Resumen - Departamento de Fisiopatología

Transcripción

Tesis de Maestría Dra. A. López.
2014
Disfunción cardiovascular y su respuesta a un protocolo de resucitación precoz
en un modelo animal de shock endotóxico.
1-
INTRODUCCIÓN…………………………………………………………………………………………6
1 a. Definición y epidemiologia de la sepsis…………………………………………………………..6
1 b. Desarrollo del proyecto de maestría………………………………………………………….…11
2-
MARCO TEÓRICO………………………………………………………………………………..……14
2a. Fisiopatología de la sepsis……………………………………………….…..………… 14
2 b. Shock séptico……………………………………………………..………….…………. 16
2 b i. Disfunción vascular………………………………………………...…….….. 18
2 b ii. Disfunción miocárdica …………………...……………………………….… 21
2 b iii. Disfunción microcirculatoria……………………………………………...... 30
2 c. Alteraciones del metabolismo tisular en la sepsis………………………..…………. 33
2 d. Monitoreo hemodinámico y modelos experimentales…………..……………..…… 35
3-
HIPÓTESIS…………………………………………………………………………………………….. 37
4-
OBJETIVOS……………………………………………………………………………………………. 37
4a. Objetivo general………………………………………………………………………….. 37
4 b. Objetivos específicos…………………………………..………………………………. 37
5-
MATERIALES Y METODOS………………………………………………………………………..…38
5 a. Estrategia de la investigación………………………………………………………..….38
5 b. Instrumentación…………………………………………………………………………..38
5 c. Protocolo experimental…………………………………………………………………..40
5 d. Adquisición de datos……………………………………………………………………..42
5 e. Análisis de datos………………………………………………………………………….42
5 e i. Parámetros hemodinámicos de la función y eficiencia ventricular……………..…42
5 e ii. Parámetros metabólicos……………………………………………………….………44
5 e iii. Parámetros microcirculatorios…………………………………………….………….45
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5 f. Análisis estadístico………………………………………………………………………..46
6-
RESULTADOS……………………………………………………………………………………….... 47
6 a. Desarrollo del modelo experimental…………………………………………………... 47
6 b. Hemodinamia sistémica………………………………………………………………... 49
6 c. Comportamiento de la función sistólica y diastólica del ventrículo izquierdo
mediante el abordaje de la relación presión – volumen…………………………….…… 52
6 d. Cambios microcirculatorios………………………………………………………...….. 56
6 e. Cambios en el metabolismo sistémico de oxígeno………………………………..... 59
6 f. Comportamiento de la circulación coronaria, metabolismo miocárdico y eficiencia
mecanoenergética .…………………………………………………………………...……... 60
7-
DISCUSIÓN…………………………………………………………………………………………..… 64
7 a. Hemodinamia y metabolismo sistémicos…………………………………………….. 64
7 b. Función ventricular……….………………………………………………………..…… 67
7 c. Microcirculación y perfusión tisular………………………………………………….... 69
7 d. Circulación coronaria y metabolismo miocárdico…………………………………… 72
7 e. Mecánica cardíaca, acoplamiento ventrículo-arterial y eficiencia mecánica…...… 73
7 f. Limitaciones del trabajo……………………………………………………………….... 77
8-
CONCLUSIONES……………………………………………………………………………………... 78
9-
REFERENCIAS……………………………………………………………………………………..…. 79
10-
APENDICE…………………………………………………………………………………………...… 94
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RESUMEN
El shock séptico constituye la máxima expresión de la enfermedad infecciosa, en la cual
independientemente del foco que la origina, se genera una activación exagerada de mediadores
inflamatorios e inmunológicos. En su patogenia están involucrados todos los eslabones del sistema
circulatorio, desde el corazón en su función como bomba, el árbol vascular con la existencia de
vasoplejia, el lecho microcirculatorio, y finalmente la utilización tisular de oxígeno. El abordaje a través
del estudio del bucle Presión – Volumen constituye una herramienta excelente con la cual estudiar la
compleja relación entre la actividad mecánica del corazón, el consumo de energía y las características
de su desempeño, es decir, su eficiencia. Hasta el momento actual no existen estudios que evalúen la
eficiencia y el desempeño mecanoenergético ventriculares en el shock séptico y su respuesta a un
protocolo de resucitación que incluya los 3 aspectos fisiopatológicos del mismo: resucitación con
fluidos, drogas vasopresoras e inotrópicos. Este trabajo experimental busca abarcar todos estos
aspectos y estudiar su comportamiento frente a un protocolo de resucitación precoz, profundizando en
la disfunción ventricular y microcirculatoria.
Hipótesis de trabajo: la resucitación precoz mejora la eficiencia ventricular así como la
disfunción microcirculatoria desarrollada en el shock endotóxico.
