INTRODUCCIÓN
Entre los procesos que alteran las propiedades electrofisiológicas cardíacas se encuentra el estiramiento que mediante la retroalimentación mecanoeléctrica da lugar a una modificación de las corrientes iónicas transmembrana en respuesta a estímulos mecánicos1-4. Las modificaciones electrofisiológicas originadas por el estiramiento consisten fundamentalmente en un acortamiento de la duración del potencial de acción, de la refractariedad y de la longitud de onda del proceso de activación2,5-14. El estiramiento de las fibras miocárdicas puede estar presente en diversas situaciones clínicas, entre ellas la dilatación auricular o ventricular por sobrecargas de presión o de volumen o las alteraciones regionales de la contractilidad1,2,15, y se ha asociado a una mayor vulnerabilidad para el desencadenamiento y perpetuación de diversos trastornos del ritmo, entre ellos los procesos fibrilatorios9,11-13,16-18. Se han descrito modificaciones del patrón fibrilatorio ventricular por efecto del estiramiento, que consisten fundamentalmente en una aceleración del mismo y un incremento de su complejidad18,19, cuyo análisis ha aportado información complementaria sobre los mecanismos que rigen la perpetuación de esta arritmia. El presente trabajo se efectuó utilizando un modelo experimental con corazones aislados y perfundidos de conejo, según la técnica de Langendorff, con el objetivo de estudiar las modificaciones del patrón fibrilatorio ventricular obtenidos tras alterar las propiedades electrofisiológicas miocárdicas mediante la dilatación ventricular, empleando para ello técnicas de análisis en el dominio de la frecuencia20-27.
MÉTODOS
Preparación experimental
Se han estudiado 12 preparaciones de corazón aislado y perfundido de conejos de raza California (peso medio, 4,1 ± 0,4 kg). Tras anestesia con ketamina (25 mg/kg, i.m.) y heparinización se ha extraído el corazón sumergiéndolo a continuación en Tyrode frío (4 ºC). Una vez aislada la aorta, se ha conectado a un sistema de Langendorff perfundiendo solución de Tyrode a una presión de 60 mmHg y una temperatura de 37 ± 0,5 ºC. La composición milimolar de la solución perfundida ha sido: ClNa 130; CO3HNa 24,2; ClK 4,7; Cl2Ca 2,2; PO4H2Na; 1,2; Cl2Mg, 0,6, y glucosa, 12. La oxigenación se ha efectuado con una mezcla del 95% de O2 y 5% de CO2. A través de la aurícula izquierda se ha introducido un catéter-balón en la cavidad ventricular izquierda, cuyo extremo distal se ha exteriorizado a través del ápex ventricular y se ha suturado para evitar su desplazamiento. Se han registrado los electrogramas del epicardio del ventrículo izquierdo utilizando una placa con 121 electrodos unipolares (diámetro de 0,125 mm; distancia interelectrodos de 1 mm) situada en la superficie de la pared lateral del ventrículo izquierdo y se ha utilizado como electrodo indiferente una placa de Ag/AgCl de 4 x 6 mm situada sobre la aorta. La estimulación ventricular se ha efectuado utilizando electrodos bipolares (diámetro de 0,125 mm, distancia interelectrodo de 1 mm) localizados en la parte superior o central del electrodo múltiple y un estimulador GRASS S88 provisto de una unidad de aislamiento de estímulos. Los estímulos han sido rectangulares, con una duración de 2 ms e intensidad doble del umbral diastólico. Los registros se han obtenido con un sistema de cartografía de la actividad eléctrica cardíaca (MAPTECH). Los electrogramas se han amplificado con una ganancia de 50-300 y se han filtrado eliminando las frecuencias situadas fuera de la banda comprendida entre 1 y 400 Hz. La frecuencia de muestreo en cada canal ha sido de 1 kHz.
