Palabras clave
INTRODUCCIÓN
Se define como miocardio aturdido el que presenta una disfunción contráctil reversible que persiste tras la isquemia miocárdica a pesar del completo restablecimiento del flujo sanguíneo coronario 1 . Este fenómeno se ha observado tras episodios únicos de oclusión coronaria superiores a 5 min de duración y tras episodios más cortos pero repetidos que producirían un efecto acumulativo 2,3 . En estudios previos realizados por nuestro grupo 4 hemos observado cómo episodios de isquemias muy breves (2 min) seguidas de reperfusiones de muy corta duración (3 min), y que podrían equivaler a episodios de isquemia silente, son capaces de ocasionar aturdimiento miocárdico cuando son repetidos. Entre los mecanismos involucrados se han propuesto múltiples teorías 5,6 ; en definitiva, se produciría una depleción de ciertas sustancias limitándose la
liberación de energía. Una de estas sustancias es la carnitina. Es un aminoácido que interviene en el metabolismo de los ácidos grasos, actuando como transportador específico de éstos hacia el interior de las mitocondrias, donde se produce la oxidación de éstos y la consecuente liberación de energía 7-9 . Sabemos que la isquemia induce una depleción de carnitina miocárdica. La reducción de sus concentraciones llega a tener consecuencias patológicas por la acumulación de ácidos grasos y sus metabolitos, la menor producción de energía y la inhibición de ciertos sistemas enzimáticos 10 .
Considerando el aturdimiento miocárdico como una consecuencia de la isquemia y de la consiguiente depleción de carnitina, la administración exógena de ésta podría corregir las consecuencias mecánicas de la baja liberación de energía. El propósito de este
trabajo ha sido estudiar los efectos de la L-carnitina sobre la función de un miocardio aturdido por isquemias muy breves y repetidas en un modelo experimental. Todo ello nos informará sobre la posibilidad de utilizar este fármaco en la recuperación del aturdimiento miocárdico.
MATERIAL Y MÉTODOS
Series experimentales
Se han incluido 14 perros mestizos válidos, de ambos sexos, con pesos comprendidos entre 16 y 36 kg, procedentes de granjas y criados para tal finalidad. En todos los casos se cumple la normativa sobre protección de animales utilizados para experimentación establecida por la administración (Real Decreto 223/1988). Los animales habían sido debidamente vacunados y desparasitados y se mantuvieron estabulados durante los 10 días previos a la realización del experimento y durante los días posteriores en los que se llevaron a cabo los controles pertinentes, siendo revisados a lo largo de este tiempo por un veterinario especialista.
Se han constituido dos series de estudio (control y tratada con carnitina) asignando de modo alternativo los perros a cada una de estas dos series. La asignación fue realizada por el personal de estabularios, no utilizándose ningún método específico de ocultación de la distribución (estudio abierto). La serie I o serie control (7 perros) con pesos medios de 20,7 ± 3,3 kg (4 machos) y la serie II o serie carnitina (7 perros) con peso medio de 22,7 ± 6,4 kg (5 machos). En esta serie se administró L-carnitina en dosis de 250 mg/kg de peso por vía oral en dos dosis diarias, desde 7 días previos a la realización del protocolo isquémico y hasta el día en el que el animal era sacrificado.
Preparación experimental
Se indujo la anestesia con pentobarbital sódico (30 mg/kg), succinilcolina (0,5 mg/kg) y cloruro mórfico (0,01 g/5 kg), manteniendo perfusión continua intravenosa de succinicolina (0,4 mg/h) y cloruro mórfico (2,4 mg/h). Tras la intubación se mantuvo la ventilación con un respirador volumétrico Temel con una mezcla de oxígeno (60%) y protóxido de nitrógeno (40%).
