Pruebas con Microelectrodos en Seguridad Farmacológica Cardíaca. Una Nueva Herramienta para Estudiar la Prolongación del Intervalo QT

• AUTOR : Meyer T, Boven K, Günther E y colaboradores
• TITULO ORIGINAL : Micro-Electrode Arrays in Cardiac Safety Pharmacology: A Novel Tool to Study QT Interval Prolongation
• CITA : Drug Safety 27(11):763-772, 2004
• MICRO : Los sistemas de registro extracelulares por medio de pruebas con microelectrodos resultan una alternativa confiable y fácil de realizar en los estudios de seguridad farmacológica cardíaca.

Seguridad farmacológica cardíaca

La seguridad farmacológica de los productos farmacéuticos para los seres humanos debe brindar pruebas in vitro para determinar el potencial de una droga para causar retraso de la repolarización ventricular (prolongación del intervalo QT), debido a que ésta puede provocar arritmias y muerte.

Se definieron tres nuevas categorías de estudios de seguridad farmacológica: «ensayos clínicos iniciales», estudios de seguimiento y suplementarios.

Los ensayos clínicos iniciales deben incluir experimentos para detectar efectos adversos de las drogas potencialmente mortales, su objetivo es investigar los efectos de la sustancia evaluada sobre las funciones vitales. Los estudios de seguimiento y suplementarios se incluyen cuando se sospechan efectos adversos. Las normas internacionales requieren claramente que la prueba para la prolongación del intervalo QT se incluya en los ensayos clínicos iniciales.

El mecanismo electrofisiológico más común para la prolongación del intervalo QT es básicamente la inhibición de la repolarización ventricular, que se compone de varias corrientes de potasio.

Técnicas clásicas de determinación

Las técnicas clásicas para medir la prolongación del intervalo QT incluyen los experimentos de patch-clamp en las células que expresan en forma nativa o heterogénea el gen hERG. Este patch-clamp de las células nativas es una técnica aceptada para el estudio de los parámetros de potencial de acción cardíacos, si bien requiere mucho tiempo y un operador entrenado.

Otro enfoque se basa en los experimentos sobre corazón entero que resultan muy confiables, aunque son costosos y requieren mucho tiempo.

Por el contrario, las pruebas basadas en los microelectrodos (PBM) permiten la automatización y se realizan sobre células cardíacas.

Diseño y función de las PBM

El modelo animal basado en las células ventriculares embrionarias no es el modelo estándar, pero fue establecido y validado junto con las PBM en 1990. La mayor ventaja de este modelo es que las células son espontáneamente activas, lo que permite al investigador estudiar cambios inducidos por las drogas sobre su ritmo endogénico. La tecnología de las PBM permite la adquisición de datos y el cálculo de la velocidad de conducción y los patrones de propagación de la señal. Esa señal consiste en tres componentes que reflejan la composición del potencial de acción cardíaco. El componente negativo rápido refleja la entrada de sodio a través de los canales de sodio dependientes del voltaje. El componente plano de la entrada del calcio, típico del potencial de acción cardíaco, se correlaciona con una meseta negativa en el campo del potencial de acción. La repolarización se refleja en el componente positivo de la onda, al final de la señal del campo de potencial de acción. La corriente repolarizadora es frecuentemente llamada onda T, debido a la similitud de las señales del campo de potencial de acción con los datos del electrocardiograma.

Estudio de sustancias de referencia

Mediante la novedosa tecnología de las PBM, señalan los autores, se determinó la prolongación del intervalo QT inducida por tres drogas que se sabe producen ese efecto, utilizando una gama de concentraciones adecuada: amiodarona, quinidina y sotalol. Además, se evaluó también, en pruebas sobre células únicas, el efecto del verapamilo, una sustancia de la cual se informa que normalmente produce resultados falsos positivos.

Mientras que la interpretación de los componentes del campo de potencial de acción puede ser fundamentalmente de interés científico, existe gran necesidad de contar con una prueba para la repolarización cardíaca, reflejada por la onda T de ese campo de potencial de acción.

