INVESTIGACIÓN BÁSICA

 

Modelo de hipotermia experimental en murinos para estudios de lesión medular

 

Aníbal J. Sarotto,* Daniela Contartese,* Verónica Dorfman,** Agustina Toscanini,# Nicolás Scheverin,* Micaela Besse,## Ignacio Larráyoz,§ Manuel Rey-Funes,* Alfredo Martínez,§ César F. Loidl*

*Laboratorio de Neuropatología Experimental, Instituto de Biología Celular y Neurociencia “Prof. E. De Robertis” (IBCN), Facultad de Medicina, Universidad de Buenos Aires, CONICET, Ciudad Autónoma de Buenos Aires, Argentina

**Centro de Estudios Biomédicos, Biotecnológicos, Ambientales y Diagnóstico (CEBBAD), Universidad Maimónides, Ciudad Autónoma de Buenos Aires, Argentina

#Instituto Nanobiotec (UBA-Conicet), Facultad de Medicina, Universidad de Buenos Aires, CONICET, Ciudad Autónoma de Buenos Aires, Argentina

##Unidad de Patología Espinal, Servicio de Ortopedia y Traumatología, Hospital General de Agudos “Carlos G. Durand”, Ciudad Autónoma de Buenos Aires, Argentina

§Angiogenesis Study Group, Center for Biomedical Research of La Rioja (CIBIR), Logroño, España

 

RESUMEN

Introducción: Los ensayos de hipotermia sistémica en murinos son costosos, debido a la complejidad de los sistemas. El objetivo de este estudio fue evaluar si el modelo de hipotermia sistémica exógena utilizado en nuestro laboratorio para la hipotermia ocular es útil para reducir significativamente la temperatura de la médula espinal en ratas adultas. Materiales y Métodos: Se utilizaron 36 ratas Sprague-Dawley albinas macho de 60 días, distribuidas en dos grupos: grupo normotermia a 24 °C (n = 18) y grupo hipotermia (n = 18) en cámara fría a 8 °C durante 180 minutos. Resultados: La temperatura rectal promedio fue de 37,71 ± 0,572 °C en el grupo normotermia y 34,03 ± 0,250 °C en el grupo hipotermia (p <0,0001). La temperatura medular promedio fue de 38,8 ± 0,468 °C en el grupo normotermia y de 36,4 ± 0,290 °C en el grupo hipotermia (p <0,0001). Conclusiones: El uso de hipotermia sistémica en ratas de laboratorio parece ser un método prometedor para evaluar los mecanismos fisiológicos y patológicos que se desencadenan en la médula espinal. La exposición al frío en cámara genera hipotermia medular significativa en ratas adultas. Los resultados sugieren que podría ser un modelo adecuado de hipotermia medular de bajo costo.

Palabras clave: Hipotermia; murinos; médula espinal.

Nivel de Evidencia: III

 

Experimental Hypothermia Murine Model for Spinal Cord Injury Studies

 

ABSTRACT

Given the complexity of hypothermal trial systems in murines, they are expensive. Our objective was to evaluate if the exogenous hypothermal model used in our laboratory for ocular hypothermia was useful for a significant reduction in medullar spine temperature in adult murines. Materials and Methods: 36 60-day-old adult male Sprague-Dawley rats were used. They were separated into two groups: a normal temperature group at 24 °C (n=18) and a hypothermia group in a cold chamber at 8 °C for 180 minutes (n=18). Results: The mean rectal temperature was 37.71 °C ± 0.572 in the normothermia group and 34.03°C ± 0.250 in the hypothermia group (p <0.0001). The mean medullar temperature was 38.8 ± 0.468 °C in the normothermia group and 36.4 ± 0.290 °C in the hypothermia group (p <0.0001). Conclusion: Using systematic hypothermia in lab rats seems to be promising to evaluate physiologic and pathological mechanisms triggered in the medullar spine. Exposure to cold in the external chamber produces significant medullar hypothermia in adult rats. Results suggest this might be an adequate and inexpensive medullar hypothermal model.

Key words: Hypothermia; murines; spinal cord.

Level of Evidence: III

 

INTRODUCCIÓN

Diversos estudios realizados desde la década de 1990 han mostrado que la hipotermia reduce el daño del sistema nervioso central en un modelo experimental de asfixia perinatal severa en ratas, con resultados alentadores tanto en la patología medular como ocular y cerebral.1-4 Estos estudios fueron realizados principalmente en modelos con ratas recién nacidas. Para evaluar adultos, fue necesario desarrollar nuevos modelos de hipotermia sistémica que sean de fácil aplicación y bajo costo, dado que los modelos habituales tienen cierta dificultad técnica y un costo difícil de afrontar en nuestro medio.

