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INTRODUCCIÓN

Según Torrent-Guasp y otros autores,1-6 el miocardio ventricular está formado por una banda continua de músculo que se extiende desde la raíz de la arteria pulmonar hasta la raíz aórtica, formando una estructura helicoidal con 2 espirales y delimitando las 2 cavidades ventriculares. Esta banda miocárdica estaría compuesta por el «asa basal» y el «asa apical». El bucle basal es predominantemente horizontal y se divide en segmentos izquierdo y derecho; el bucle apical es predominantemente vertical y está formado por el segmento descendente y el segmento ascendente (Figura 1). La eyección se produciría por la contracción sucesiva de los segmentos basal derecho y basal izquierdo, lo que conduce a un estrechamiento de la base del corazón, seguido de la contracción del segmento apical descendente. Esto, a su vez, produce un acortamiento de las dimensiones longitudinales del corazón, acercando la base al ápice. El llenado ventricular comenzaría con la contracción del segmento apical ascendente, acompañada de un alargamiento longitudinal y seguida de la relajación de las paredes ventriculares. Durante el ciclo cardíaco, el ápice permanece inmóvil, mientras que la base se desplaza hacia abajo, causa principal del acortamiento longitudinal y de la eyección de la sangre, seguido de otro movimiento ascendente al que se atribuye la succión de la sangre desde la aurícula izquierda.7-9

Figura 1. Diagramas que muestran los segmentos de la banda miocárdica (Torrent-Guasp) y la posición de los pares de cristales implantados en el miocardio, representados como pequeños círculos unidos por una línea. En el diagrama superior izquierdo, los cristales correspondientes al P2 subendocárdico (en el segmento descendente del asa apical) están representados por círculos abiertos.

En la doctrina clásica, el llenado del ventrículo izquierdo comienza con la relajación ventricular, un proceso activo que consume energía y que reduce la presión intraventricular a menos de la correspondiente a la aurícula izquierda. El cruce de presiones provoca la apertura de la válvula mitral y el inicio del llenado rápido temprano. Se considera que los factores que determinan este mecanismo son la recuperación elástica, en la que intervienen diferentes componentes como el contenido de elastina en el colágeno de la matriz extracelular,10 o la proteína titina, que devuelve la fuerza al sarcómero para su recuperación tras la deformación producida durante la sístole,11 y la relajación de la pared miocárdica. Hemodinámicamente, esto supone el 80% del volumen de llenado y se produce sin apenas contribución por parte de los factores auriculares.10

Lo que es difícil de imaginar y demostrar es el hecho de que la fase de relajación isovolumétrica y el posterior llenado rápido sean consecuencia de la contracción de la porción final de la banda miocárdica. Sin embargo, esto explicaría por qué siempre que se desarrolla una disfunción sistólica, ésta se acompaña de una disfunción diastólica, por qué el índice T (la constante de tiempo de la caída de la presión durante la fase de contracción isovolumétrica) depende de la contractilidad y mejora con el isoproterenol,12 e incluso por qué la disfunción diastólica con una función sistólica normal o «conservada» es una entidad cuyo significado, identificación y tratamiento siguen sin estar claros.13-17

Los estudios experimentales que aquí presentamos se han realizado con el fin de determinar los mecanismos miocárdicos implicados en el flujo transmitral diastólico temprano. En concreto, queríamos saber si la fase de llenado rápido del ventrículo es un proceso de relajación o de contracción.18 Para abordar esta cuestión, examinaremos si la contracción del segmento ascendente del asa apical coincide temporalmente con la llamada fase de relajación isovolumétrica del ventrículo izquierdo y si la inducción de hipocinesia o acinesia limitada a ese segmento tiene un efecto negativo sobre el flujo transmitral temprano, la velocidad de caída de la presión intraventricular durante la fase isovolumétrica y la presión mínima alcanzada en el ventrículo izquierdo.

