La investigación experimental se vale de modelos animales para analizar la seguridad y la eficacia de distintos tratamientos propuestos por la investigación básica antes de su análisis en ensayos clínicos. En el terreno de los dispositivos para el tratamiento de la enfermedad coronaria, la investigación traslacional adquiere gran relevancia tras el fenómeno de la trombosis tardía de los stents farmacoactivos: aunque en su primer análisis preclínico ya se observaron fenómenos de retraso en la reparación vascular, su uso extendido descubrió la citada complicación tardía. En un movimiento de vuelta al análisis preclínico, se cambió el foco de estudio desde la eficacia antirreestenótica de estos nuevos dispositivos a la seguridad en la reparación vascular. Se revisan los distintos modelos animales (especialmente porcino y de conejo), tanto normales como con enfermedad inducida, de valor en el análisis preclínico de los stents coronarios, con particular énfasis en el estudio de la endotelización y de la reparación vascular. La correlación de los hallazgos obtenidos en estos modelos con las observaciones realizadas en necropsias humanas refuerza el concepto de investigación traslacional.
Palabras clave
Los stents farmacoactivos (SFA) se han convertido, rápidamente y en todo el mundo, en el estándar de tratamiento percutáneo de la enfermedad coronaria desde que los ensayos clínicos iniciales demostraran una reducción significativa en la tasa de reestenosis comparados con los stents metálicos convencionales (SMC)1–3. Sin embargo, el uso de los SFA se ha asociado a la aparición de trombosis tardía del stent, una complicación infrecuente pero con elevada tasa de mortalidad4. El riesgo de trombosis tardía del stent se ha demostrado mayor en pacientes cuya indicación del stent es off-label5–7, situaciones en que el balance riesgo/beneficio aún no se ha demostrado8. El hallazgo patológico más frecuente en los casos de trombosis tardía del stent es una reparación vascular retrasada, caracterizada por persistencia de los depósitos de fibrina y peor endotelización de la superficie, como demuestran estudios necrópsicos en muestras humanas de implantes de stent9, a partir de las cuales se determina que la ausencia de cobertura endotelial de la estructura metálica del stent es el mejor predictor individual de trombosis tardía del stent (fig. 1)10.
Hallazgos patológicos en la trombosis tardía del stent. Piezas histológicas de struts del stent cubiertos y descubiertos, que muestran trombo rico en plaquetas (cabeza de flecha) alrededor de struts descubiertos. En el análisis post mórtem de los especímenes de lesiones tratadas con stent más allá de los 30 días, el mejor predictor morfométrico de trombosis tardía del stent fue la relación de struts descubiertos (no endotelizados) respecto al total de struts del stent10.
El análisis preclínico de los dispositivos experimentales en modelos animales es una parte fundamental del proceso regulatorio de aprobación de los dispositivos, encaminado a analizar la seguridad y la eficacia antes del uso humano. En estas fases de investigación, los estudios histológicos siguen siendo el medio más efectivo de valorar la respuesta vascular. Es bien conocido que el proceso de reparación arterial después de colocación del stent es mucho más rápido en animales que en humanos; sin embargo, los modelos animales mantienen un elevado valor predictivo, puesto que la secuencia de eventos biológicos asociados con la reparación arterial es notablemente similar11. En esta revisión se analizan los distintos modelos animales y las técnicas usadas para analizar la respuesta vascular a la implantación del stent con una referencia comparativa a los estudios en necropsias humanas.