Para ello se desarrolló un modelo animal porcino, con cerdos de 20-25 Kg, los cuales fueron
randomizados en 3 grupos: Control (LPS): Shock endotóxico sin tratamiento de resucitación
hemodinámica; Grupo SHAM no séptico: instrumentación pero sin administración de endotoxina; Grupo
ERP: Shock endotóxico más un protocolo de resucitación precoz. Dicho protocolo fue administrado de
forma precoz y escalonada utilizando expansores plasmáticos, vasopresores e inotrópicos. A todos los
animales se les realizo monitorización hemodinámica invasiva continua. Se cuantifico gasto cardiaco
por termodilución, flujo en la arteria descendente anterior y microcirculación sublingual. Se cuantificaron
las variables metabólicas tanto a nivel sistémico como miocárdico.
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La administración de endotoxina i/v en cerdos genero una situación hemodinámica de shock,
con perfil hipodinámico signado fundamentalmente por la caída del Índice Cardiaco. Este se acompañó
de alteraciones microcirculatorias y metabólicas evidenciadas por aumento del lactato luego de 180
minutos de shock. A pesar de estas alteraciones sistémicas, el flujo coronario y la disponibilidad
miocárdica de oxigeno se mantuvieron preservadas. Al profundizar en el estudio de la función
ventricular encontramos que el shock endotóxico determino no sólo una alteración de la función
sistólica y diastólica del ventrículo izquierdo, sino que además éste demostró ser más ineficiente desde
el punto de vista energético.
Por otra parte, los animales sometidos al protocolo de resucitación mostraron un shock con
perfil claramente hiperdinámico, caracterizado por un índice cardíaco elevado y resistencias vasculares
descendidas. Los cambios metabólicos reflejaron un aumento de la disponibilidad tisular de oxígeno, a
pesar de lo cual el valor de lactato arterial fue igual de elevado que en el grupo no resucitado,
evidenciado la persistencia del metabolismo anaerobio. El flujo microvascular se mantuvo, pero a
expensas de una heterogeneidad mayor. En cuanto a la función ventricular, el tratamiento de
resucitación permitió que a pesar de la situación de shock, el ventrículo izquierdo preservara sus
índices de contractilidad, con una mejor eficiencia mecánica y sin incrementar el consumo de oxígeno.
Palabras clave: Shock endotóxico; Resucitación Precoz; Eficiencia ventricular; Disfunción
microcirculatoria.
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1. INTRODUCCIÓN.
1 a. Definición y epidemiologia de la sepsis.
“The man laid on the operating table in one of our hospitals, is exposed to more chances of
death than the English soldier on the field of Waterloo." Pollak 1970
La sepsis es un estado patológico grave de origen infeccioso y curso agudo, cuyas secuelas y
elevada mortalidad hacen de ésta, una enfermedad con altos costos sociales y económicos a nivel
mundial. La idea de que una herida abierta constituye un foco probable para desarrollar la enfermedad
que nosotros conocemos como Sepsis, constituye un fenómeno bien identificado incluso desde el
Antiguo Egipto. La palabra sepsis tiene su origen en la antigua Grecia. Deriva de la palabra σηψις, la
cual significa “descomposición de la materia de origen animal o vegetal” (Hernández Botero J.S. y Florián Pérez M.C.,
2012).
Posteriormente en el siglo XIX se asoció la patogenia de esta enfermedad al crecimiento de
microorganismos, con lo cual la palabra Sepsis se hizo sinónimo de infección bacteriana. Sin embargo,
con la llegada de la era antibiótica, se observó que estos microorganismos por si solos no podían ser
los únicos responsables del “cuadro séptico”. Con esto en mente, los investigadores propusieron que
las características del huésped deberían tener su rol patogénico
(Angus D.C., 2013).
En nuestro país, en el
año 1975, un grupo de médicos del Centro de Tratamiento Intensivo del Hospital de Clínicas de
Montevideo publicaron un estudio acerca de las alteraciones múltiples de los sistemas fisiológicos
mayores producidas por un foco de infección. Los 80 pacientes de esa serie tenían en común que
luego o simultáneamente al desarrollo de una infección localizada, se producían alteraciones objetivas
de varios sistemas orgánicos. La mayoría de estos eran distantes al foco infeccioso, no estaban
colonizados por bacterias, y solo unos pocos presentaban bacteriemia. Los autores describieron en ese
momento que aunque el microorganismo fuera identificado, se emplearan antimicrobianos, se realizara
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sostén de funciones vitales y se practicaran intervenciones quirúrgicas de limpieza o exéresis, 3 de
cada 4 pacientes morían sin obtener mejoría de los sistemas en falla (Correa H., 2004; Correa Rivero H., 1975).
En el año 1992 a través de un consenso internacional se hizo énfasis en la distinción entre la
infección como fenómeno microbiano y la respuesta que el huésped genera ante tal infección. Se
acuña el termino Síndrome de Respuesta Inflamatoria Sistémica (SIRS) para describir a dicha
respuesta independientemente del estímulo que la provoca. Se le llamo Sepsis al cuadro en el cual la
respuesta inflamatoria sistémica es secundaria a un foco infeccioso, y Sepsis severa cuando el cuadro
de sepsis se acompaña por disfunción orgánica aguda. El Shock séptico fue definido como la existencia
de hipotensión arterial refractaria a la resucitación con fluidos o el desarrollo de hiperlactatemia (Bone R. et
al., 1992).