MÉTODOS

Estudiamos 12 cerdos de ambos sexos con un peso medio de 28,2 (5,1) kg. Habían sido criados en la Unidad Veterinaria del Centro de Investigación de nuestro hospital. Los experimentos se realizaron de acuerdo con las directrices españolas y europeas para la «Protección de los animales utilizados para experimentación y otros fines científicos» (Real Decreto 223/1988 y Real Decreto 1201/2005). Los procedimientos quirúrgicos fueron realizados por investigadores que poseían el certificado europeo de formación en experimentación animal (Real Decreto 1201/2005).

Preparación de los experimentos

El día del experimento, los animales son preanestesiados y sedados en sus establos mediante la inyección intramuscular de midazolam (0,5 mg/kg de peso corporal) y ketamina (10 mg/kg de peso corporal). La anestesia se induce en el quirófano experimental por vía intravenosa (tiopental, 10 mg/kg de peso corporal), y se lleva a cabo la intubación endotraqueal y la cateterización de la vena yugular externa. La anestesia se mantiene con sevoflurano (2,5%) en una mezcla de 40% de oxígeno y 60% de óxido nitroso, administrada mediante un ventilador (Temel VT3, España). La analgesia y la relajación se inician con bromuro de vecuronio (0,08 mg/kg de peso corporal) y clorhidrato de morfina (0,7 mg/kg de peso corporal) y se mantienen con bromuro de vecuronio (0,08 mg/kg de peso corporal) y 20 mg de clorhidrato de morfina en 50 mL de suero en una bomba de infusión a una velocidad de 12 mL/h. Se realiza una esternotomía mediana, seguida de una pericardiectomía. La ventilación mecánica se ajusta a una frecuencia de entre 16 y 20 respiraciones por minuto y a un flujo de gas de aproximadamente 5 L/min, en función de las oximetrías en sangre. El electrocardiograma periférico, el pH de la sangre, los gases sanguíneos, el hematocrito y la temperatura rectal se monitorizan durante todo el experimento. La temperatura se mantiene con una manta eléctrica.

Función segmentaria

Se implantan en el miocardio tres pares de microcristales ultrasónicos (Biopac Systems, Santa Bárbara, California, EEUU): un par en el mesocardio (a una profundidad de aproximadamente 4 a 5 mm) de la cara lateral del ventrículo izquierdo correspondiente al asa basal, segmento lateral izquierdo (P1), siguiendo la dirección del eje longitudinal del corazón; otro par en el subendocardio de la cara anterior del tercio medio del ventrículo izquierdo, entre la primera y la segunda ramas diagonales de la arteria descendente anterior y tangencial a ella, zona correspondiente al segmento descendente del asa apical (P2); y, por último, otro par en el subepicardio (a una profundidad de 1 a 2 mm) de la cara anterior del ventrículo izquierdo, entre la primera y la segunda ramas diagonales de la arteria descendente anterior y en paralelo a la arteria descendente anterior hacia la raíz aórtica, en una zona correspondiente al segmento ascendente del asa apical (P3) (Figura 1). Los pares de microcristales se alinean siguiendo la dirección de las fibras musculares de la zona en la que están colocados. Están separados por aproximadamente 2 cm. Los pares P2 se anclan en el subendocardio mediante punción transeptal, llegando a la cavidad ventricular y retrocediendo para depositarlos en el subendocardio, formando una cruz con los pares P3 en el subepicardio. Los pares de cristales permiten conocer el desplazamiento relativo de los 2 puntos del miocardio sobre los que se fijan y, por tanto, las propiedades dinámicas del segmento contenido entre ellos. La adquisición de las curvas regionales de contractilidad miocárdica se realiza con el sistema de medición ultrasónica digital de Sonometrics Corporation (London, Ontario, Canadá).

Presiones intracavitarias

Se introduce un catéter a través de la pared libre del ventrículo izquierdo para monitorizar la presión ventricular izquierda y otro a través de la aurícula para medir la presión auricular izquierda; ambos catéteres están conectados a transductores de presión (Transpac IV, USA).