Revisión de Los Modelos Animales Usados en la Evaluación Preclínica de Los StentsA pesar del uso extendido en los últimos años de modelos animales para la evaluación de dispositivos endovasculares, es obligatorio reconocer las limitaciones de tamaño inherentes a los estudios experimentales de daño vascular tras el hinchado de balón y/o implante de stent. Históricamente, la investigación preclínica de modelos de respuesta vascular comienza en los primeros años de la década de los setenta, con el modelo de arteria carótida de rata, que se estableció como el estándar en el estudio de la formación neointimal como respuesta al daño vascular, lo que incluye también la reendotelización12. Posteriormente, varios estudios pioneros del grupo de Seattle se centraron en investigar el mecanismo de la reestenosis como respuesta al daño vascular, y permanecen vigentes aún hoy13–15. El modelo de rata se convirtió en el prototipo para el estudio de la proliferación de células musculares lisas y de células endoteliales después del daño vascular, tanto en presencia como en ausencia de tratamientos farmacológicos16,17. En la misma línea, la aparición de modelos murinos genéticamente modificados en los años ochenta permitió profundizar en los mecanismos más íntimos del desarrollo de la neoíntima y establecer su potencial uso en la evaluación de la eficacia de nuevas terapias18.
Actualmente los animales más grandes, como conejos, perros, primates, ovejas y cerdos, son los usados más frecuentemente en el análisis preclínico de los dispositivos endovasculares. Dentro de esta variedad, los animales más usados son los conejos y los cerdos, mientras que el modelo ovino se utiliza en menor medida. La angioplastia con balón o implantación de stent se puede realizar tanto en arterias periféricas como en coronarias en los perros, pero la respuesta proliferativa neointimal es muy pequeña en estos animales19. Por las mismas razones, las ovejas no se usan con frecuencia; sin embargo, es un modelo útil para el estudio del tratamiento de las bifurcaciones arteriales, puesto que anatómicamente presentan ramas coronarias de tamaño similar al de las humanas20. Muchos de los nuevos dispositivos endovasculares, particularmente los SFA, han sido probados en los modelos de arteria iliaca de conejo y/o arteria coronaria de cerdo, puesto que la secuencia de la respuesta biológica al daño arterial en ambos modelos es muy similar a la humana. Aunque ambos modelos permiten el implante de stents de 2,5–3mm de calibre, los stents de mayor tamaño (3,5–4mm) solo pueden ser analizados en las porciones más proximales de las arterias coronarias de los cerdos adultos o, menos aconsejable, en la aorta de conejos. La arteria iliaca de los conejos y las arterias coronarias porcinas y humanas están consideradas arterias musculares, mientras la aorta de los conejos es un vaso elástico, mucho menos propenso a desarrollar hiperplasia neointimal que las arterias musculares. Esta revisión se centrará en el impacto que distintos stents demuestran en los modelos de cerdos y conejos, con especial énfasis en la reparación vascular y la reendotelización.
Análisis de la EndotelizaciónEl análisis de la repoblación endotelial tras cualquier tratamiento endovascular es un paso fundamental en la evaluación del funcionamiento de los dispositivos y su efectividad. En este sentido, tanto el análisis de la cobertura por células endoteliales como su aspecto morfológico y su recuperación funcional son relevantes. Los estudios de la cinética de reendotelización en el mismo animal actualmente no son factibles, y por ello se suele realizar estudios con observaciones en distintos puntos temporales para analizar la repoblación por células endoteliales. El modelo de coronarias sanas porcinas ha demostrado una tasa de reendotelización y reparación vascular mucho más rápida que la de las arterias coronarias humanas y de las iliacas de conejo (fig. 2), por lo que el valor predictivo de la reendotelización observada en el modelo porcino y su extrapolación al escenario humano es limitado, y varios grupos prefieren el modelo de conejo21.
Relación temporal entre máximo crecimiento neointimal en animales y en humanos tras la implantación de stents farmacoactivos (SFA) y metálicos convencionales (SMC). Gráficas obtenidas de muestras de modelo porcino y necrópsicas humanas. En animales, el máximo crecimiento neointimal en los SMC se observa a los 28 días, comparado con los 6–12 meses en humanos. En SFA, el crecimiento neointimal continúa con el tiempo, y se ha demostrado en animales que la falta de eficacia es persistente entre los 3 y los 9 meses
El porcentaje de endotelización, especialmente tras el implante de stent, se ha analizado tradicionalmente en cortes histológicos de la arteria tratada teñidos con hematoxilina-eosina (HE), lo que se puede complementar mediante técnicas inmunohistoquímicas que marquen características específicas del endotelio, tanto en su madurez como en su función (fig. 3). Sin embargo, es particularmente difícil llevar a cabo las técnicas inmunohistoquímicas en los especímenes embebidos en resina (el procedimiento típico requerido para el análisis de los stents en histopatología), puesto que la preservación de los sitios antigénicos resulta más compleja en estos casos. La principal limitación que presenta la técnica de análisis histológico de la reendotelización es la escasez de áreas para analizar este parámetro, puesto que típicamente solo se utilizan tres secciones por stent para su análisis.