Se realizó toracotomía lateral izquierda en el quinto espacio intercostal y tras pericardiectomía se procedió a la disección de la arteria coronaria descendente anterior (DA) en su tercio proximal pasando un lazo para posibilitar la realización de oclusiones con clamp vascular; se situó, así mismo, un medidor ultrasónico de flujo Transonic Systems. Para el control de contractilidad miocárdica segmentaria se implantaron un par de cristales ultrasónicos (2 mm de diámetro y 5 MHz) en el subendocardio de la pared anterior del ventrículo izquierdo, en la zona irrigada por la arteria a ocluir (DA), siguiendo el eje longitudinal del corazón. Para el control de la presión ventricular izquierda se implantó un catéter a través de pared libre del ventrículo izquierdo. Se realizó monitorización del ECG continua mediante electrodos subcutáneos en extremidades y de la contracción segmentaria.
Tras la preparación del animal se procedió a la realización del protocolo isquémico, consistente en 20 oclusiones completas de DA de 2 min de duración seguida cada una de ellas por 3 min de reperfusión, protocolo que provoca aturdimiento miocárdico 11 ; una vez finalizado éste, se procedió al cierre del tórax exteriorizando a través de pared torácica los cables de los cristales ultrasónicos para hacer posible la monitorización diaria de la contractilidad miocárdica segmentaria durante los 10 y 15 días siguientes al protocolo isquémico. Una vez despiertos, los animales se mantuvieron en estabulario bajo control y cuidados veterinarios. Se realizaron controles diarios de los parámetros monitorizados. El último día del estudio, tras la anestesia, intubación y apertura del tórax, se implantaba un medidor de flujo coronario en la DA y un catéter intraventricular izquierdo por vía intramural. Tras registro del flujo coronario y la curva de presión intraventricular izquierda, el animal era sacrificado por inducción eléctrica de fibrilación ventricular.
Parámetros analizados
Se controlaron diariamente los parámetros electrocardiográficos (cambios ECG, frecuencia cardíaca y presencia de arritmias) y los parámetros de contractilidad miocárdica segmentaria: longitud telediastólica (LTD), longitud telesistólica (LTS) y fracción de acortamiento (FA). La presión sistólica del ventrículo izquierdo (PVI), dP/dt y flujo coronario en DA se monitorizaron el día en que se realizaba el protocolo isquémico y el día en el que finalizaba el estudio. Con objeto de tener datos de flujo y de presión durante el seguimiento en cuatro casos de cada serie, éste se finalizó el décimo día. El resto de los casos (n = 6) fueron seguidos durante 15 días después de aplicar el protocolo isquémico.
Los trazados se registraron en un polígrafo de 8 canales (Hewlett-Packard 7588B) con los preamplificadores adecuados; para la estandarización y control visual de las curvas de contractilidad segmentaria se utilizó un sonomicrómetro (Schuessler and Associates Cardif by the Sea C.A.) y un osciloscopio Tektronix 2236 con una banda de frecuencia entre 0 y 100 MHz.
En todos los casos se obtuvieron muestras de sangre venosa para la determinación de las concentraciones de carnitina libre. Las extracciones se realizaron antes de comenzar la administración de L-carnitina (serie II), el día de realización del protocolo isquémico (antes del mismo), a las 24 h de la realización del protocolo isquémico y a los 10 y 15 días de éste. Una vez obtenida la muestra de sangre venosa, se procedía a centrifugar a 3.000 rpm durante 10 min, se separaba el plasma y se congelaba a 40 °C, hasta el momento de ser procesado para la determinación de las concentraciones 12 .
Los resultados se presentan como medias de los valores + sus desviaciones estándar para cada parámetro y serie. La comparación de las medias se realizó mediante el análisis estadístico de la t de Student y el análisis de la variancia (ANOVA); se aplicó el test de Newman-Keuls para comparaciones múltiples justificado por el análisis de la variancia; así mismo, con la fracción de acortamiento se compararon entre las dos series las medias de las diferencias de cada punto estudiado respecto a su valor basal. Se tomó como límite de confianza el 95%, considerando las diferencias estadísticamente significativas cuando p < 0,05.
