Comparación de la ablación por electroporación irreversible en hígados de ratones con y sin un algoritmo de control térmico
La electroporación irreversible (IRE) es una técnica de ablación que emplea campos eléctricos pulsados de alta intensidad para alterar la integridad de la membrana celular, induciendo apoptosis. Históricamente, la IRE se ha considerado no térmica debido a su dependencia de energía eléctrica y no calor. Sin embargo, estudios recientes in vitro y ex vivo sugieren que efectos térmicos pueden coexistir durante la IRE, generados por el equilibrio dinámico entre la deposición de energía y la disipación de calor en el tejido. Esto plantea preocupaciones sobre el riesgo de daño térmico no deseado en aplicaciones clínicas. Para mitigarlo, se han propuesto algoritmos de control térmico que modulan la entrega de energía mediante retroalimentación en tiempo real. Este estudio evalúa la seguridad y eficacia de la IRE in vivo con un algoritmo termorregulador versus IRE convencional en un modelo murino de hígado.
Configuración experimental y mecanismo de control térmico
El sistema incluyó un generador de pulsos de alto voltaje (HVPG) capaz de emitir pulsos de 40 ms a 2 ms, voltajes de 500–1000 V y corriente máxima de 60 A. Se utilizaron dos electrodos monopolares de acero inoxidable (calibre 21) con puntas expuestas de 5 mm, separados por 3,3 mm (borde a borde). Un termistor (MEB05, Lingee Corp.) recubierto de resina epoxi se ubicó cerca de un electrodo para monitorear la temperatura. El termistor se integró a un microcontrolador (Arduino UNO), calculando la temperatura mediante la ecuación de Steinhart–Hart.
En el grupo experimental, un algoritmo de retroalimentación mantuvo la temperatura tisular en 42°C ajustando dinámicamente la frecuencia de pulsos. Inicialmente, se administraron pulsos a 1 Hz, reduciendo la frecuencia al aproximarse al umbral térmico. El grupo control operó sin termorregulación (frecuencia fija de 1 Hz). Ambos grupos recibieron 20 pulsos a 600 V con anchura de 100 ms.
Protocolo de ablación in vivo
Dieciocho ratones Institute of Cancer Research (9–11 semanas) se randomizaron en grupos experimental y control. Bajo anestesia general, los electrodos se insertaron percutáneamente en el lóbulo hepático medio (profundidad de 1 cm), guiados por tomografía computarizada (80 kV, 120 mA, cortes de 0,625 mm). Tras la ablación, los ratones se monitorizaron 24 horas antes de la eutanasia. Las muestras hepáticas se seccionaron para análisis histopatológico con tinción de hematoxilina-eosina (H&E) y TUNEL. Dos patólogos evaluaron la calidad de tinción, cobertura de ablación, apoptosis y preservación vascular.
Hallazgos principales
Duración del tratamiento y modulación térmica
El grupo experimental mostró mayor duración (41,5 ± 3,5 segundos) que el control (20,0 ± 0,0 segundos; P < 0,01), debido a pausas en la entrega de pulsos para disipar calor. La temperatura final fue menor en el grupo experimental (42,3 ± 0,8°C vs. 55,6 ± 2,3°C; P < 0,01). La corriente máxima también disminuyó con termorregulación (5,28 ± 0,19 A vs. 8,84 ± 0,56 A; P < 0,01), sugiriendo que el control térmico modula indirectamente la conductividad tisular.
Características de la zona de ablación
Ambos grupos presentaron apoptosis uniforme y preservación vascular, pero la calidad de tinción varió: 88,9% (8/9) de las muestras experimentales mostraron tinción citoplasmática y nuclear homogénea, indicativa de arquitectura celular preservada [Figura 1A]. En controles, 88,9% (8/9) exhibieron des-tinción citoplasmática y pérdida nuclear, compatibles con necrosis por coagulación térmica [Figura 1B]. El área de ablación fue menor en el grupo experimental (15,2 ± 3,6 mm² vs. 21,3 ± 5,2 mm²; P < 0,01), asociado a menor expansión del campo eléctrico por reducción del calentamiento Joule.
Implicaciones clínicas y mecanísticas
El estudio subraya la interrelación entre temperatura, corriente y conductividad durante la IRE. La ausencia de regulación en controles generó calentamiento acumulativo, aumentando la conductividad y el área de ablación, pero indujo necrosis térmica. El algoritmo termorregulador estabilizó la deposición de energía, preservando los mecanismos no térmicos de la IRE. Aunque redujo la velocidad de ablación y el tamaño de la zona tratada, mantuvo la eficacia terapéutica. Esto sugiere que el control térmico podría optimizar la precisión clínica, minimizando daño colateral.
Limitaciones y perspectivas
Las limitaciones incluyen el tamaño muestral reducido (n = 18) y el uso de un único conjunto de parámetros (600 V, 100 ms). Futuros estudios deberán validar estos resultados en múltiples configuraciones y evaluar respuestas tisulares a largo plazo.
Conclusión
La integración de un algoritmo termorregulador en protocolos de IRE suprime eficazmente la elevación térmica sin comprometer su eficacia. Al preservar la calidad de tinción y reducir efectos térmicos no deseados, esta estrategia mejora el perfil de seguridad de la IRE, manteniendo sus ventajas sobre métodos térmicos convencionales. Estos hallazgos resaltan la necesidad de equilibrar entrega de energía y gestión térmica para optimizar los resultados de la IRE.
doi.org/10.1097/CM9.0000000000002230