En nuestro laboratorio, se usó un modelo de hipotermia sistémica exógena en ratas adultas utilizado para lesión en ojo (8 ºC de temperatura ambiental), el cual desencadena un estímulo suficiente para el aumento de la expresión de un particular tipo de proteínas inducibles por frío con efecto neuroprotector.5 Se propone que este modelo desarrollado para lesiones oculares podría ser adecuado como modelo de hipotermia para lesiones de la médula espinal.

El objetivo de este estudio fue evaluar si el modelo de hipotermia sistémica exógena utilizado en nuestro laboratorio para la hipotermia ocular, es útil para reducir significativamente la temperatura de la médula espinal en ratas adultas.

 

MATERIALES Y MÉTODOS

Los procedimientos de manejo y tratamiento de animales se realizaron de acuerdo con las guías de cuidados para animales de laboratorio6 y lo que establecen las normas CICUAL UBA.7

 

Se utilizaron ratas Sprague-Dawley albinas macho adultas de 60 días. Los animales se mantuvieron bajo condiciones estándar de laboratorio. En total, se utilizaron 36 ratas distribuidas en dos grupos: grupo normotermia a 24 ºC (n = 18) y grupo hipotermia (n = 18). Para la hipotermia, los animales se colocaron en cámara fría a 8 ºC durante 180 min, con hidratación ad libitum.5 La temperatura se midió con un termómetro digital (TES-1300, TES Electrical Electronic Corp., Taipéi, Taiwán) conectado a una termocupla de tipo K (TPK-01).

Los animales del grupo hipotermia se sacrificaron inmediatamente después de retirarlos de la heladera. Se practicó eutanasia a todos los animales por decapitación con guillotina. Inmediatamente después, se midió la temperatura intramedular e intrarrectal.

Los resultados se presentan como media ± desviación estándar. Las comparaciones se realizaron mediante la prueba t de Student para muestras independientes. Se consideró significativo un valor p <0,05.

 

RESULTADOS

La temperatura rectal promedio fue de 37,71 ± 0,572 °C en el grupo normotermia y de 34,03 ± 0,250 °C en el grupo hipotermia. La diferencia fue estadísticamente significativa (p <0,0001). La temperatura medular promedio fue de 38,8 ± 0,468 ºC en el grupo normotermia y de 36,4 ± 0,290 ºC en el grupo hipotermia (p <0,0001). La diferencia promedio de la temperatura entre los grupos fue de 3,68 ºC en el recto y de 2,4 ºC en la médula (Tabla y Figura).

Se observó un mayor gradiente entre las temperaturas rectal e intramedular en el grupo hipotermia (+1,1 ºC en el grupo normotermia y +2,4 ºC en el grupo hipotermia).

 

 

 

 

 

 

 

DISCUSIÓN

Desde el punto de vista experimental, la hipotermia sistémica inducida tiene propiedades neuroprotectoras en la isquemia cerebral8 y medular9. En la asfixia, a nivel medular, la superproducción de óxido nítrico se manifiesta como lesión estructural y funcional. Esta situación puede prevenirse inhibiendo la enzima óxido nítrico sintetasa mediante el uso de hipotermia en neonatos.1,10

Los ensayos de hipotermia sistémica en modelos experimentales murinos plantean grandes dificultades, debido a los costos de adquisición, la complejidad de los sistemas y del manejo de los enfriadores por la circulación de agua helada11 o el coma inducido en cámara fría12 o, incluso, sistemas de enfriamiento transrectales que requieren varias horas13.

Sobre la base de la experiencia publicada,5 decidimos evaluar la posibilidad de aplicar un método sencillo y de bajo costo para obtener un modelo de enfriamiento medular útil para ensayos de laboratorio. Los resultados de esta investigación muestran datos a favor de la utilidad de un modelo de hipotermia sistémica exógena que habitualmente se emplea en nuestro laboratorio para la hipotermia ocular en ratas adultas. Observamos que la aplicación simple de frío en cámara a 8 ºC por espacio de 3 horas logra reducir significativamente la temperatura de la médula espinal.

