SciELO - Scientific Electronic Library Online

 
vol.87 número1Prevención, manejo y seguimiento de las lesiones de la arteria vertebral. Conocimiento actual de los cirujanos de columna de la ArgentinaSeudoaneurisma de la arteria femoral lateral: revisión sistemática a propósito de una complicación infrecuente en pacientes con fracturas pertrocantéricas índice de autoresíndice de materiabúsqueda de artículos
Home Pagelista alfabética de revistas  

Servicios Personalizados

Revista

Articulo

Indicadores

  • No hay articulos citadosCitado por SciELO

Links relacionados

  • No hay articulos similaresSimilares en SciELO

Compartir


Revista de la Asociación Argentina de Ortopedia y Traumatología

versión On-line ISSN 1852-7434

Rev. Asoc. Argent. Ortop. Traumatol. vol.87 no.1 Ciudad Autónoma de Buenos Aires ene. 2022

http://dx.doi.org/https://doi.org/10.15417/issn.1852-7434.2022.87.1.1420 

Investigación Básica

Modelo de hipotermia experimental en murinos para estudios de lesión medular

Experimental Hypothermia Murine Model for Spinal Cord Injury Studies

1Laboratorio 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

2Laboratorio 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

3Centro de Estudios Biomédicos, Biotecnológicos, Ambientales y Diagnóstico (CEBBAD), Universidad Maimónides, Ciudad Autónoma de Buenos Aires, Argentina

4Instituto Nanobiotec (UBA-Conicet), Facultad de Medicina, Universidad de Buenos Aires, CONICET, Ciudad Autónoma de Buenos Aires, Argentina

5Laboratorio 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

6Unidad de Patología Espinal, Servicio de Ortopedia y Traumatología, Hospital General de Agudos “Carlos G. Durand”, Ciudad Autónoma de Buenos Aires, Argentina

7Angiogenesis Study Group, Center for Biomedical Research of La Rioja (CIBIR), Logroño, España

8Laboratorio 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

9Angiogenesis Study Group, Center for Biomedical Research of La Rioja (CIBIR), Logroño, España

10Laboratorio 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

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

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.

Keywords Hypothermia; murines; spinal cord

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.1,2,3,4Estos 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).

Figura Columnas 

Tabla Valores de temperatura rectal y medular en normotermia e 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. 9Debido 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.16,17,18

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

1.  1. Dorfman VB, Rey-Funes M, Bayona JC, López EM, Coirini H, Loidl CF. Nitric oxide system alteration at spinal cord as a result of perinatal asphyxia is involved in behavioral disabilities: hypothermia as preventive treatment. J Neurosci Res 2009;87(5):1260-9. https://doi.org/10.1002/jnr.21922Links ]

2.  2. Loidl CF, De Vente J, van Dijk E, Vles SH, Steinbusch H, Blanco C. Hypothermia during or after severe perinatal asphyxia prevents increase in cyclic GMP-related nitric oxide levels in the newborn rat striatum. Brain Res 1998;791(1-2):303-7. https://doi.org/10.1016/s0006-8993(98)00195-4Links ]

3.  3. Rey-Funes M, Ibarra ME, Dorfman VB, Loidl CF, Serrano J, Fernándes AP, et al. Hypothermia prevents nitric oxide system changes in retina induced by severe perinatal asphyxia. J Neurosci Res 2011;89(5):729-43. https://doi.org/10.1002/jnr.22556Links ]

4.  4. Rey-Funes M, Dorfman VB, Ibarra ME, Peña E, Contartese DS, et al. Hypothermia prevents gliosis and angiogenesis development in an experimental model of ischemic proliferative retinopathy. Invest Ophthalmol Vis Sci 2013;54(4):2836-46. https://doi.org/10.1167/iovs.12-11198Links ]

5.  5. Larrayoz IM, Rey-Funes M, Contartese DS, Rolón F, Sarotto A, et al. Cold shock proteins are expressed in the retina following exposure to low temperatures. PLoS One 2016;11(8):e0161458. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0161458Links ]

6.  6. National Research Council (US) Committee for the Update of the Guide for the Care and Use of Laboratory Animals. Guide for the Care and Use of Laboratory Animals. 8th ed. Washington (DC): National Academies Press (US); 2011. PMID: 21595115 [ Links ]

7.  7. Reglamento para el cuidado y uso de animales de laboratorio en la Universidad de Buenos Aires. CICUAL. [Consulta: marzo 2019] Disponible en: https://www.fmed.uba.ar/sites/default/files/2018-04/Reglamento%20UBA_0.pdfLinks ]

8.  8. Busto R, Dietrich WD, Globus MY, Valdes I, Scheinberg P, Ginsberg MD. Small differences in intraischemic brain temperature critically determine the extent of ischemic neuronal injury. J Cereb Blood Flow Metab 1987;7(6):29-38. https://doi.org/10.1038/jcbfm.1987.127Links ]

9.  9. Horiuchi T, Kawaguchi M, Kurita N, Inoue S, Nakamura M, et al. The long-term effects of mild to moderate hypothermia on gray and white matter injury after spinal cord ischemia in rats. Anesth Analg 2009;109(2):559-66. https://doi.org/10.1213/ane.0b013e3181aa96a1Links ]