Protocolo experimental
Treinta minutos después de situar los electrodos se indujo la FV mediante estimulación a frecuencias crecientes de 4 a 20 Hz, manteniendo la perfusión coronaria durante la arritmia. A los 5 min del inicio de la FV se ha hinchado el balón intraventricular con 2 ml de suero fisiológico a 37 ºC y se ha mantenido la dilatación durante 5 min. A continuación se ha suprimido la dilatación ventricular manteniendo los registros de la FV durante otros 5 min, de modo que se han obtenido las señales fibrilatorias durante los 3 períodos: a) control o basal; b) dilatación, y c) posdilatación. Basalmente y durante la dilatación se ha determinado la distancia entre dos puntos fijos, tanto en el eje vertical como en el horizontal de la pared ventricular izquierda, con el objeto de determinar los incrementos longitudinales producidos por la dilatación en ambas direcciones, que han sido un 10,3 ± 3,9% en el eje vertical y un 10,8 ± 2,4% en el eje horizontal.
Datos analizados
Se han analizado los registros correspondientes a 3 intervalos de 2 s obtenidos a los 5 min del inicio de la arritmia (inmediatamente antes de efectuar la dilatación ventricular), al final del período de tiempo durante el que se ha mantenido la dilatación y a los 5 min de deshinchar el balón intraventricular. Se ha utilizado la transformada rápida de Fourier (ventana de Hanning) para efectuar el análisis espectral de los tres bloques de 2.048 puntos seleccionados (frecuencia de muestreo de 1 kHz), utilizando para ello el método de Welch. Se han analizado las señales registradas con cada uno de los 121 electrodos del electrodo múltiple y, tras determinar la frecuencia dominante (FrD) de cada señal (fig. 1), se han construido los mapas de isofrecuencias. El proceso de los datos se ha efectuado con programación Matlab en una plataforma Hewlett-Packard 712/80.
Fig. 1. Esquema del electrodo múltiple utilizado para efectuar los registros de la señal fibrilatoria. Se observa también el registro de la fibrilación ventricular (FV) obtenido con uno de los electrodos y el espectro de frecuencias correspondiente a dicha señal, en el que se aprecia el agrupamiento de frecuencias en torno al valor máximo, que corresponde a la frecuencia dominante (FrD).
Cálculos estadísticos
Se han calculado los parámetros estadísticos básicos de las variables cuantitativas analizadas: media, desviación estándar, valores máximos y mínimos y diferencia entre ellos. La significación estadística de las diferencias se ha analizado mediante el cálculo de la t de Student para muestras apareadas, efectuando la corrección de Bonferroni cuando se han realizado comparaciones múltiples. Se ha considerado como nivel de significación estadística un valor de p < 0,05.
RESULTADOS
En todos los casos estudiados, la FV inducida mediante sobreestimulación ha persisitido durante la realización del protocolo experimental. En la figura 2 se exponen los valores medios de la FrD máxima, la mínima y las diferencias entre ellas correspondientes a los mapas de isofrecuencias obtenidos antes de efectuar la dilatación ventricular (control), después de hinchar el balón intraventricular y tras suprimir la dilatación. Durante el control, la FrD media obtenida en los mapas de frecuencias ha sido de 14,3 ± 1,7 Hz, la FrD mínima ha sido de 12,5 ± 1,7 Hz, la FrD máxima ha sido de 16,2 ± 1,4 Hz y el promedio de las diferencias entre los valores máximo y mínimo ha sido de 3,6 ± 2,1 Hz. Esta diferencia ha sido superior a 4 Hz en 4 casos y en ninguno ha sido superior a 8 Hz. Durante la dilatación ventricular se ha producido un incremento significativo de la FrD media (21,1 ± 6,1 Hz; p < 0,0001), de la FrD mínima (14 ± 2,6 Hz; p < 0,05) y especialmente de la FrD máxima (26,6 ± 7,7 Hz; p < 0,0001), de modo que han aumentado las diferencias entre los valores máximo y mínimo obtenidos en cada uno de los mapas de frecuencias (12,6 ± 6,4 Hz; p < 0,001). Durante la dilatación, la diferencia entre los valores de FrD máxima y mínima ha sido superior a 4 Hz en todos los casos excepto en uno y superior a 8 Hz en 9 casos. La máxima diferencia ha correspondido a 22,2 Hz y los valores máximos de FrD se han distribuido de manera heterogénea en los mapas de isofrecuencias obtenidos durante la dilatación. Una vez suprimida la dilatación, los valores de la FrD media (13,6 ± 1,6 Hz), la FrD máxima (14,9 ± 1,7 Hz), la FrD mínima (12,2 ± 1,1 Hz) y las diferencias entre los valores máximos y mínimos (2,5 ± 1,4 Hz) han sido similares a los obtenidos durante el control, sin significación estadística. Las diferencias entre la FrD máxima y la mínima han sido superiores a 4 Hz en 2 casos y en ninguno de ellos ha sido mayor de 8 Hz.