Flujo aórtico

Se diseca la raíz aórtica y se coloca un caudalímetro electromagnético (Transonic Systems, Nueva York, Estados Unidos).

Flujo transmitral

Se realizó un ecocardiograma Doppler (Interspec XL Doppler, Estados Unidos) con una sonda de 5 MHz, directamente sobre el epicardio, para registrar el flujo transmitral desde una vista apical de cuatro cámaras, primero en condiciones basales y luego tras la inyección de formaldehído diluido en la pared miocárdica.

Inducción de la acinesia segmentaria

Esto implica inyecciones de formaldehído19 diluido al 2,5%, utilizando una aguja atraumática, en el subepicardio (a una profundidad de 1 a 2 mm) del segmento ascendente del asa apical, donde se sitúan los pares de cristales P2. Se inyecta un máximo de 0,8 mL de la dilución indicada, distribuidos en 3 y 4 inyecciones. Después de cada inyección, se monitoriza el efecto producido en la fracción de acortamiento del segmento hasta que se consiga la acinesia o la discinesia en el segmento dado.

Recogida de datos

Los registros correspondientes a: ECG (I, II o III), presión ventricular izquierda en mm Hg, presión auricular izquierda en mm Hg, flujo aórtico (mL/min) y datos sonométricos de los 3 segmentos de banda miocárdica indicados son digitalizados y almacenados en una memoria electrónica (BIOPAC Systems Inc, Santa Barbara, California, Estados Unidos). Las curvas de velocidad del flujo transmitral y los valores obtenidos mediante ecocardiografía Doppler (m/s) se almacenan por separado.

Una vez finalizados los experimentos, los animales son sacrificados bajo anestesia mediante una inyección intravenosa de cloruro potásico. Tras la extracción de la estructura anatómica (el corazón), se verifica el emplazamiento anatómico de los 3 pares de cristales, se diseca la pared anterior del ventrículo izquierdo, siguiendo el recorrido de la arteria interventricular, y se verifica la profundidad a la que se implanta cada cristal, así como la región del músculo infiltrada con formaldehído.

Parámetros analizados

En el ecocardiograma Doppler se estudian las velocidades máximas del flujo transmitral al principio (E) y al final (A) de la diástole y la relación E/A. Las curvas de presión intracavitaria proporcionan la presión sistólica máxima del ventrículo izquierdo, la presión mínima del ventrículo izquierdo, la presión telediastólica del ventrículo izquierdo (PTSVI), el tiempo transcurrido desde el cierre de la válvula aórtica hasta que la presión intraventricular supera la presión telediastólica en 10 mm Hg, que corresponde al tiempo de relajación isovolumétrica12; en este punto, podemos estar seguros de que se trata de la fase isovolumétrica con la válvula mitral aún cerrada. Las curvas de función segmentaria revelan la fracción de acortamiento, y las curvas de flujo aórtico muestran el flujo aórtico medio y la relación temporal entre el final de la contracción de cada uno de los tres segmentos (P1, P2 y P3) y la suspensión del flujo aórtico (tiempo cierre aórtico-contracción P1, P2, P3). Todos estos parámetros se analizan antes y después de la inyección de formaldehído en el segmento ascendente. La fracción de acortamiento se mide después de cada inyección de formaldehído hasta que se verifica un cambio adecuado en el segmento inyectado.

Análisis de los resultados

Las variables estudiadas son continuas, y los resultados se expresan como la media más o menos la desviación estándar. Se han estudiado los cambios en las variables tras el bloqueo con formaldehído respecto a las condiciones basales. La comparación de las medias se realizó mediante la prueba t de Student para muestras emparejadas o la prueba no paramétrica de Mann-Whitney para los datos que no mostraban una distribución normal. Un valor P inferior a 0,05 se consideró significativo. Se empleó el paquete estadístico SPSS (versión 9.0).