Endotelización de arterias iliacas de conejo tratadas con stents metálicos convencionales (SMC). La superficie del stent está recubierta de plaquetas y leucocitos en las primeras horas. A los 3 días, se sigue observando leucocitos y células gigantes (reacción de cuerpo extraño) sobre la estructura metálica del stent. A la semana, aproximadamente el 70% de la superficie del stent se recubre de células endoteliales, con proliferación y migración de células musculares lisas alrededor de los struts del stent. Al mes, se forma circunferencialmente una capa neointimal rica de células musculares lisas, proteoglucano y matriz de colágeno, que se recubre de una capa intacta de endotelio. La tinción inmunohistoquímica a los 28 días para CD31 (marcador específico de uniones celulares endoteliales) confirma la presencia de endotelio funcionante.
La capa endotelial que cubre la superficie arterial y el stent implantado se puede analizar con mayores precisión y extensión (puesto que cubre toda la superficie tratada) mediante técnica «en face» adaptada de los primeros estudios experimentales en arterias de rata, en los que se inducía daño vascular mediante el balón o mediante guías22,23. Las nuevas técnicas inmunohistoquímicas que utilizan contrastes fluorados de mayor intensidad (p. ej., las tinciones Alexa), menos susceptibles a la fotodecoloración, analizadas al microscopio confocal, pueden aplicarse a muestras arteriales de stents como pieza completa y se puede analizarlas sin la necesidad del procesado en resina. Los segmentos arteriales típicamente se fijan con presión de perfusión in situ y después se extraen y se bisecan longitudinalmente para exponer la superficie luminal (fig. 4). De esta forma, el diámetro natural de la arteria se preserva mejor en los segmentos tratados con stent, gracias a la rigidez de la estructura metálica, lo que permite bisecar la arteria más fácilmente.
Inmunofluorescencia dual de PECAM-1 y trombomodulina para marcar la endotelización de arterias tratadas con stent. Imágenes superiores: para analizar la cobertura endotelial de las arterias, se bisecan longitudinalmente en dos mitades para exponer la superficie endotelial. Imágenes centrales: una de las mitades del stent se procesa para microscopio electrónico de barrido; las imágenes de baja magnificación se utilizan para reconstruir la superficie luminal, y las de alta magnificación permiten detallar la apariencia de empedrado que forman las células endoteliales e identificar células inflamatorias adheridas a la estructura metálica del stent en las zonas descubiertas. Imágenes inferiores: la otra mitad del stent se procesa para su estudio con microscopio confocal y tinciones duales marcadoras de endotelio con CD31/PECAM-1 (verde) y trombomodulina (rojo). La inmunofluorescencia permite identificar la cobertura de la estructura metálica del stent con células maduras endoteliales con buenas uniones intercelulares como marca CD31; la tinción de trombomodulina refleja una funcionalidad fisiológicamente relevante en tanto las células endoteliales regulan la función plaquetaria y la coagulación.