Fig. 2. Valores medios ± DE de las frecuencias dominantes (FrD) máxima y mínima y de las diferencias entre ellas obtenidas durante el control, durante la dilatación ventricular y tras suprimir la dilatación. *p < 0,05 respecto al control; **p < 0,001 respecto al control.
En la figura 3 (parte superior) se observan los espectros de frecuencias correspondientes a los registros obtenidos con dos electrodos en uno de los experimentos durante el control. Se han recogido los valores mínimo (13,6 Hz) y máximo (16,6 Hz) de FrD. En este mismo experimento, tras la dilatación ventricular (parte inferior de la figura) se produce un aumento del valor mínimo (14,6 Hz) y en mayor medida del valor máximo de FrD (22,5 Hz).
Fig. 3. Espectros de frecuencias obtenidos en uno de los experimentos durante el control y durante la dilatación ventricular. En ambas situaciones se han representado los espectros correspondientes a los valores mínimos y máximos de la frecuencia dominante. Durante la dilatación se observa el incremento de ambos valores, especialmente del valor máximo.
En la figura 4 se exponen los mapas de frecuencias correspondientes a uno de los experimentos, en el que durante el control se observa una distribución limitada de los valores de FrD entre los mínimos situados en la zona central y los máximos en las zonas inferior y laterosuperior izquierda. Durante la dilatación, los valores mínimos se registran en la zona central del lado inferior y en la zona media e inferior del lado derecho, y los máximos en las zonas centrales e inferiores, con gradientes de frecuencias acusados al encontrarse cercanos los valores mínimos y máximos, como indica la densidad de las líneas de isofrecuencias. En la figura 5, durante el control el valor mínimo de FrD se registra en el extremo derecho del lado superior y en el cuadrante inferior izquierdo y el valor máximo en el lado derecho inferior y medio. Durante la dilatación, el valor mínimo se registra en la zona media del lado superior y los valores máximos en la zona derecha del lado superior, en la zona media del lado derecho y en la zona central. La densidad de las líneas de isofrecuencias también es alta debido a las acusadas variaciones de FrD y el mapa de frecuencias se caracteriza por la heterogeneidad de las frecuencias de activación.
Fig. 4. Mapas de frecuencias obtenidos durante el control (A) y durante la dilatación ventricular (B) (explicación en el texto). En el mapa, obtenido durante el control, las líneas de isofrecuencias se han construido con incrementos de 1 Hz aplicando el color azul para el valor mínimo y el rojo para el máximo. Durante la dilatación ventricular, las líneas de isofrecuencias se han construido también con incrementos de 1 Hz y se ha aplicado el color azul para el valor mínimo y el rojo para el máximo.
Fig. 5. Mapas de frecuencias obtenidos durante el control (A) y durante la dilatación ventricular (B) (explicación en el texto). En el mapa obtenido durante el control las líneas de isofrecuencias se han construido con incrementos de 1 Hz aplicando el color azul para el valor mínimo y el naranja para el valor máximo. Durante la dilatación ventricular, las líneas de isofrecuencias se han construido también con incrementos de 1 Hz y se ha aplicado el color azul para el valor mínimo y el rojo para el máximo.