RESULTADOS
Concentraciones de carnitina
La medición en sangre venosa periférica de las concentraciones de carnitina libre demostró que los animales tratados con L-carnitina oral presentan un incremento significativo de las concentraciones de carnitina desde el comienzo de su administración y que se mantienen elevadas durante todo el seguimiento (fig. 1).
| Fig. 1. Se exponen las concentraciones plasmáticas de carnitina libre en ambas series: serie control y serie carnitina. Las dos parten de valores basales similares. Tras 7 días de administración de L-carnitina se observa un incremento de sus concentraciones en la serie carnitina, manteniéndose por encima de los valores de la serie control durante todo el estudio. Se realizan controles en situación basal, a los 7 días de comenzada su administración, cuando se realizaba el protocolo isquémico, a las 24 h de éste y a los 10 días; ISQV.: día de realización del protocolo isquémico. |
Parámetros de función global
En la tabla 1 se exponen los valores para ambas series de los distintos parámetros estudiados de función general (flujo de la arteria coronaria descendente anterior, frecuencia cardíaca [FC], presión sistólica del ventrículo izquierdo y dP/dt de PVI) en situación basal, tras la aplicación del protocolo isquémico y a los 10 y 15 días de la realización de éste.
El flujo de DA promedio tanto en situación basal como durante la aplicación del protocolo isquémico no evidenció diferencias entre ambas series. Tras cada oclusión coronaria se producía el consiguiente hiperaflujo. Al finalizar el período de oclusiones se produjo una recuperación total del flujo manteniendo valores superiores a los basales. Tras la última reperfusión (donde aún puede existir hiperaflujo) los valores persisten altos con respecto a control. Posteriormente se normalizaron y no presentaron variaciones significativas a lo largo del estudio en ninguna de las series
(tabla 1).
Parámetros de función regional
Durante la aplicación del protocolo isquémico la longitud telediastólica segmentaria de la serie control no presentó variaciones significativas respecto a la situación basal (13,26 + 1,63 mm). Durante el período de aturdimiento, los días 8 y 9 sufre un descenso en sus valores, alcanzando significación estadística (10,68 + 3,65 mm; p < 0,05 y 10,73 + 1,20 mm; p < 0,01, respectivamente). En la serie de carnitina los valores de la LTD fueron durante todo el seguimiento superiores a los de la serie control. No se observaron variaciones estadísticamente significativas, respecto a la situación basal, ni durante la aplicación del protocolo isquémico ni en el período de aturdimiento (fig. 2). La longitud telesistólica en la serie control sufre incrementos significativos durante la aplicación de las oclusiones de hasta un 22,8% (p < 0,001). Durante el período de aturdimiento desde el día 6 al 10 sufre un descenso estadísticamente significativo respecto al valor basal (11,14 + 1,69 mm) (fig. 2). El día 15 sus valores fueron similares a los basales (11,2 + 1,53 mm). En la serie de carnitina los valores de LTS fueron siempre superiores a los de la serie control, no produciéndose variaciones significativas a lo largo del seguimiento (fig. 2).
|
| Fig. 2. Se exponen las gráficas correspondientes a la evolución de los valores promedio de las longitudes telediastólica (A) y telesistólica (B) en las series control y carnitina, antes del comienzo del protocolo isquémico (C), durante los períodos de reperfusión tras las oclusiones 1, 5, 10, 15 y 20, tras cerrar el tórax (TC) y diariamente durante el seguimiento (D2, D3, D4, D5, D6, D7, D8, D9, D10 y D15). Las significaciones estadísticas corresponden a la comparación de los distintos momentos observados respecto a su valor basal. |
La fracción de acortamiento segmentario en la serie control sufre un descenso durante las oclusiones hasta valores de discinesia, normalizándose durante las reperfusiones. A medida que va aumentando el número de oclusiones, los valores de la fracción de acortamiento descienden. Tras el cierre del tórax, la FA presenta una afectación de un 25,48% con respecto a la basal (11,88 ± 5,42 frente a 15,94 ± 4,04; NS). En el período de aturdimiento miocárdico se produce un deterioro progresivo que alcanza su máximo el quinto día tras el protocolo isquémico (5,12 ± 1,99; p < 0,001); a partir de este día comienza a recuperarse, alcanzando valores similares a los basales el día 15 (16,13 ± 1,52). En la serie de carnitina se parte de un valor basal de la FA similar al de la serie control (15 ± 4,59). Su comportamiento durante el período de isquemias/reperfusiones es similar al descrito para la serie control. Tras el cierre de tórax, la serie de carnitina presenta valores cercanos a los basales durante todo el seguimiento y no sufre el deterioro que presentaba la serie control (fig. 3). La comparación de ambas series evidencia diferencias estadísticamente significativas los días 3, 4 y 5 (fig. 4). Los descensos en los valores de la fracción de acortamiento segmentario siempre fueron superiores en la serie control, existiendo diferencias significativas durante las fases de isquemia (al aplicar el protocolo isquémico) y el quinto día del seguimiento (fig. 5).