Probablemente, el método más simple de analizar la presencia de endotelio sobre un stent es mediante la tinción intravital con tinciones coloidales como el azul de Evans o el azul triptano. La técnica de coloración con azul de Evans se desarrolló originalmente en el laboratorio del grupo de Schwartz24 y luego la adaptaron al campo de la angioplastia y el stent van Beusekom et al25. Se basa en el principio de la permeabilidad aumentada bien por la presencia de uniones endoteliales incompletas o pobremente formadas, bien por la presencia de áreas absolutamente desnudas de células endoteliales (fig. 5). Para la realización de esta técnica, el contraste azul de Evans (soluciones al 0,3–0,5%) se puede inyectar lentamente 1–2h antes del explante de la muestra y así visualizar el tejido posteriormente «en face». La ausencia de tinción representa endotelio funcional intacto, mientras que la aparición de tinción azul representa la permeabilidad del endotelio, por lo que se puede correlacionar su intensidad con el grado de permeabilidad de este26.
Tinción de azul de Evans como indicador de disfunción endotelial. La imagen de la izquierda muestra una superficie luminal no dañada y la de la derecha, el daño vascular inducido después de un procedimiento endovascular. El azul de Evans se acumula en la región con células endoteliales dañadas o disfuncionales. No se observa tinción azul en la imagen de control (izquierda).
Otra técnica originalmente desarrollada en el modelo de rata utiliza nitrato de plata, que delimita los bordes endoteliales intactos. Esta técnica se realiza tras el explante del tejido para analizar y su exposición a la luz ultravioleta, y produce una imagen en mosaico conocida como «líneas de plata»27. Aunque esta técnica permite una visualización general de la morfología endotelial, no se puede discriminar totalmente las irregularidades menores.
Actualmente, el método más utilizado para analizar la integridad endotelial en las arterias tratadas con stent es el análisis mediante microscopio electrónico de barrido «en face», que nuestro laboratorio ha desarrollado ampliamente28,29. La cobertura endotelial tanto sobre los struts como entre ellos se puede estimar visualmente y cuantificar mediante morfometría digital. Además, el elevado poder de análisis de estas imágenes puede diferenciar fácilmente formaciones trombóticas y reacciones inflamatorias, así como la integridad de los recubrimientos poliméricos de los stents, lo que es muy relevante en la época de los SFA y los balones liberadores de fármaco (fig. 4).
El análisis con microscopio electrónico de barrido puede complementarse con la tinción inmunohistoquímica de marcadores específicos del endotelio, como por ejemplo las uniones intercelulares marcadas por CD31/PECAM-1, buen indicador de la funcionalidad endotelial, y otros indicadores de la recuperación funcional como la trombomodulina29. CD31/PECAM-1 es una glucoproteína transmembrana que se localiza en las áreas de contacto intercelular y representa las interacciones homofílicas con otras proteínas PECAM-1 de las células endoteliales vecinas30. Otro marcador importante de la recuperación endotelial es la trombomodulina, de especial relevancia fisiológica en la vía de la proteína C, que tiene un papel fundamental en la regulación de la coagulación y la fibrinolisis31. La deficiencia de trombomodulina se ha relacionado con la trombosis espontánea tanto en la circulación arterial como en la venosa32. Analizando conjuntamente ambos indicadores de la madurez endotelial y de su funcionalidad, podemos obtener pistas clínicas, puesto que un endotelio disfuncional junto con la falta de total cobertura endotelial es un hecho crítico para que se produzcan eventos trombóticos tardíos, como se ha observado en algunos implantes de SFA en arterias coronarias humanas.
Las técnicas de imagen de las células endoteliales in vivo en tiempo real mediante tinciones intravitales aún se están desarrollando en sus etapas más precoces33,34. Más recientemente, modalidades de imagen invasiva como la tomografía de coherencia óptica (OCT) intracoronaria han mostrado resultados prometedores en la detección de struts, descubiertos gracias a su gran resolución óptica comparada con la de técnicas convencionales como el ultrasonido intravascular35. Sin embargo, la resolución actual aún es insuficiente para distinguir el endotelio de otras estructuras, como depósitos proteináceos o trombos. La recuperación funcional de las células endoteliales en la superficie de los stents también se ha analizado recientemente mediante la expresión genética de productos como el VEGF29 o en estudios de órganos contráctiles aislados36, aunque estos probablemente reflejan la funcionalidad endotelial fuera del stent.