DISCUSIÓN
El análisis del proceso de activación durante la FV basado en la construcción de mapas de activación con las correspondientes isocronas es complejo y requiere tiempos prolongados, dado que es necesaria la identificación y verificación de los tiempos de activación local durante una ventana de tiempo determinada en cada uno de los puntos explorados19,28-33. Los procedimientos de análisis basados en técnicas espectrales no requieren la identificación de los tiempos de activación local y permiten obtener con rapidez parámetros relacionados con la activación ventricular a partir de los espectros de frecuencias de las señales fibrilatorias20-27,32,34. Este tipo de análisis facilita la obtención de datos sobre los procesos fibrilatorios, tanto a lo largo de períodos de tiempo prolongados como en zonas amplias del miocardio ventricular. En el primer caso se obtiene información sobre la evolución temporal de los cambios producidos en la activación ventricular20-23,27, en el segundo caso sobre la distribución espacial de las frecuencias de activación en la zona explorada mediante la obtención de mapas de isofrecuencias24-26 que han permitido obtener datos de interés sobre los mecanismos que rigen el mantenimiento de la FV25,26. Así, basalmente se han descrito gradientes de frecuencias durante el proceso de activación ventricular en cuya existencia se han apoyado algunos autores para basar la hipótesis de que el proceso fibrilatorio se sustenta debido a la existencia de conducción fibrilatoria desde zonas de activación rápida25,26, aunque la interpretación del significado de las características y variaciones de los espectros de frecuencias está sujeta a debate34,35. La existencia de zonas localizadas del miocardio ventricular en las que se observan frecuencias dominantes elevadas podría indicar la presencia de fuentes de actividad periódica rápida originada por mecanismos reentrantes. Sin embargo, no se puede descartar la implicación de otros fenómenos, como la presencia de patrones de activación complejos con múltiples zonas de bloqueo y colisión de frentes de activación que, al dar lugar a potenciales dobles y múltiples, pueden originar transitoriamente frecuencias dominantes elevadas en dichas zonas.
En el presente estudio hemos observado que la construcción de mapas de frecuencias durante la FV permite objetivar variaciones limitadas de la FrD de las señales registradas en la pared lateral del ventrículo izquierdo, y que durante la dilatación ventricular los patrones observados se caracterizan por su heterogeneidad debido al acentuado incremento de los valores máximos. En trabajos previos se ha descrito que el estiramiento miocárdico modifica el patrón fibrilatorio ventricular, dando lugar a una aceleración del proceso y también a un aumento de la complejidad de la activación, basándose en el análisis de los mapas de activación epicárdicos18,19. Burton y Cobbe18 observaron que el estiramiento miocárdico daba lugar a un acortamiento de los ciclos ventriculares durante la FV y a un incremento de la dispersión de dichos intervalos. Este último hecho fue atribuido a un aumento de la heterogeneidad de los períodos refractarios debido a que el efecto modificador del estiramiento no era uniforme. Se ha descrito que el estiramiento acorta la refractariedad y la longitud de onda del proceso de activación miocárdico2,5-14, y también que aumenta la pendiente de la fase inicial de la curva de restitución eléctrica36. Dicha curva se obtiene al relacionar la duración del potencial de acción (ordenada) con el intervalo diastólico precedente (abscisa) y, cuando su pendiente es mayor o igual a la unidad, aparece el fenómeno de la alternancia de la duración de los potenciales de acción y por lo tanto se ve favorecida la desestabilización de los frentes de activación reentrantes. La fase inicial de la curva corresponde a los intervalos diastólicos cortos, es decir, a las frecuencias de activación más rápidas. Las modificaciones de la curva de restitución eléctrica se han relacionado con variaciones en la regularidad y estabilidad de los patrones de activación durante la FV37-39, de modo que el aumento de la pendiente, al incrementar la alternancia de la duración de los potenciales de acción, favorece la interrupción de los frentes de activación y aumenta la complejidad de los patrones fibrilatorios. Tanto la desigual distribución de los efectos electrofisiológicos del estiramiento en el miocardio ventricular como las consecuencias de un aumento de la pendiente de la curva de restitución eléctrica podrían estar implicados en la mayor complejidad de la FV y en el incremento de la heterogeneidad de los mapas de frecuencias obtenidos durante la arritmia. Por otra parte, los parámetros utilizados para objetivar los efectos del estiramiento no han demostrado diferencias significativas con respecto a los obtenidos basalmente una vez se ha suprimido la dilatación ventricular, hechos que indican la reversibilidad de los cambios inducidos por el estiramiento miocárdico en el modelo experimental utilizado, como se ha demostrado en trabajos previos18,19.
