Relación entre la Exposición al Humo de Cigarrillo y la Remodelación Ventricular

• AUTOR : Zornoff L, Matsubara B, Matsubara L y colaboradores
• TITULO ORIGINAL : A Exposição à Fumaça de Cigarro Intensifica a Remodelação Ventricular após o Infarto Agudo do Miocárdio
• CITA : Arquivos Brasileiros de Cardiologia 86(4):276-282, Abr 2006
• MICRO : Análisis de los efectos de la exposición al humo de cigarrillo en la remodelación ventricular luego del infarto agudo de miocardio.

Introducción

Luego del infarto agudo de miocardio (IAM) suelen aparecer alteraciones complejas de la arquitectura ventricular que involucran la región infartada y la no infartada. Luego de la oclusión coronaria puede observarse dilatación ventricular aguda, que se caracteriza por estrechamiento y distensión de la región infartada, que se denomina expansión del infarto y es el resultado del desplazamiento de grupos musculares necróticos como consecuencia de la desintegración del colágeno interfibrilar. En la etapa tardía se detectan diferentes grados de dilatación cavitaria debido al proceso de hipertrofia de ambos ventrículos y se manifiesta como respuesta al incremento del estrés parietal. Al mismo tiempo, se acumula colágeno en áreas viables del miocardio, tanto en el ventrículo infartado como en el restante. Se denomina remodelación miocárdica al conjunto de alteraciones de la masa, el volumen y la geometría cardíaca, y la intensidad de este proceso se asocia directamente con pronóstico adverso debido a la mayor incidencia de aneurismas, ruptura ventricular y arritmias. Por ende, se han utilizado diversas estrategias para evitar o atenuar el proceso de remodelación ventricular luego del IAM.

En la actualidad son bien conocidos los efectos vasculares de la exposición al humo del cigarrillo; sin embargo, no han sido bien estudiados. Algunas evidencias experimentales y clínicas sugieren que el tabaquismo puede estar asociado con alteraciones cardíacas funcionales y morfológicas. El objetivo de presente estudio consistió en analizar los efectos de la exposición al humo del cigarrillo en el proceso de remodelación ventricular en ratas.

Métodos

Grupos experimentales. El protocolo experimental del presente trabajo ha sido aprobado por la Comisión de Ética en Experimentación Animal de la institución, en conformidad con los principios éticos adoptados por el Colegio Brasileño de Experimentación Animal.

Se utilizaron ratas wistar machos, que pesaban entre 200 y 250 gramos. El primer paso consistió en la inducción del infarto experimental; los animales fueron mantenidos en jaulas para recuperación, alimentados con comida comercial estándar y con libre acceso al agua.

La segunda etapa del protocolo fue la constitución de los grupos experimentales. Luego de 48 horas del infarto, los animales sobrevivientes fueron divididos en forma aleatoria en 2 grupos: grupo C (n = 31), formado por ratas infartadas sin intervención terapéutica; grupo F (n = 22), constituido por animales infartados expuestos al humo de cigarrillo.

La exposición al humo. La tercera etapa del estudio comprendió un período de observación de 6 meses. En el grupo F se utilizó el método propuesto por Wang y colaboradores para exponer animales al humo de cigarrillo en una incubadora modificada. Las ratas fueron colocadas en una cámara transparente conectada a un aparato de succión de humo, que fue retirado al vacío con la máquina y arrojado en la cámara durante 30 minutos. Luego, el humo era retirado y se repetía el procedimiento. Durante la primera semana, el humo fue liberado a una tasa de 5 cigarrillos, 2 veces al día a la tarde, con intervalos de descanso de 10 minutos. El número de cigarrillos fue incrementado para una tasa de 10 cigarrillos/30 minutos, 2 veces a la mañana y 2 a la tarde, hasta el final del período de estudio. Así, los animales fueron expuestos al humo de 40 cigarrillos/día.