Modelos Animales de Coronarias Porcinas y de Arterias Iliacas en ConejosLos dos modelos animales más aceptados en la evaluación preclínica de SFA son el de arterias coronarias en cerdos y arterias iliacas en conejos20. En el modelo porcino, se utilizan animales domésticos normocolesterolémicos o bien mini-pigs de Yucatán, estos especialmente en los estudios de largo plazo requeridos por el proceso regulatorio. Recientemente se ha señalado la mejor traducción clínica de los resultados obtenidos en modelos más complejos de cerdos ateroscleróticos o diabéticos, de mayor similitud con la patología humana37. Sin embargo, la utilidad de estos modelos en términos de evaluación preclínica de los dispositivos aún no se ha demostrado totalmente. El modelo más aceptado es el de sobredistensión de las arterias coronarias sanas porcinas (relación stent:arteria, 1,1:1–1,2:1). Aunque algunos grupos apoyan una mayor tasa de sobredimensión (relación stent:arteria > 1,3), nosotros no creemos que estos resultados se traduzcan en mayor daño de igual manera en distintas arterias. El modelo de arteria iliaca de conejo, con mayor elasticidad natural y menor pérdida de calibre del vaso distal, ofrece ventajas al ser más resistente a disecciones y roturas arteriales, reduciendo la variabilidad interanimal que se observa en muchos estudios del modelo porcino. El diámetro de los stents implantados en las arterias iliacas de conejos es típicamente de 3 mm, lo que permite alcanzar relaciones stent:arteria de 1,2:1–1,3:1. En los conejos, antes de la implantación del stent, daño vascular mediante balón de angioplastia o con catéter de Fogarty para aumentar la respuesta neointimal.
Los cambios patológicos en los modelos porcino y de conejo están bien caracterizados11 y son similares a los observados tras el implante de stent en arterias coronarias humanas, aunque la velocidad de reparación vascular es mucho más lenta en estas21. La acumulación de plaquetas y fibrina alrededor de la estructura metálica del stent es el primer fenómeno que se observa, seguido de infiltración aguda por células inflamatorias, que aparece en las primeras horas y persiste hasta los 3 días. Posteriormente aparece infiltración por macrófagos, que alcanza su cénit entre los 5 y los 7 días (fig. 3). La proliferación de células musculares lisas comienza en la capa media a los 7 días, y regresa a sus valores basales a los 28 días. Estos fenómenos y su calendario son comunes a ambos modelos animales. En el cerdo, la cobertura endotelial completa de los stents metálicos se observa a los 7 días, mientras en los conejos está retrasada hasta los 21 días (fig. 6). Sin embargo, la deposición de fibrina alrededor de los struts del stent persiste hasta los 14 días y desaparece a las 3–4 semanas en ambos modelos animales. La migración de células musculares lisas y el crecimiento neointimal, junto con la deposición de colágeno y proteoglucanos es completa a los 28 días. En el modelo porcino, el crecimiento neointimal alcanza su máximo valor a los 28 días y comienza a remitir; en el modelo de conejo el espesor de la neoíntima continúa aumentando y es significativamente mayor a los 90 días que a los 28 días38,39.