Limitaciones
El estiramiento producido con el balón intraventricular, al modificar la tensión de la pared ventricular, puede producir cambios en la perfusión miocárdica. En trabajos previos en los que se ha aplicado una metodología y un grado de dilatación similares no se observaron modificaciones significativas del flujo coronario al aplicar el estiramiento durante la fibrilación ventricular19. No obstante, se debe tener presente que los cambios en el balance metabólico pueden dar lugar a modificaciones adicionales en las propiedades electrofisiológicas del miocardio. Por otra parte, el desencadenamiento de la fibrilación ventricular in vivo implica la abolición de la perfusión coronaria, la aparición de isquemia y el deterioro metabólico del miocardio, que por sí mismos modifican las características del patrón de activación miocárdico22,23,27. El mantenimiento de la perfusión coronaria durante la arritmia permite obtener condiciones experimentales estables y reproducibles que hacen posible analizar separadamente, sin que interfiera la isquemia, los efectos de distintas variables sobre el patrón fibrilatorio ventricular. Por este motivo, en diversos trabajos experimentales se mantiene la perfusión coronaria durante la fibrilación ventricular para estudiar fenómenos relacionados con la arritmia18,25,26,31,32,39, metodología que se ha aplicado también en el presente trabajo.
Implicaciones clínicas
El análisis del proceso de activación durante la FV mediante la construcción de mapas de frecuencias ha permitido objetivar el efecto del estiramiento, que consiste en una aceleración y un aumento de la complejidad del proceso fibrilatorio. Las técnicas de análisis aplicadas permiten plantear el estudio de fármacos o maniobras que limiten las consecuencias del estiramiento y sus efectos arritmogénicos, ya que el estiramiento miocárdico favorece el desencadenamiento y la perpetuación de los procesos fibrilatorios. El análisis de las acciones de estos fármacos o maniobras puede aportar información útil para el control de diversas situaciones clínicas en las que está presente el estiramiento miocárdico, y en las que se ha postulado su efecto arritmógeno (dilatación, sobrecargas de presión o de volumen o alteraciones segmentarias de la movilidad). Los efectos de fármacos que actúan sobre los canales activados por el estiramiento, como el gadolinio, la estreptomicina o los fármacos bloqueadores beta, pueden ser objetivados mediante el análisis de los cambios observados sobre el patrón fibrilatorio ventricular durante la dilatación ventricular. Por otra parte, la reversibilidad de los efectos observados implica que, ante situaciones agudas de estiramiento, la supresión del mismo puede restablecer las condiciones electrofisiológicas menos favorables para el desencadenamiento de arritmias cardíacas.
CONCLUSIONES
La construcción de mapas de frecuencias durante la FV permite observar variaciones limitadas en la frecuencia dominante de las señales registradas en la pared lateral del ventrículo izquierdo. Durante la dilatación ventricular, los patrones observados se caracterizan por su heterogeneidad, debido fundamentalmente al acentuado incremento de las frecuencias máximas. En el modelo experimental utilizado, los efectos del estiramiento revierten una vez suprimida la dilatación ventricular.
Correspondencia: Dr. F.J. Chorro Gascó.
Servicio de Cardiología. Hospital Clínico Universitario.
Avda. Blasco Ibáñez, 17. 46010 Valencia. España.
Correo electrónico: francisco.j.chorro@uv.es