estableciendo una base sólida para la aplicación del modelo en estudios a largo plazo.
En este estudio, nuestro objetivo es evaluar la estenosis anastomótica causada por lesión vascular e hiperplasia íntima después de la revascularización. Si bien el modelo de ratón proporciona información valiosa sobre la respuesta biológica inicial a la lesión vascular, existen limitaciones inherentes a su aplicabilidad para imitar las afecciones vasculares humanas. En primer lugar, la progresión de la hiperplasia de la íntima en ratones, que suele observarse a lo largo de unas pocas semanas, puede no replicar completamente el desarrollo crónico observado en los seres humanos durante meses o años, lo que limita la evaluación de los cambios vasculares a largo plazo17. Además, las diferencias fisiológicas entre los sistemas vasculares del ratón y del humano, incluidas las variaciones en el tamaño de los vasos, las tasas de curación y las respuestas celulares, presentan desafíos para la aplicación traslacional directa de los hallazgos. El control preciso de la gravedad de la lesión en la arteria femoral del ratón también es un desafío, ya que pequeñas desviaciones en la técnica quirúrgica pueden afectar significativamente la respuesta del vaso, introduciendo variabilidad en los resultados. Por último, las exigencias microquirúrgicas de trabajar con vasos pequeños aumentan la complejidad técnica y el riesgo de lesiones inconsistentes, lo que puede afectar a la reproducibilidad de los resultados. Estos factores enfatizan colectivamente la necesidad de una interpretación cuidadosa de los hallazgos de este modelo al considerar su relevancia para la fisiopatología vascular humana.
Los autores no tienen conflictos de intereses que revelar.
Nos gustaría expresar nuestro más sincero agradecimiento al Prof. Qingbo Xu y Yanhua Hu de la Universidad de Zhejiang por su valiosa asistencia técnica. Este trabajo contó con el apoyo de las Fundaciones Nacionales de Ciencias Naturales de China (números de subvención 82070502 y 32171099), el Programa de Ciencia y Tecnología de Sichuan (números de subvención 2025HJRC0035, 2024NSFSC0709) y el Proyecto Conjunto de la Universidad Médica Luzhou-Southwest (2024LZXNYDJ021, 2024LZXNYDJ014)
Name | Company | Catalog Number | Comments |
6-0 Nylon Suture with Needle | Ningbo Chenghe | 240102 | |
12-0 Nylon Suture with Needle | Ningbo Lingqiao | 22064 | |
Electro-heating standing-temperature incubator | Shanghai Boxun | HPX-9272MBE | |
Eosin Staining Solution | Servicebio | G1005-2 | |
Formaldehyde Solution | KESHI | 50-00-0 | |
Hematoxylin Staining Solution | Servicebio | G1005-1 | |
Heparin Sodium | Solarbio | H8060 | |
MAGSCANNER KF-PRO-002 | KFBIO | KFPBL00200107003 | |
Mounting medium | Wuxi Jiangyuan | 220810 | |
OLYMPUS SZ2-ILST | OLYMPUS CORPORATION | SN 9B40828 | |
Paraffin embedding machine | YAGUANG | YB-7LF | |
Phosphate-Buffered Saline | Solarbio | P1010 |
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