Diferencias en la velocidad de reendotelización tras implante de stent metálico convencional en arterias coronarias porcinas y arterias iliacas de conejo. Se examinan ambas arterias mediante microscopio electrónico de barrido en distintos puntos temporales tras el implante de stent. La cobertura endotelial de los struts es completa a los 14 días en cerdos, mientras que se observan regiones de stents descubiertos (círculos verdes) en las arterias iliacas de conejo. Las gráficas ilustran el porcentaje de cobertura endotelial en cerdos y conejos en función del tiempo. Es reseñable la reendotelización más lenta en los conejos
Comparando ambos modelos animales, es evidente que hay ventajas y desventajas en cada uno de ellos. Los documentos de consenso, centrados en los requerimientos necesarios para la aprobación de estos dispositivos por la FDA, recomiendan el uso de las arterias coronarias porcinas, lo que permite el análisis de estos dispositivos en el lecho vascular para el que están diseñados40,41. Además, este modelo permite analizar la integridad del stent y la susceptibilidad a fracturas condicionadas por el constante movimiento contráctil del corazón. Otra importante ventaja de este modelo en cuanto a seguridad es que permite evaluar la potencial toxicidad del fármaco «aguas abajo» y los fenómenos de embolización distal que pueden afectar al miocardio. Evidentemente, ambos fenómenos no pueden analizarse en el modelo de arterias iliacas de conejo. Estos modelos también permiten analizar la respuesta a la implantación de múltiples stents en el mismo territorio, representativo del efecto en humanos de stents largos o stents solapados. Debe reseñarse que estudios similares de stents solapados, especialmente para el análisis de inflamación y persistencia de depósitos de fibrina, se han realizado también en conejos, con seguimientos hasta 90 días42.
Aunque el coste comparativo de los cerdos en cuidados y estabulación es superior al de los conejos, la diferencia no es prohibitiva. Una de las mayores desventajas del modelo porcino, especialmente la del animal doméstico, es la excesiva ganancia de peso durante los estudios a largo plazo (más de 90 días), lo que se traduce en cambios significativos en el tamaño de los vasos. Por ello, especialmente para estudios a largo plazo, la recomendación del empleo de mini-pigs es uniforme; sin embargo, estos animales son significativamente más caros que los animales domésticos convencionales. Otra desventaja del modelo porcino es la elevada incidencia de reacciones inflamatorias granulomatosas (o inflamación en general) en respuesta a los stents, particularmente los SFA, lo que en ocasiones puede arruinar un protocolo. La reacción inflamatoria granulomatosa raramente se observa en conejos o en las necropsias humanas de pacientes con implantes de SFA. Finalmente, es reseñable que no siempre los estudios preclínicos de SFA en cerdos, especialmente en el aspecto de seguridad, se han traducido en resultados similares en los ensayos clínicos humanos43–45. En general, ni el modelo porcino ni el modelo de conejo son buenos predictores de la eficacia a largo plazo de los stents. Tampoco la rápida tasa de reendotelización observada en modelos porcinos, incluso en los SFA, se ha traducido posteriormente en reducción de eventos clínicos tan relevantes como la trombosis tardía del stent.
La rápida reparación vascular en respuesta a un stent que muestran los modelos animales no concuerda con el calendario de reparación completa en los humanos, y se ha demostrado en implantes de SFA de hasta 2 años, y a veces más tiempo, persistencia de los cúmulos de fibrina y ausencia de endotelización completa10. Para explicar este fenómeno, se apunta a la elevada sensibilidad de las arterias coronarias porcinas al daño vascular, lo que se traduce en una mayor proliferación de las células musculares lisas y de las células endoteliales, y esto conduce a una endotelización completa a los 28 días, independientemente del tipo de stent21. En el modelo de conejo, el proceso de reparación (endotelización y reabsorción de la fibrina inclusive) es relativamente más lento que en el modelo porcino. Por ello, el modelo de conejo se considera más sensible para detectar diferencias en la reparación vascular entre SFA y SMC, especialmente en cuanto a reendotelización. En cualquier caso, el calendario respecto a los humanos está marcadamente acelerado11. En nuestra experiencia, el punto temporal más adecuado para analizar la cobertura endotelial de los SFA en el modelo de conejos jóvenes sanos es 14 días29. Las limitaciones del modelo de conejo vienen dadas por las condiciones de seguridad previamente citadas (daño en órgano diana, análisis estructural en órgano contráctil) y las diferencias entre las arterias coronarias y las arterias iliacas en la dinámica de fluidos.