Evaluación morfológica y funcional por ecocardiograma. La cuarta etapa del protocolo consistió en la evaluación morfológica y funcional con ecocardiograma de todos los animales sobrevivientes. Luego de 5 meses de tratamiento, las ratas (C, n = 13 y F, n = 11) fueron anestesiadas con clorhidrato de ketamina (50 mg/kg) y clorhidrato de xilidino (1 mg/kg) por vía intramuscular para el estudio ecocardiográfico. Se llevó a cabo el análisis con equipo Hewlett-Packard (modelo Sonos 2000) con transductor electrónico de 7.5 MHz. La valoración de los flujos transvalvular mitral y aórtico se realizó con el mismo transductor en 5.0 MHz. Las mediciones de las estructuras cardíacas se efectuaron en las imágenes monodimensionales, obtenidas con el haz de ultrasonido orientado por la imagen bidimensional, en la posición paraesternal del eje menor. La imagen de la cavidad ventricular izquierda se obtuvo al posicionar el cursor del modo-M entre los músculos papilares por debajo del plan de la válvula mitral, y las imágenes de la aorta y de la aurícula izquierda, en la posición paraesternal del eje menor con el cursor del modo-M en el nivel de la válvula aórtica. El registro de la imagen monodimensional (velocidad = 100 mm/s) fue realizado por medio de la impresora modelo UP-890MD de Sony Co. Luego, las estructuras cardíacas fueron medidas en forma manual con auxilio de un paquímetro de precisión, según las recomendaciones de la American Society of Echocardiography ya validadas en el modelo de ratas infartadas. Las estructuras cardíacas fueron medidas en por lo menos 5 ciclos cardíacos consecutivos. El diámetro diastólico del ventrículo izquierdo (VI) y el espesor de la pared posterior del mismo ventrículo fueron evaluados en el momento correspondiente al diámetro máximo de la cavidad. El diámetro sistólico del VI fue calculado en el momento de la excursión sistólica máxima de la pared posterior de la cavidad. Las áreas diastólicas (AD) y sistólicas (AS) fueron medidas en el modo bidimensional, por medio de planimetría. La función sistólica del VI se evaluó al calcular la fracción de variación de área (FVA = AD-AS/AD x 100). El flujo diastólico transmitral (olas E y A) se obtuvo con el transductor en la posición apical de 4 cámaras. Las mediciones referentes a los flujos se realizaron directamente en el monitor del ecocardiógrafo.

Evaluación funcional in vitro. Comprende la quinta etapa del protocolo. Entre 1 y 3 días luego del estudio ecocardiográfico, los mismos animales (C, n = 13 y F, n = 11) recibieron pentobarbital sódico (50 mg/kg) y heparina (1.000 UI) por vía intraperitoneal y fueron ventilados con presión positiva y oxígeno al 100%. Luego se abrió el tórax y se cateterizó la aorta al iniciar la perfusión miocárdica retrógrada con solución nutriente de Krebs-Henseleit, con la siguiente composición, en mmol/l: 115 NaCl, 5.4 KCl, 1.2 MgSO4, 1.25 CaCl2, 1.15 NaH2PO4, 25 NaHCO3, 11 glucosa. A esa solución se agregó insulina 10 UI/l y manitol, en concentración de 8 mmol/l, para asegurar mayor preservación miocárdica. Se removieron los corazones de la caja torácica y fueron ubicados en equipos de estudio de corazón aislado, tamaño 3 tipo 830 (Hugo Sacks Eletronic-Germany), con presión de perfusión constante de 75 mm Hg. La solución nutriente después fue oxigenada con mezcla gaseosa de 95% de oxígeno y 5% de CO2, que mantuvo la presión parcial del oxígeno entre 500 a 600 mm Hg, temperatura de 37º C y pH entre 7.3 y 7.4. Se abrió la aurícula izquierda y se puncionó el ápice del VI con aguja para drenar la cavidad ventricular, que evitó la acumulación de líquido en su interior. Luego se colocó un balón de látex, atado al tubo de polietileno PE 90, en la cavidad ventricular. Se conectó el otro extremo del tubo de polietileno a una canilla de 3 vías, de las cuales una conectaba a un transductor de presión (Stathan P23 XL) y, la otra, a una jeringa de 1 ml, que permitió la variación de volumen del balón intracavitario. Se extirpó la musculatura auricular derecha y se ubicó un electrodo de marcapaso artificial en el miocardio del ventrículo derecho (VD) para mantener en forma artificial la frecuencia cardíaca entre 200 a 250 lpm.

Por medio de la preparación ya descrita, se obtuvieron curvas de Starling con infusión de líquido en el balón, lo que permitió variar la presión diastólica en el VI de 0 mm Hg a 25 mm Hg, mediante incrementos progresivos de 5 mm Hg; se registró la presión sistólica (PS) correspondiente a cada variación de volumen. En esa preparación, en que el corazón trabaja en condiciones isovolumétricas, fueron obtenidos los registros de la PS, de la derivada positiva (dp/dt) y de la derivada negativa (-dp/dt) máximas.

Estudio morfométrico. La sexta etapa del protocolo residió en la evaluación morfométrica in vitro de los corazones. Luego del estudio funcional en este medio, los corazones de los mismos animales (C, n = 13 y F, n = 11) fueron retirados, disecados y los VD y VI, que incluían el septo interventricular, fueron separados y pesados. El peso húmedo del VI y del VD, normalizado para peso corporal final de la rata, se utilizó como índice de la hipertrofia ventricular.

Las muestras de tejido cardíaco fueron fijadas en solución de formol al 10% por 48 horas. Luego, el tejido fue impregnado en bloques de parafina para los cortes histológicos coronales de 4 micrones. Estos cortes fueron teñidos con solución de hematoxilina-eosina o Masson para medición de las áreas de sección transversal de los miocitos, para lo que se empleó microscopio LEICA DM LS acoplado a cámara de video, que envía imágenes digitales a una computadora que contiene un programa de análisis de imágenes Image Pro-plus (Media Cybernetics, Silver Spring, Maryland, EE.UU.).

Se evaluaron 50 a 70 células por ventrículo analizado. Las láminas con cortes histológicos coronales de 6 micrones y teñidos por la técnica de Picro Sirius red, específicos para visualización del colágeno, fueron realizadas para la evaluación del intersticio del miocardio del VI. Fueron analizados 30 a 40 campos por ventrículo con lente de 40X. Los campos elegidos se localizaban lejos del área infartada y de la región perivascular.

Análisis estadístico. Cuando los datos se distribuyeron normalmente, las comparaciones entre los grupos C y F fueron realizadas con la prueba de la t de Student. En caso contrario, se efectuaron las comparaciones con el la prueba de la U de Mann Whitney. Los datos fueron expresados como media ± desvío estándar (para distribución normal) o mediana con los percentilos 25 y 75 (para distribución anormal). Los resultados fueron considerados estadísticamente significativos para p < 0.05. Los análisis estadísticos se realizaron con el programa SigmaStat for Windows v2.03 (SPSS Inc, Chicago, IL).

Resultados

Durante el período de observación, la mortalidad entre los grupos no alcanzó una diferencia estadísticamente significativa (C = 58%; F = 50%; p = 0.67). La frecuencia cardíaca fue estadísticamente superior en los animales expuestos al humo de cigarrillo (C = 248 ± 31 lpm; F = 302 ± 39 lpm; p = 0,001). Este grupo tendió a mayores AD (C = 1.5 ± 0.4 mm2; F = 1.9 ± 0.4 mm2; p = 0.08) y AS (C = 1.05 ± 0.3 mm2; F = 1.32 ± 0.4 mm2; p = 0.08) del VI, respecto de los animales control. La función sistólica del VI, evaluada por la fracción de variación de área, también tendió a ser inferior en los animales expuestos al humo (C = 31.9 ± 9.3%; F = 25.5 ± 7.6%; p = 0.08). Al considerar las otras variables morfométricas y funcionales, no se observaron diferencias entre los 2 grupos.