10.  10. Beckman JS, Koppenol WH, Nitric oxide, superoxide, and peroxynitrite: the good, the bad, and ugly. Am J Physiol 1996;271(5 Pt 1):C1424-37. https://doi.org/10.1152/ajpcell.1996.271.5.C1424Links ]

11.  11. Bazley FA, Pashai N, Kerr CL, All AH. The effects of local and general hypothermia on temperature profiles of the central nervous system following spinal cord injury in rats. Ther Hypothermia Temp Manag 2014;4(3): 115-24. https://doi.org/10.1089/ther.2014.0002Links ]

12.  12. Badr El-Bialy, Shaimaa Abu Zaid, Nermeen El-Borai, Anis Zaid, Amanallah El-Bahrawy. Hypothermia in rat: Biochemical and pathological study. Int J Cri For Sci 2017;1(1):22-30. [Consulta: marzo 2019] Disponible en: https://biocoreopen.org/ijcf/Hypothermia-in-Rat-Biochemical-and-Pathological-Study.phpLinks ]

13.  13. Liu P, Yang R, Zuo Z. Application of a novel rectal cooling device in hypothermia therapy after cerebral hypoxia-ischemia in rats. BMC Anesthesiol 2016;16:77. https://doi.org/10.1186/s12871-016-0239-5Links ]

14.  14. Azzopardi DV, Strohm B, Edwards AD, Dyet L, Halliday HL, Juszczak E, et al. Moderate Hypothermia to treat perinatal asphyxia encephalopathy. N Engl J Med 2009;361(14):1349-58. https://doi.org/10.1056/NEJMoa0900854Links ]

15.  15. Battin MR, Penrice J, Gunn TR, Gunn AJ. Treatment of term infants with head cooling and mild systemic hypothermia (35 degrees C and 34,5 degrees C) after perinatal asphyxia. Pediatrics 2003;111(2):244-51. https://doi.org/10.1542/peds.111.2.244Links ]

16.  16. Dietrich WD, Levi AD, Wang M, Green BA. Hypothermic treatment for acute spinal cord injury. Neurotherapeutics 2011;8(2):229-39. https://doi.org/10.1007/s13311-011-0035-3Links ]

17.  17. Tay Bobby K-B, Eismont FJ. Injuries of the upper cervical spine. En: Herkowitz HN. Rothman-Simeone The Spine, 5th ed. Philadelphia: Saunders; 1980, vol. II, cap. 67, págs. 1073-99. [ Links ]

18.  18. Videla N, Steverlynck A, Castelli R, Sarotto AJ, Sbrero D, Scheveri N, et al. Incidencia de lesiones espinales en accidentes de tránsito. Nuestra experiencia, análisis y conclusiones sobre la prevalencia de lesiones por motocicletas. XVIII Congreso Argentino de la Sociedad Argentina de Patología de la Columna Vertebral, Córdoba, Argentina, 2014. [ Links ]

19.  19. Cambria RP, Davison JK. Regional hypothermia for prevention of spinal cord ischemic complications after thoracoabdominal aortic surgery: experience with epidural cooling. Semin Thorac Cardiovasc Surg 1998;10(1):61-5. https://doi.org/10.1016/s1043-0679(98)70020-6Links ]

20.  20. Choi R, Andres RH, Steinberg GK, Guzman R. Intraoperative hypothermia during vascular neurosurgical procedures. Neurosurg Focus 2009;26(5):E24. https://doi.org/10.3171/2009.3.FOCUS0927Links ]

21.  21. Lo TP, Cho K-S, Garg MS, Lynch MP, Marcillo AE, Koivisto DL, et al. Systemic hypothermia improves histological and functional outcome after cervical spinal cord contusion in rats. J Comp Neurol 2009;514(5):433-48. https://doi.org/10.1002/cne.22014Links ]

22.  22. Shibuya S, Miyamoto O, Janjua NA, Itano T, Mori S, Horimatsu H. Post-traumatic moderate systemic hypothermia reduces TUNEL positive cells following spinal cord injury in rat. Spinal Cord 2004;42(1):29-34. https://doi.org/10.1038/sj.sc.3101516Links ]

23.  23. Morrison SF. Central neural control of thermoregulation and brown adipose tissue. Auton Neurosci 2016;196:14-24. https://doi.org/10.1016/j.autneu.2016.02.010Links ]

24.  24. Andrews PJ, Sinclair HL, Rodriguez A, Harris BA, Battison CG, Rhodes JKJ, et al. Hypothermia for Intracranial Hypertension after Traumatic Brain Injury. N Engl J Med 2015;373(25):2403-12. https://doi.org/10.1056/NEJMoa1507581Links ]

25.  25. Dingley J, Liu X, Gill H, Smit E, Sabir H, Tooley J, et al. The feasibility of using a portable xenon delivery device to permit earlier xenon ventilation with therapeutic cooling of neonates during ambulance retrieval. Anesth Analg 2015;120(6):1331-6. https://doi.org/10.1213/ANE.0000000000000693Links ]

Recibido: 18 de Agosto de 2021; Aprobado: 27 de Septiembre de 2021

Creative Commons License Esta obra está bajo una Licencia Creative Commons Atribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional.