Enfermedades cardiovasculares: Modelos animales de enfermedad cardiovascular

La utilización de modelos animales para el estudio de enfermedades cardiovasculares ha contribuido sustancialmente al progreso en el conocimiento de su patogenia y ha permitido el desarrollo de técnicas diagnósticas y la validación de procedimientos preventivos y terapéuticos, tanto farmacológicos como intervencionistas. Las diferencias existentes entre la enfermedad humana y la inducida experimentalmente, tanto en los mecanismos de regulación genética como en los factores que determinan la función cardiaca y vascular, son sus principales limitaciones. Entre los modelos y las preparaciones empleados en la investigación cardiovascular, se encuentran los basados en la utilización de células aisladas y tejidos y estructuras en baños de órganos. El sistema de Langendorff permite el estudio directo del corazón aislado y perfundido aplicando diversas técnicas tanto sin someter al corazón a un trabajo como con una carga controlada. En mamíferos pequeños existen varios tipos de modelos de alteraciones cardiovasculares que ocurren por mutaciones genéticas espontáneas o son inducidos mediante modificaciones específicas del genoma. Entre los procedimientos utilizados se encuentran los basados en la transferencia genética con provocación controlada de mutaciones que dan lugar a la expresión de alteraciones asociadas al desarrollo de gran número de enfermedades cardiovasculares. Animales de mayor tamaño se emplean en modelos en los que se considera relevante que estén presentes los mecanismos de regulación y homeostasis del organismo.

Entre los modelos y las preparaciones utilizados en la investigación cardiovascular se encuentran:
Células aisladas y cultivos celulares
Existen distintas técnicas para aislar miocitos cardiacos de distintas especies animales. Los procedimientos utilizados consisten, básicamente, en aislar el corazón, perfundirlo con soluciones enzimáticas sin calcio para degradar la matriz de colágeno que interconecta los miocitos y extraer las células. Una vez comprobada la viabilidad de las células, pueden aplicarse diversas técnicas de estudio, por ejemplo técnicas electrofisiológicas como las de patch-clamp, que permiten analizar las corrientes iónicas o los cambios de voltaje transmembrana.

Mamíferos de pequeño tamaño

Los modelos de ratones basados en alteraciones genéticas espontáneas y el desarrollo de cepas con alteraciones poligénicas o de un único gen han facilitado el estudio de los mecanismos de diversos procesos fisiopatológicas y sus determinantes genéticos. Por otra parte, los avances tecnológicos han permitido originar, en animales como el ratón, modelos con alteraciones en sitios específicos del genoma. Estos procedimientos abarcan desde los no transgénicos, basados en la inducción de mutaciones y en el desarrollo de cepas obtenidas de diferentes tipos de embriones, hasta los originados por transferencia genética, que se iniciaron hace más de 25 años y han dado lugar a los procedimientos de provocación controlada de mutaciones con expresión de alteraciones relacionadas con el desarrollo de gran número de enfermedades.

Los modelos transgénicos se basan en la introducción de ADN en el genoma de un determinado animal, hecho que ha sido posible tras el desarrollo tecnológico empleado en producir cultivos celulares, manipular embriones y recombinar el ADN. Entre las técnicas directamente relacionadas se encuentran la inyección pronuclear, la transgénesis viral y la recombinación homóloga. En el primer caso se efectúa una microinyección de ADN en el pronúcleo del cigoto y en el segundo caso se utilizan vectores virales en la introducción de genes para que se expresen o alteren el genoma. Las técnicas recombinantes se utilizan para introducir una alteración definida en un sitio específico del genoma. En estos casos la modificación genética se efectúa de manera dirigida modificando genes de modo específico. Así, en los denominados ratones knockout (inactivación genética mediante recombinación homóloga), se inactivan genes específicos para conseguir información sobre su función (permiten estudiar enfermedades originadas por mutaciones en las que hay pérdida total o parcial de formación de las proteínas mediante las que se expresa el gen). Por otra parte, en los denominados ratones knockin se reemplazan o se mutan determinados genes y se analizan sus patrones de expresión y los efectos de estas variaciones que conllevan cambios en una función.

El procedimiento de formación de estos modelos se basa, en primer lugar, en la manipulación de células madre embrionarias. Éstas se obtienen de la masa de células internas de blastocistos machos tras la fertilización del huevo y, una vez cultivadas, se efectúan mutaciones específicas in vitro. Estas células son pluripotentes y son utilizadas para generar los ratones con las mutaciones elegidas. Las mutaciones se efectúan introduciendo en la célula embrionaria el material genético construido previamente. Para ello se utiliza el procedimiento de electroporación mediante choque eléctrico, tras el cual una pequeña proporción de las células sometidas al proceso incorporan las modificaciones diseñadas y construidas con anterioridad. Tras multiplicar las células embrionarias con la mutación (heterocigóticas), éstas son inyectadas en blastocistos almacenados previamente que después son implantados en ratones hembras seudopreñadas. Sus descendientes quiméricos, que en parte se derivan de las células embrionarias modificadas y en parte de los blastocistos donantes, son identificados y, tras el cruce de los heterocigotos, se obtienen los ratones mutantes homocigotos.