La inhibición de los canales repolarizadores de potasio produce un efecto dual sobre el campo de potencial de acción: disminución de la amplitud de la onda e incremento en el intervalo de tiempo desde el pico inicial del sodio hasta el valor máximo de la onda T. El segundo efecto refleja un aumento en la duración del campo de potencial de acción y, como éste se mide en los miocitos ventriculares, ese incremento se correlaciona estrechamente con el intervalo QT en el electrocardiograma. Las sustancias de referencia de varias clases químicas y farmacéuticas muestran efecto prolongador de la duración del campo de potencial de acción dependiente de la dosis, por lo que el sistema de las PBM puede ser usado para la evaluación de sustancias con potencial efecto prolongador del intervalo QT, señalan los autores.

La conclusiones extraídas de la prueba con verapamilo son que las pruebas mediante un solo canal no reflejan el complejo mecanismo regulatorio que subyace al potencial de acción cardíaco. Existe riesgo significativo de perder potenciales drogas con acción cardíaca debido a resultados falsos positivos obtenidos a partir de una prueba de seguridad farmacológica basada solamente en los canales que expresan en forma heterogénea el gen hERG, por lo que la seguridad cardíaca debe probarse con células cardíacas.

Mientras que por sí misma la prolongación del intervalo QT en un electrocardiograma no provoca ningún trastorno en el paciente, aumenta el riesgo de arritmias mortales. Esas arritmias incluyen torsades de pointes, una forma de taquicardia que se caracteriza por la oscilación del complejo QRS.

Discusión

Los registros extracelulares que utilizan las PBM se emplearon para detectar varios parámetros de interés en seguridad cardíaca farmacológica y la correlación de los datos del campo de potencial de acción, así como los del electrocardiograma fue demostrada por varios autores. En el presente ensayo, se pudo observar que el parámetro principal de la prolongación QT se refleja en la prolongación del campo de potencial de acción y se detecta en los registros de las PBM en miocitos cardíacos, lo que permite utilizar esa prueba como instrumento para la evaluación de los efectos adversos de las drogas.

El empleo de tejido cardíaco en las PBM cierra la brecha existente entre los métodos estándar, ya sea basados solamente en la inhibición del canal en que se expresa el gen hERG, o los que se basan en los modelos de órganos.

Si bien las células empleadas en las PBM son de origen aviario y embrionarias, todas las sustancias de referencia estudiadas revelaron los resultados esperados. La segunda mayor ventaja del sistema de las PBM es su capacidad para detectar las arritmias; esta información está mucho más cerca de las necesidades médicas que la prolongación del intervalo QT, ya que son la taquicardia y la torsade de pointes provocadas por la posdespolarización temprana, las que provocan los cuadros mortales. Esas posdespolarizaciones tempranas no ocurren luego de cada despolarización «regular», sino solamente luego del 20% al 30% de los campos de potencial de acción analizados, aunque resulta todavía suficiente para detectar las arritmias.

La prolongación del QT por sí misma es solamente un indicador bastante confiable para la probabilidad de aparición de la torsade de pointes. Sin embargo, en forma similar a lo que ocurre en los estudios clínicos, la arritmia no se observó en todos los experimentos. De todas maneras, los elevados números estadísticos pueden ayudar a resolver ese problema. Mientras que la significación estadística frecuentemente no puede obtenerse en los estudios clínicos, debido a la falta de un número suficientemente elevado de pacientes incluidos en el ensayo, aquélla puede llevarse a cabo en las pruebas in vitro.

La conclusión proveniente de estos datos, agregan los autores, es que los sistemas de registro extracelular resultan una alternativa confiable y fácil de efectuar para la determinación de la seguridad farmacológica cardíaca. No reemplazan los sistemas orgánicos, si bien permiten la rápida evaluación en un modelo de tipo orgánico. Ese modelo debería desarrollarse aun más para permitir una mejor predicción de los efectos de las drogas entre los seres humanos, y se debería incrementar su rendimiento y automatizar los muchos pasos del experimento.

Especialidad: Bibliografía - Farmacología