| Fig. 3. Registro electrocardiográfico y de contractilidad regional de un perro de la serie control y otro de la serie carnitina en situación basal y a los tres días de la realización del protocolo isquémico. Tras éste se observa la mayor afectación de la contractilidad en el registro de la serie control. Escala en mm. |
| Fig. 4. Evolución de la fracción de acortamiento segmentario miocárdico en las series control y carnitina. Se exponen los puntos correspondientes a las reperfusiones durante el protocolo isquémico. Ambas series presentan un comportamiento similar en esos puntos. Tras el cierre del tórax se observan diferencias entre ambas series que son significativas los días 3, 4 y 5 del seguimiento; abreviaturas como en la fig. 2. |
| Fig. 5. Se representan las diferencias entre el valor de la fracción de acortamiento correspondiente y el valor basal. En los perros que habían tomado carnitina la fracción de acortamiento descendió siempre menos, salvo en la medida correspondiente a TC. Resultan significativas las diferencias en el descenso de la fracción de acortamiento durante las isquemias y en el quinto día del seguimiento; I: isquemia; R: reperfusión; TC: tórax cerrado; D: días posteriores al protocolo isquémico. |
DISCUSIÓN
El aturdimiento miocárdico viene determinado por la duración de la isquemia y su severidad. Cuando las isquemias son cortas pero repetidas se produce un efecto acumulativo que deprime la contractilidad miocárdica progresivamente. Si los intervalos de reperfusión entre los períodos isquémicos son lo suficientemente prolongados no se produce este efecto acumulativo sobre la función sistólica. En el modelo utilizado en este trabajo se ha demostrado que la repetición de períodos de isquemia de breve duración y separados por también breves períodos de reperfusión produce un aturdimiento miocárdico que persiste hasta diez días 11 . En estudios previos hemos observado que hasta 24 h tras la isquemia las alteraciones funcionales se correlacionan con alteraciones de la ultraestructura miocárdica y específicamente a nivel mitocondrial 4 . Basándonos en estos hechos, hemos utilizado este modelo experimental de aturdimiento miocárdico en el que podemos controlar tanto las variaciones del flujo coronario con medición directa del mismo como la contractilidad miocárdica regional mediante sonomicrometría con cristales ultrasónicos, técnica bien aceptada a nivel experimental.
El objeto de la utilización de L-carnitina en este trabajo ha sido estudiar los efectos que un fármaco como éste, sin efecto sobre los parámetros hemodinámicos y con una acción casi exclusiva a nivel mitocondrial, puede ejercer en un modelo experimental de aturdimiento miocárdico por isquemias muy breves y repetidas.
Hallazgos del presente estudio
Hemos observado en la serie sin fármaco que se produce una disfunción contráctil directamente relacionada con el número de procesos isquémicos y que, tras finalizar éstos, sigue afectándose, alcanzando el máximo deterioro el quinto día, a partir del cual pasa a recuperarse progresivamente. En la serie control se produce una afectación tanto de la longitud telediastólica como telesistólica en los días posteriores a la realización del protocolo isquémico, lo que podría deberse a la alteración global de la función mecánica del miocardio tanto en la fase sistólica como diastólica con alteración en la contractilidad y en la relajación (descenso de la compliancia) 2 . En cambio, la serie tratada con L-carnitina presenta afectación, aunque en menor grado, de los parámetros de contractilidad regional durante la aplicación del protocolo isquémico. La fracción de acortamiento en la serie de carnitina tiene un menor deterioro durante las isquemias de forma estadísticamente significativa respecto a la serie control; tras el protocolo isquémico la función contráctil se mantiene en valores similares a los basales durante todos los días de seguimiento, y no se produce el deterioro que se observa en la serie sin fármaco. La carnitina ejerce un efecto que minimiza el aturdimiento miocárdico, así como una menor afectación durante la isquemia.