RESULTADOS

Cambios hemodinámicos (Tabla 1)

Figura 3. Cambios inmediatos en el flujo transmitral, medidos por ecocardiografía Doppler, secundarios a la infiltración con formaldehído al 2,5% en el segmento ascendente del asa apical. Figura corregida para su reproducción.

DISCUSIÓN

Cuando el ventrículo deja de expulsar la sangre, termina la sístole y comienza la diástole. Desde este momento, y hasta que la válvula mitral se abre, hay un periodo de tiempo durante el cual ambas válvulas están cerradas, que se conoce como fase de relajación isovolumétrica. Durante esta fase, la presión intraventricular cae a un ritmo constante12 y provoca gradientes de presión transmurales y transvalvulares hacia el interior de la cámara. Se produce un efecto de succión, al que se atribuye inmediatamente la rapidez del llenado ventricular precoz y cuya pérdida total o parcial es causa de la disfunción diastólica del ventrículo izquierdo, sustrato fisiopatológico de la insuficiencia cardíaca con función sistólica conservada.

En la práctica clínica,16,20,21 el diagnóstico de insuficiencia cardíaca por disfunción diastólica depende de 3 condiciones: la presencia de signos o síntomas de insuficiencia cardíaca, una fracción de eyección del ventrículo izquierdo normal o ligeramente disminuida y un aumento de la presión de llenado del ventrículo izquierdo. Este último factor influye y puede medirse en la curva de llenado del ventrículo izquierdo del ecocardiograma Doppler, en la prolongación del período de relajación isovolumétrica, en la disminución de la velocidad diastólica precoz (E), en la prolongación del tiempo de deceleración, en el aumento de la velocidad telediastólica (A) y en la reducción de la relación E/A.

El llenado ventricular, que identifica el tiempo diastólico, fue atribuido a la contracción auricular hasta 1954.3,4 Actualmente se acepta que el ventrículo izquierdo participa activamente con la fuerza de succión a la que nos referimos anteriormente. Es un proceso activo22,23 que consume energía e implica el intercambio de Ca2+. Varios autores consideran que la diástole es una consecuencia de la elongación de las fibras miocárdicas de las paredes de una cámara cerrada. Sería un fenómeno ligado a la relajación muscular (separación de los filamentos de miosina) y a la recuperación elástica de las fibras, en la que interviene la elastina contenida en una red de colágeno que conforma el tejido conectivo extrafibrilar, así como la proteína titina como elemento de recuperación del sarcómero deformado durante la sístole.10,11 La activación mecánica ventricular durante la diástole es heterogénea, con gradientes de relajación subendocárdicos-subepicárdicos al inicio de la diástole.22,24,25

En la teoría de Torrent-Guasp, se trata de un fenómeno sistólico ligado a la contracción muscular.23,26 La eyección de la sangre es consecuencia de la contracción del segmento descendente del asa apical; su contracción «atornilla» la base sobre el ápice, acercando las 2 partes. El siguiente y último segmento de la banda muscular es el segmento ascendente del asa apical, que cubre el segmento descendente, formando el epicardio de la cara anterior hasta la raíz aórtica, y que ha sido «estirado y enrollado» por la contracción del segmento anterior. Al contraerse, el segmento ascendente realiza un movimiento que «desenrosca» la base, alejándola del ápice, aumentando el eje longitudinal del corazón y produciendo una succión como la que se produciría en el interior de un cilindro que se aleja de su pistón, dinámica que se ha observado en humanos en imágenes de resonancia magnética.27

En este estudio, hemos aportado datos que demuestran que la fuerza de succión producida durante la fase de relajación isovolumétrica depende de la contracción porque se produce durante la fase de contracción segmentaria y, además, que su funcionalidad está fuertemente ligada a la contracción del segmento ascendente del asa apical, específicamente:

1. Hemos demostrado que, al inicio y durante la fase de relajación isovolumétrica del ventrículo izquierdo, el segmento ascendente del asa apical se contrae.

