Desarrollo de un modelo animal para estudiar la progresión de la calcificación cardiovascular inducida por bajas dosis de Vitamina D3

Abstract

[spa] La calcificación cardiovascular (CCV) se refiere al depósito anormal de fosfato cálcico, normalmente en forma de hidroxiapatita (HAP), en las válvulas cardiacas, arterias coronarias y otros vasos sanguíneos, dando lugar a un proceso patológico complejo y activo. La CCV se asocia a un riesgo de morbi-mortalidad cardiovascular 3-4 veces mayor que en la población sana. La CCV se relaciona con el envejecimiento, la aterosclerosis, las enfermedades metabólicas (como la diabetes y la enfermedad renal crónica) y ciertas enfermedades raras. En las últimas décadas, se ha acumulado una gran cantidad de conocimientos sobre la fisiopatología de la CCV, pero no existen tratamientos centrados en la prevención del último paso común, que es la formación de HAP. Los modelos animales de CCV, y especialmente aquellos con una progresión de la calcificación suave y lenta, son limitados. En Sanifit, se han desarrollado diversos modelos animales de calcificación ectópica de corta duración en los que la CCV se induce con vitamina D3. Sin embargo, la presentación clínica de la CCV es generalmente una enfermedad de progresión lenta que requiere un modelo animal más largo para probar posibles tratamientos terapéuticos. Así pues, el objetivo general de este trabajo final de máster es desarrollar un nuevo modelo de CCV crónico de bajo grado en rata para estudiar la progresión de la calcificación ectópica en diferentes tejidos blandos y a diferentes dosis de inductor de calcificación (vitamina D3). Para conseguir este objetivo, se realizó un estudio in vivo en ratas macho Sprague Dawley durante un periodo de seis semanas (43 días). Los animales se dividieron en siete grupos. El primer grupo (grupo control) incluyó ratas sanas a las que no se indujo CCV. En los seis grupos restantes se testaron tres dosis diferentes de inductor (vitamina D3): 25, 50 y 75 KIU/kg, a dos regímenes diferentes, semanal y cada dos semanas. Para evaluar la progresión de la calcificación tisular en función de las dosis y régimen de administración del inductor, los animales se sacrificaron a diferentes semanas (semana 2, 4 y 6). La CCV en los animales se evaluó en los siguientes tejidos blandos: corazón, aorta, ambas carótidas, riñón derecho y ambas femorales. Adicionalmente, se analizaron los niveles circulantes de calcio y calcio iónico en sangre a las semanas comentadas anteriormente. Los resultados de este estudio han permitido demostrar que la dosis y el régimen óptimo para obtener una calcificación leve y progresiva durante seis semanas en un modelo animal de rata es de 75 kUI/kg de vitamina D3 administrada semanalmente después de una administración consecutiva de 3 días en la primera semana.

[eng] Cardiovascular calcification (CVC) refers to the abnormal deposition of calcium phosphate, typically in the form of hydroxyapatite (HAP), in heart valves, coronary arteries, and other blood vessels, leading to a complex and active pathological process. CVC is associated with a 3 to 4-fold higher risk of cardiovascular morbidity and mortality compared to the healthy population. CVC is linked to aging, atherosclerosis, metabolic diseases (such as diabetes and chronic kidney disease), and certain rare diseases. Over the past few decades, significant knowledge has been accumulated on the pathophysiology of CVC, but no treatments have been developed that focus on preventing the final common step, which is HAP formation. Animal models of CVC, particularly those with a slow and gradual progression of calcification, are limited. At Sanifit, various short-term animal models of ectopic calcification have been developed, where CVC is induced using vitamin D3. However, the clinical presentation of CVC is generally a slow-progressing disease, requiring a longer animal model to test potential therapeutic treatments. Thus, the overall objective of this master's thesis is to develop a new low-grade chronic CVC model in rats to study the progression of ectopic calcification in different soft tissues and at different doses of calcification inducer (vitamin D3). To achieve this objective, an in vivo study was conducted in male Sprague Dawley rats over a six-week period (43 days). The animals were divided into seven groups. The first group (control group) included healthy rats that were not induced with CVC. In the remaining six groups, three different doses of the inducer (vitamin D3), 25, 50, and 75 KIU/kg, were tested at two different regimens, weekly and every other week. To evaluate the progression of tissue calcification based on the doses and regime of administration of the inducer, the animals were sacrificed at different weeks (week 2, 4 and 6). CVC in the animals was evaluated in the following tissues: heart, aorta, both carotids, right kidney, and both femoral arteries. Additionally, circulating levels of calcium and ionized calcium in blood were analyzed at the weeks mentioned above. The results of this study have demonstrated that the optimal dose and regimen to achieve mild and progressive calcification over six weeks in a rat animal model is 75 kUI/kg of vitamin D3 administered weekly after a consecutive 3-day administration during the first week.