El Conejo Hipercolesterolémico: Un Modelo Preclínico Perfeccionado Para el Análisis de los StentsEl conejo presenta una extraordinaria propensión a la hipercolesterolemia, y se producen fácilmente lesiones ricas en células espumosas. Nuestro laboratorio y otros han demostrado que la morfología de las lesiones se puede modificar fácilmente para obtener placas ateroscleróticas más fibróticas variando la concentración de colesterol (del 0,2 al 0,25%) y extendiendo la duración de la dieta aterogénica46,47. El conejo hipercolesterolémico frecuentemente muestra placas ateroscleróticas ricas en células espumosas (macrófagos cargados de lípidos); la inducción de daño vascular (mediante balón de Fogarty) puede aumentar el número de células musculares lisas y el componente extracelular y determinar el sitio donde aparecen las lesiones como, por ejemplo, la arteria iliaca (fig. 7). Otros investigadores han utilizado dietas alternantes de alto contenido en colesterol con dieta normal o de bajo contenido en colesterol (el llamado modelo Constantinides) en forma de múltiples ciclos de cambio de dieta, con lo que se producen placas de mayor similitud con las observadas en la enfermedad humana48. El modelo de conejo habitualmente usado en nuestro laboratorio, con placa aterosclerótica establecida y stent, se lleva a cabo mediante dieta de alto contenido en colesterol (el 1% de colesterol y el 6% de aceite de cacahuete) durante 5 semanas. Tras la primera semana de dieta, los animales son sometidos a un procedimiento endovascular de denudación arterial iliaca utilizando un catéter Fogarty de 3 Fr para acelerar el desarrollo de la lesión46,47. Tras las 5 semanas de dieta de alto contenido en colesterol, se cambia a los animales a una dieta de bajo contenido en colesterol (0,025%) hasta el final del estudio. Los stents se implantan después de 4 semanas de dieta de bajo contenido en colesterol. Empleando este modelo, los intervalos de colesterol sérico oscilan entre 500 y 1.000mg/dl en el momento de la implantación del stent y habitualmente alcanzan su cénit el día 35 (media,>1.500mg/dl).
Cortes representativos de arterias normales y ateroscleróticas en el modelo de arteria iliaca de conejo. Imágenes superiores: alimentados con dieta normal, las arterias iliacas de conejo muestran luz patente con una fina capa intimal (flecha amarilla) tras el daño inducido por la dilatación con balón. Tras el implante de SMC, el vaso muestra reparación completa a los 28 días, sin evidencia de acumulación de fibrina. Imágenes inferiores: en el modelo de conejo aterosclerótico, se observa estrechamiento intraluminal con capa neointimal más gruesa (flecha amarilla) tras el daño vascular por hinchado de balón. La íntima está compuesta de una matriz de proteoglucanos con células inflamatorias (macrófagos espumosos). La presencia de fibrina persiste hasta 28 días después del implante de SMC (reparación retrasada), de forma muy similar a las observaciones realizadas en humanos.
La distribución local del fármaco después del implante de un stent y su persistencia en los tejidos ateroscleróticos son distintas de las observadas en arterias normales. Puesto que la mayoría de los actuales SFA utilizan fármacos lipófilos y se implantan en arterias ateroscleróticas humanas, es particularmente importante entender qué ocurre en las arterias enfermas, en lugar de arterias normales, tanto desde el punto de vista de la farmacocinética como de la fisiopatología de la reparación vascular. Del mismo modo, las placas humanas de los pacientes con síndrome coronario agudo tienen un alto contenido en lípidos y células espumosas. Por lo tanto, este modelo animal de aterosclerosis debe predecir en mayor medida los resultados observados en el escenario humano de arterias ateroscleróticas. No obstante, actualmente no hay estudios definitivos en este sentido.