El uso de la hipotermia se ha propuesto como tratamiento neuroprotector en humanos. En recién nacidos a término con encefalopatía hipóxico-isquémica, se observaron beneficios del enfriamiento selectivo de la cabeza (10 ºC), la hipotermia sistémica leve (34,5-35 ºC) y también de la combinación de ambos métodos.14,15

Asimismo, la evidencia científica  sugiere utilizar la hipotermia terapéutica en pacientes con lesión medular aguda.9 Debido a los costos médicos asociados con lesiones de la médula espinal y la falta de tratamientos eficaces, hay una necesidad continua de evaluar nuevas terapéuticas que puedan iniciarse cerca de la lesión aguda para limitar los mecanismos de lesión secundarios y mejorar el resultado funcional en esta población de pacientes.16-18 Las terapéuticas posibles con frío son de dos tipos: local y sistémica. La hipotermia regional medular mediante el enfriamiento epidural proporcionó citoprotección en la profilaxis de la isquemia medular durante la cirugía aórtica,19 pero por lo complejo del procedimiento, se opta por la hipotermia sistémica.20 En casos de lesión de la médula espinal, los niveles relativamente leves de hipotermia sistémica, después de una lesión, mejoran la función y reducen el daño histopatológico.21,22 La hipotermia moderada inducida sistémicamente es protectora en una variedad de modelos de lesión de la médula espinal y, por lo tanto, merece consideración para la aplicación clínica. A pesar de sus aplicaciones potenciales, la hipotermia plantea un problema: la dificultad de aplicar frío a algunos órganos o regiones concretas del organismo, debido a la capacidad de los organismos homeotermos de regular la temperatura.23 Para aplicar hipotermia en órganos internos, como el cerebro o la médula, es necesario enfriar la sangre con un sistema de circulación externo,24 mientras que, en recién nacidos, es necesario un dispositivo bastante elaborado y que no es fácilmente asequible para hospitales de países en vías de desarrollo o para dispensarios.25

 

CONCLUSIÓN

La exposición al frío en cámara a 8 ºC durante 3 horas genera hipotermia medular significativa en ratas Sprague-Dawley albinas macho de 60 días. Los resultados sugieren que podría ser un modelo adecuado de hipotermia medular de bajo costo.

 

Agradecimientos

A Andrea Pecile, Marianela Ceol Retamal y Manuel Antonio Ponce por la excelente asistencia en el cuidado de los animales.

 

 

BIBLIOGRAFÍA

 

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ORCID de D. Contartese: https://orcid.org/0000-0003-3690-264X

ORCID de I. Larráyoz: https://orcid.org/0000-0003-1629-152X

ORCID de V. Dorfman: https://orcid.org/0000-0002-7950-1400

ORCID de M. Rey-Funes: https://orcid.org/0000-0002-0213-3056

ORCID de A. Toscanini: https://orcid.org/0000-0001-9431-7794

ORCID de A. Martínez: https://orcid.org/0000-0003-4882-4044

ORCID de N. Scheverin: https://orcid.org/0000-0001-9878-0372

ORCID de C. F. Loidl: https://orcid.org/0000-0001-6609-8969

ORCID de M. Besse: https://orcid.org/0000-0002-4388-1384

 

 

Recibido el 18-8-2021. Aceptado luego de la evaluación el 27-9-2021 •  Dr. Aníbal J. Sarotto •  sarotto@icloud.com • https://orcid.org/0000-0002-2199-5524

 

Cómo citar este artículo: Sarotto AJ, Contartese D, Dorfman V, Toscanini A, Scheverin N, Besse M, Larráyoz I, Rey-Funes M, Martínez A, Loidl CF. Modelo de hipotermia experimental en murinos para estudios de lesión medular. Rev Asoc Argent Ortop Traumatol 2022;87(1):89-94. https://doi.org/10.15417/issn.1852-7434.2022.87.1.1420

 

 

Información del artículo

Identificación: https://doi.org/10.15417/issn.1852-7434.2022.87.1.1420

Fecha de publicación: Febrero, 2022

Conflicto de intereses: El Laboratorio de la UBA cuenta con el subsidio UBACyT 2019-2022 número 20020160100150. Este trabajo fue apoyado por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos, Grant MR130239 (a AM) y por UBACyT, Grant 20020160100150BA (a CFL). IML está respal-dado por un contrato de Miguel Servet (CP15 / 00198) del Instituto de Salud Carlos III-FEDER (Fondo Europeo de Desarrollo Regional) y por FRS.

Copyright: © 2022, Revista de la Asociación Argentina de Ortopedia y Traumatología.

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