Establishment of a Laparoscopic Model of Hemorrhagic Shock in Minipigs via Superior Mesenteric Artery Injury

Sul campo di battaglia moderno, le ferite più pericolose sono spesso quelle che non si possono vedere o fermare con una semplice benda. Quando un soldato viene ferito all'interno dell'addome, l'emorragia può provenire da organi profondi o da grandi vasi sanguigni che è impossibile comprimere con una mano o un laccio emostatico. Questo tipo di emorragia interna è una delle principali cause di morte per i soldati che potrebbero altrimenti essere salvati. Per sviluppare modi migliori per trattare queste lesioni, i medici devono studiarle in un ambiente realistico. Tuttavia, creare un modello sicuro e accurato di questo specifico tipo di sanguinamento in un animale vivente è estremamente difficile. I metodi tradizionali spesso prevedono l'estrazione del sangue dall'animale attraverso un tubo, il che non imita la natura caotica e incontrollata di una vera ferita traumatica in cui i sistemi del corpo stanno combattendo per sopravvivere.

Un team di ricercatori ha ora sviluppato un nuovo modo per studiare questo problema utilizzando una tecnica chirurgica chiamata laparoscopia, che consiste nell'operare attraverso piccoli fori anziché un grande taglio aperto. Hanno creato un modello in piccoli maiali che imita da vicino il sanguinamento incontrollato e la fame di tessuti osservati nel vero trauma da combattimento. Tagliando con cura un ramo specifico di un'arteria maggiore nell'addome mentre l'animale è sotto anestesia, hanno indotto uno stato di shock grave che ha permesso loro di osservare esattamente come reagisce il corpo e di testare nuovi trattamenti salvavita. Questo approccio offre uno sguardo più onesto sulla lesione rispetto ai metodi precedenti, fornendo una finestra di tempo stabile affinché gli scienziati possano praticare e perfezionare le strategie di cura d'emergenza.

I ricercatori hanno lavorato su venti maialini sani, una specie scelta perché le loro dimensioni e la loro fisiologia sono abbastanza simili a quelle umane da rendere rilevanti i risultati. Il team ha utilizzato un approccio minimamente invasivo, inserendo una telecamera e strumenti chirurgici attraverso piccole incisioni nella pancia del maiale. Inveve di tagliare l'intero addome, hanno individuato un'arteria specifica in profondità, nota come un ramo dell'arteria mesenterica superiore, che rifornisce di sangue l'intestino. Usando forbici per tessuti, hanno reciso questo vaso per innescare un'emorragia interna massiccia. Questo metodo è stato progettato per creare uno scenario a "doppio colpo": l'animale ha perso un grande volume di sangue rapidamente e, allo stesso tempo, l'intestino è stato privato del suo apporto di sangue, portando a un danno tissutale. Questa combinazione di sanguinamento e fame di organi è il pericolo centrale delle lesioni addominali da combattimento.

L'esperimento è riuscito in quindici dei venti maialini, un tasso di successo del settantacinque percento. Una volta tagliata l'arteria, i maiali hanno iniziato a sanguinare internamente e i loro corpi hanno reagito rapidamente. In circa dodici minuti in media, gli animali hanno soddisfatto i rigorosi criteri per lo shock: la loro pressione sanguigna è scesa pericolosamente bassa, la frequenza cardiaca è aumentata vertiginosamente e le loro estremità sono diventate fredde poiché il sangue è stato deviato lontano dalla pelle per proteggere gli organi vitali. I ricercatori hanno monitorato questi cambiamenti continuamente, notando che la pressione arteriosa sistolica dei maiali, ovvero il numero superiore in una lettura della pressione sanguigna, è calata più drasticamente, scendendo di oltre il sessanta per cento dai loro livelli normali. Questo rapido declino ha confermato che il modello riproduceva accuratamente il grave collasso circolatorio visto nei veri casi di trauma.

Mentre il sanguinamento continuava, la chimica del sangue dei maiali è cambiata in modi che rispecchiavano le gravi lesioni umane. I loro conteggi dei globuli rossi e i livelli di emoglobina sono diminuiti significamente, riflettendo la perdita di capacità di trasporto dell'ossigeno. Allo stesso tempo, i conteggi dei globuli bianchi sono aumentati, un segno della intensa risposta allo stress del corpo. I maiali hanno anche sviluppato una condizione in cui il loro sangue è diventato più acido e i loro livelli di ossigeno sono scesi, mentre un prodotto di scarto chiamato lattato si è accumulato nel loro sistema. Questi cambiamenti chimici sono chiari indicatori che i tessuti del corpo non ricevevano abbastanza ossigeno, uno stato noto come ischemia. I ricercatori hanno anche utilizzato l'imaging a raggi X con un colorante speciale per osservare il sanguinamento in tempo reale, vedendo il materiale di contrasto fuoriuscire dal vaso reciso e accumularsi all'interno della pancia, fornendo la prova visiva che la lesione era esattamente come inteso.

Lo studio ha anche rivelato quanto tempo questi animali potessero sopravvivere in tali condizioni senza un intervento medico avanzato. I maiali sono sopravvissuti per una media di circa ottantanove minuti dopo l'inizio dello shock. Sebbene alcuni animali siano sopravvissuti all'intero periodo di osservazione di due ore, la maggioranza non ci è riuscita, con i tassi di sopravvivenza che diminuivano drasticamente dopo la prima ora. Questa cronologia è fondamentale per i ricercatori medici perché definisce una finestra temporale realistica per l'intervento. Suggerisce che, in uno scenario reale, esiste un tempo limitato ma gestibile per fermare il sanguinamento e ripristinare il flusso sanguigno prima che il danno diventi irreversibile. I ricercatori hanno notato che i pochi casi in cui il modello è fallito sono stati dovuti a specifici problemi tecnici, come il taglio di un vaso troppo grande, che ha causato la morte dell'animale troppo velocemente per poterlo studiare, o problemi con l'anestesia e i farmaci anticoagulanti utilizzati durante la procedura.

Questo nuovo modello offre un miglioramento significativo rispetto ai vecchi metodi perché evita la natura artificiale del semplice drenaggio del sangue da una vena. Causando il sanguinamento all'interno del corpo attraverso una vera lesione, le naturali meccanismi di compenso dei maiali sono stati lasciati funzionare, rendendo i risultati più applicabili ai pazienti umani. I ricercatori credono che questa configurazione sarà preziosa per testare nuove tecniche di emergenza, come speciali palloncini che possono essere inseriti nelle arterie per fermare temporaneamente il sanguinamento, o per valutare il momento migliore per somministrare liquidi e prodotti sanguigni ai soldati feriti. Fornisce una piattaforma stabile e ripetibile per praticare il difficile equilibrio tra l'arresto dell'emorragia e il mantenimento in vita degli organi, una sfida che rimane all'avanguardia della medicina da campo di battaglia.