Nuestros resultados no muestran que se produzcan variaciones significativas de los parámetros hemodinámicos ni electrofisiológicos, tan sólo los comentados anteriormente en la contractilidad regional; otros autores sí han observado efectos vasodilatadores 12,13 . En estos casos la carnitina se administró de forma aguda y por vía intravenosa, a diferencia de lo realizado en este estudio, en el que la administración de la carnitina fue de forma crónica en dos dosis diarias y por vía oral, por lo que los efectos hemodinámicos observados han sido mínimos y no significativos. La acción que en otros estudios denominan inotrópica nosotros no la definiríamos de este modo, ya que lo que hemos observado es un menor deterioro de la función regional, un efecto que limita o impide este deterioro, diferente a un efecto inotrópico claro con aumento de la contractilidad y, consecuentemente, aumento en el consumo de oxígeno.
La administración exógena de L-carnitina eleva las concentraciones de carnitina libre en la sangre venosa periférica como hemos observado en la serie tratada. Al aplicar el protocolo isquémico no observamos en ninguna de las dos series descenso significativo de estas concentraciones; en estudios en los que se han medido las concentraciones de carnitina tanto en sangre venosa periférica como en tejido miocárdico, tampoco se observan variaciones a nivel sanguíneo cuando se produce isquemia miocárdica pero sí en el tejido miocárdico isquémico 14 .
Estudios experimentales previos
En estudios experimentales se ha observado una depleción de la carnitina en distintas situaciones patológicas entre las que cabe destacar la isquemia miocárdica 15-18 y que su administración exógena limita la disfunción ventricular izquierda debida a la isquemia cardíaca. Así mismo, se ha observado limitación en el tamaño del infarto en animales tratados con carnitina 14,19 , preservando la función contráctil regional 19-21 , menor frecuencia en la aparición de arritmias de reperfusión 22,23 , así como efectos vasodilatadores e inotrópicos positivos 24,25 .
Estudios clínicos
Basándose en los resultados de estudios experimentales, se han desarrollado ensayos clínicos en pacientes afectados de cardiopatía isquémica. En ellos se ha observado un incremento de la tolerancia al ejercicio en pacientes con angina de esfuerzo 26 , mejoría en la sintomatología 27 en pacientes con infarto de miocardio reciente, mejoría de parámetros hemodinámicos y otros (patrón lipídico), atenuación de la dilatación del ventrículo izquierdo en el postinfarto 28 e incluso disminución de la mortalidad 29 . En pacientes con disfunción ventricular izquierda se ha observado que el tratamiento con carnitina daba lugar a un aumento de la tolerancia al ejercicio, así como a un incremento gradual de la fracción de eyección 30 .
Mecanismos de acción de la carnitina
Estos resultados se han explicado a través de diversas acciones de la carnitina sobre el miocardio en modelos de isquemia-reperfusión. Podrían deberse a una intervención directa en el metabolismo a nivel mitocondrial con mejoría en la utilización de los ácidos grasos y sus metabolitos y el consiguiente incremento en la producción de energía, lo que influiría directamente en la restauración de la contractilidad miocárdica 31,32 ; otra posible explicación sería evitando la sobrecarga de calcio a nivel mitocondrial, por un efecto farmacológico directo sobre el inotropismo o más difícil sería un efecto hemodinámico con disminución de la poscarga 21,33 .
Implicaciones clínicas
En el presente trabajo se observa que en los animales tratados con L-carnitina se produce una mejoría funcional de un miocardio aturdido por isquemias breves y repetidas. Este hecho, unido a los resultados de otros estudios 34 , apoya el efecto protector que la carnitina puede ejercer frente a los procesos isquémicos, en concreto, limitando el aturdimiento miocárdico y sus consecuencias.