Información Obtenida de Datos Necrópsicos y ClínicosLa aprobación por la FDA de las actuales generaciones de SFA a base de polímeros estables se ha basado en estudios clínicos aleatorizados a corto plazo (< 1 año) que han demostrado reducciones impresionantes en las tasas de reestenosis comparadas con las de SMC, sin aparentes incrementos en eventos adversos cardiacos2,3. Estos estudios no estaban diseñados para analizar objetivos de seguridad como la trombosis tardía del stent, que hoy sabemos se correlaciona con la ausencia de adecuada cobertura endotelial. Los avances en el conocimiento de la fisiopatología de la trombosis tardía de los SFA se derivan especialmente de los análisis patológicos de muestras necrópsicas obtenidas de pacientes a los que se implantó estos dispositivos. Los análisis histológico y morfométrico detallado de estos especímenes ha permitido entender las diferentes respuestas vasculares que muestran las arterias tratadas con SFA y SMC, especialmente en cobertura de los struts y endotelización. De hecho, la pobre cobertura endotelial de la superficie de los vasos tratados con SFA, independientemente del tiempo transcurrido desde la implantación, contrasta notablemente con los hallazgos patológicos de los SMC, que muestran abundante crecimiento neointimal con muchas células musculares lisas y deposición de proteoglucanos, con mínima deposición de fibrina alrededor del stent9. La endotelización de la mayoría de las secciones de los SMC observados concuerda con los resultados de estudios patológicos previos que mostraban una cobertura endotelial casi completa a los 3–4 meses, con abundantes células musculares lisas (alfaactina positivas) con picos a los 9–18 meses49–51.
La trombosis tardía del stent, definida como trombo rico en plaquetas que ocupa más del 25% de la luz arterial observado después de los primeros 30 días de la implantación, se ha correlacionado con la aparición patológica de datos de reparación vascular retrasada, caracterizada por persistencia de fibrina y ausencia de endotelización. De los estudios necrópsicos se han obtenido predictores de mayor incidencia de trombosis del stent en variables dependientes del procedimiento, como la implantación de stent en localización ostial o en bifurcaciones, la aposición incompleta y la penetración de los struts en los núcleos necróticos de las placas ateroscleróticas52,53. Muchas de estas causas también son indicadores de mayor riesgo trombótico tras SMC49.
Conclusiones y PerspectivasLos estudios preclínicos en modelos animales de cerdo y conejo continúan siendo el método más efectivo para analizar la respuesta vascular a los stents, particularmente los SFA. Aunque la ausencia relativa de fibrina, la cobertura por neoíntima del stent y el crecimiento endotelial son indicadores fundamentales de la reparación vascular, el patrón temporal de estos hallazgos no refleja necesariamente la capacidad regenerativa que se observará en humanos, especialmente en SFA, puesto que la reparación vascular en estos es mucho más lenta que en los animales. En el análisis de la seguridad de los dispositivos, el modelo porcino tiene ventajas evidentes sobre el modelo de conejo, puesto que los stents se implantan en el lecho vascular en el que se utilizarán en el escenario clínico humano con un órgano terminal, lo que permite evaluar fenómenos de embolización distal y potencial toxicidad del fármaco. En cambio, otros aspectos de seguridad como el crecimiento endotelial se evalúan mejor en el modelo de conejo, por su endotelización más lenta. Aunque son varios los estudios que comienzan a examinar el efecto del implante de stents en la recuperación de la función endotelial, los estudios publicados aún son insuficientes. En este sentido es esencial escoger el lecho vascular, la especie animal y los tiempos de análisis apropiados que permitan determinar no solo una adecuada recuperación endotelial desde el punto de vista morfológico mediante la presencia física de células endoteliales, sino también la recuperación de una funcionalidad vascular normal. Finalmente, debemos hacer hincapié en que los actuales modelos animales de conejo y cerdo no respaldan conclusiones sobre la eficacia farmacológica a largo plazo; los avances en el desarrollo de modelos animales con enfermedad aterosclerótica podrían cubrir este déficit al simular más adecuadamente el escenario clínico en el que se indican estos dispositivos.
Conflicto de InteresesR. Virmani declara recibir honorarios como consultora de 480 Biomedical y Abbott Vascular, así como por ponencias de Abbott Vascular, Boston Scientific y Terumo Corporation; los demás autores no tienen conflicto de intereses.