En cuanto a los resultados del estudio con el corazón aislado, la exposición al humo no modificó los valores de la PS (C = 113 ± 19 mm Hg; F = 111 ± 30 mm Hg; p = 0.89) y de la dp/dt máximas (C =1 887 ± 367 mm Hg/s; F = 2 177 ± 1 017 mm Hg/s; p = 0.56), respecto de los animales control. Sin embargo, los valores de la -dp/dt de las ratas expuestas al humo fueron estadísticamente inferiores (C = 1 474 ± 397 mm Hg; F = 916 ± 261 mm Hg; p = 0,02) a los valores del grupo control.

La exposición al humo se asoció con mayor peso del VD, ajustado al peso corporal (C = 0.8 ± 0.3 mg/g; F = 1.3 ± 0.4 mg/g; p = 0,01), más cantidad de agua en los pulmones (C = 4.8% (4.3% a 4.8%); F = 5.4 (5.1 a 5.5); p = 0.03) y área seccional superior de miocito del VI (C = 239.8 ± 5.8 µm2; F = 253.9 ± 7.9 µm2; p = 0.01). No se observaron diferencias respecto de las otras variables analizadas (p > 0.05).

Discusión

Los resultados del presente estudio indican que la exposición crónica al humo de cigarrillo produce alteraciones cardíacas, morfológicas y funcionales. El hábito de fumar luego del IAM podría resultar en la intensificación del proceso de remodelación ventricular.

En un estudio experimental se demostró que la exposición crónica al monóxido de carbono ocasiona un incremento de la expresión génica de la endotelina-1 e induce la hipertrofia cardíaca. En ratas naturalmente hipertensas, la exposición al humo de cigarrillo durante 8 semanas provocó un aumento de la presión arterial y el descenso de la frecuencia cardíaca, respecto de los animales controles. Así, a pesar de que los mecanismos aún no están del todo claros, los resultados en conjunto sugieren que la activación de los factores neurohormonales podría participar, por lo menos en parte, de los mecanismos responsables de las acciones del cigarrillo.

Algunos estudios clínicos también analizaron los efectos cardíacos del tabaquismo. En pacientes con enfermedad coronaria, la inhalación aguda del humo acompañó alteraciones en la función diastólica. En el estudio observacional CARDIA, los individuos fumadores mostraron mayor masa ventricular izquierda en comparación con los no fumadores, evaluados por ecocardiograma. Por lo tanto, a pesar de algunos debates, los datos en conjunto sugieren que la exposición al humo de cigarrillo puede resultar en alteraciones cardíacas y funcionales. Sin embargo, los efectos de la exposición crónica en el proceso de remodelación luego del IAM aún no se conocen.

Uno de los hallazgos más relevantes del presente trabajo muestra que la exposición al humo de cigarrillo resultó en alteraciones morfológicas del VI, fenómeno caracterizado por el aumento en el área seccional de los miocitos y que indica hipertrofia cardíaca. Esa alteración se asoció con aumento de los diámetros ventriculares, sistólico y diastólico, que sugirió la intensificación del proceso de remodelación ventricular izquierda con la exposición al humo.

De acuerdo con los resultados de la presente investigación, el tratamiento agudo con nicotina, en ratas con IAM, causó el aumento de tamaño de la cavidad ventricular, con estrechamiento de la pared infartada, que sugirió que la nicotina también ocasionó efectos deletéreos en el proceso de remodelación luego del infarto. La remodelación cardíaca resulta, invariablemente, en la disminución progresiva de la función ventricular. De acuerdo con este concepto, en las ratas expuestas al humo de cigarrillo, la caída de las variables -que reflejan la función sistólica, la fracción de variación de área, la función diastólica y la derivada negativa de presión- siguió al proceso de remodelación. Por ende, los animales expuestos presentaron signos de congestión pulmonar e hipertrofia del VD. En conclusión, los resultados sugieren que la exposición crónica al humo de cigarrillo intensifica la remodelación ventricular y empeora la función cardíaca luego del IAM.

Especialidad: Bibliografía - Cardiología