2. La infiltración del segmento ascendente del asa apical con formaldehído diluido afecta directamente a la capacidad de reducir la presión intraventricular o, en otras palabras, a la fuerza de succión. Este aspecto se ha demostrado por la prolongación del tiempo necesario para que la presión intraventricular descienda hasta 10 mm Hg sobre la presión telediastólica, nivel que permite asegurar que la válvula mitral sigue cerrada y que la menor velocidad (es decir, el mayor tiempo transcurrido) en la caída de la presión se produce en una cámara cerrada (isovolumétrica). También se ha demostrado por la menor presión intraventricular mínima alcanzada en la diástole temprana, que se ve afectada de forma importante cuando infiltramos dicho segmento ascendente.

3. Como consecuencia de una menor velocidad de caída y un descenso final menos acusado de la presión intraventricular durante la fase isovolumétrica, el efecto de succión es menor y la velocidad de llenado ventricular disminuye durante la diástole temprana, aumentando en compensación durante la diástole final, como consecuencia de una contracción de la aurícula izquierda «más llena». Esto ha sido demostrado por los cambios en los valores de E, A y la relación E/A, así como por el aumento progresivo de la presión auricular que comienza en la diástole temprana.

Limitaciones del estudio

El uso de los cristales ultrasónicos es apropiado si suponemos que la estructura del miocardio está organizada parcial o totalmente en banda y que hemos implantado los cristales ultrasónicos en la misma línea que marca la dirección del movimiento de las fibras. Este método es incapaz de aislar la función de un solo segmento, ya que forma parte del mismo continuo que los demás. Así, la alteración de cualquier segmento determinado modificaría la contracción en toda la banda, como ocurre en nuestro modelo, en el que la inyección en el segmento ascendente también modifica significativamente la contracción de las fibras contenidas en P2, identificadas como pertenecientes al segmento descendente, que son vecinas del segmento inyectado.

Para la identificación de los segmentos y la dirección de sus fibras, así como la confirmación postmortem en los especímenes anatómicos, fuimos asesorados por el Dr. Torrent-Guasp. Las fibras subendocárdicas del segmento descendente en la zona de la cara anterior del ventrículo izquierdo atraviesan el mesocardio a cierta profundidad, cruzándose perpendicularmente con las del segmento ascendente,28 circunstancia que hemos confirmado en los especímenes anatómicos. Por ello, los cristales anclados en el subendocardio seguían una dirección que el par implantado en el epicardio correspondiente (segmento ascendente) cruzaba perpendicularmente.

La afectación muscular secundaria a la inyección de formaldehído diluido es difícil de estandarizar y, por supuesto, afecta a todas las propiedades activas y pasivas de la fibra, reduciendo la contracción, la relajación y la elasticidad a sus límites mínimos. Se ha intentado minimizar los cambios producidos por el formaldehído, limitando la cantidad y el número de inyecciones en todos los experimentos, y monitorizando el efecto en función de la alteración de la contractilidad del segmento inyectado y verificando el cambio en el flujo transmitral. Para muchos investigadores, las teorías del Dr. Torrent-Guasp han abierto caminos que pueden seguir para avanzar en la comprensión de la fisiología del músculo cardíaco. Otros puntos siguen siendo difíciles de conciliar con los datos anteriores.18

CONCLUSIONES

En esta nueva concepción de la función diastólica, participarían las 3 propiedades de las fibras miocárdicas, siguiendo un cierto orden y, al mismo tiempo, superponiéndose. La succión inicial con la cámara cerrada sería consecuencia de la contracción del último segmento de la banda, como hemos intentado demostrar con los experimentos aquí presentados; la relajación de las fibras de los segmentos sucesivos con la válvula mitral abierta permitiría un llenado rápido y, finalmente, la distensibilidad haría posible que la pared miocárdica cediera en respuesta al aumento de presión/volumen producido por la inyección en la aurícula.

AGRADECIMIENTOS

Este estudio se ha realizado en memoria del Dr. Francisco Torrent-Guasp.

Este estudio ha sido financiado por la beca nº 99/1002 del Fondo de Investigaciones Sanitarias (FIS).