En el 2003, un segundo consenso revisó estos conceptos, evaluando que el desarrollo de un
SIRS se observa en diversas situaciones sin que necesariamente constituya una situación de gravedad
como la que implica un diagnóstico de sepsis. Por este motivo, desde entonces se utilizan de forma
casi indistinta los términos de sepsis y sepsis severa.
Cabe destacar que en nuestro país, la cátedra de Medicina Intensiva define a la sepsis como
aquel cuadro de SIRS secundario a un foco infeccioso probable o identificado en presencia de
Disfunción Orgánica Aguda
(Correa H., 2004; Angus D.C., 2013)
(Tabla 1). El Sindrome de Disfunción Orgánica
Múltiple (DOM) se puede definir como la disfunción progresiva de dos o más órganos distantes al
insulto inicial. Se caracteriza por ser un síndrome clínico con manifestaciones diversas (Ej. Injuria Renal
aguda, alteraciones de la coagulación, distrés respiratorio agudo, insuficiencia hepatocítica,
alteraciones del estado de conciencia, etc.) cuya expresión de máxima gravedad la constituye el shock
séptico. Si bien se abordará más adelante la fisiopatología de la sepsis, es importante señalar que el
sindrome de DOM responde no solo a la infección en curso y a la respuesta del huésped, sino que en
algunos casos el agregado de una nueva disfunción se debe a las intervenciones terapéuticas que
realizamos en la Unidad de Cuidados Intensivos (UCI) como por ej. efectos secundarios a la ventilación
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mecánica prolongada, transfusión de hemoderivados, agravación de la disfunción hepatocítica por uso
de antibióticos de metabolización hepática, etc.
A pesar de la frecuencia con que observamos este tipo de pacientes en las UCIs es muy difícil
establecer datos consensuados en cuanto a su epidemiología (Mayr F.B.et al., 2014; Klein Klouwenberg P. et al, 2011; Silva
E. et al., 2011).
En Estados Unidos la sepsis severa constituye el 2% de los ingresos hospitalarios. De esos
pacientes, la mitad requieren ingreso a una UCI, representando el 10% de todos los ingresos a esas
unidades (Angus D.C., 2013). El estudio BASES realizado en Brasil, incluyo 1.383 pacientes ingresados en 5
UCIs mayores provenientes de dos regiones diferentes. La incidencia de sepsis, sepsis severa y shock
séptico fue de 61.4, 35.6, y 30 por mil pacientes/día respectivamente
(Silva E. et al., 2004).
En nuestro país,
según datos de la Comisión Honoraria Asesora en Medicina Intensiva, en el periodo 2009-2012 la
sepsis constituyo aproximadamente el 6% del total de ingresos a UCI, siendo la cuarta causa en
frecuencia (Comunicación personal).
Las tasas de mortalidad varían de acuerdo a la presencia de DOM. Las cifras se encuentran en
un rango que va desde un 17.9% en aquellos pacientes sin DOM, a 72.1% en aquellos pacientes que
asocian Shock séptico. Con el advenimiento de nuevas técnicas diagnósticas, la optimización de
protocolos de resucitación y el adecuado tratamiento antimicrobiano, se ha logrado reducir los valores
de mortalidad, la cual de todas formas continúa siendo de aproximadamente 30%
D.C., 2013; Leligdowicz A. et al., 2014).El
(Silva E. et al., 2004; Angus
estudio “Sepsis Occurrence in Acutelly ill Patients” (SOAP) realizado en el
año 2002, involucró 21 países europeos y un total de 3.147 pacientes con diagnóstico de Sepsis. Las
cifras de mortalidad fueron de 27% para los pacientes con sepsis y mayor a 50% en aquellos con shock
séptico (Vincent J.L. et al., 2006).
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TABLA 1.
Criterios diagnósticos de Sepsis, Sepsis Severa y Shock séptico. (Angus D.C., 2013)
SEPSIS
Sospecha o infección documentada más >1 de los siguientes:
Variables sistémicas
Temperatura corporal <36°C o >38,3°C
Frecuencia cardíaca > 90 lpm
Polipnea
Alteraciones del estado de conciencia
Edema o Balance hídrico positivo (>20ml/kg de peso corporal en 24hs)
Hiperglicemia (>120mg/dl en ausencia de diabetes)
Respuesta Inflamatoria
Recuento leucocitario < 4.000 ó >12.000/mm3
Recuento leucocitario normal con más de 10% de formas inmaduras
Proteína C reactiva plasmática elevada
Procalcitonina plasmática elevada
Variables hemodinámicas
PAS <90mmHg; PAM <70mmHg, o descenso de la PAS mayor a 40mmHg.
SatO2 venosa mixta >70%
Índice cardiaco > 3,5 l/min/m2
SEPSIS SEVERA: SEPSIS + DISFUNCION MULTIORGANICA
Disfunción multiorgánica
Hipoxemia arterial o valor de PaO2/FiO2< 300
Oliguria (Diuresis < 0,5ml/Kg/h o 45ml/h en las ultimas 2 hs
Ascenso de creatinina > 0,5 mg/dl
Alteraciones de la coagulación (INR >1,5 o KPTT >60 seg)
Íleo paralítico
Trombocitopenia < 100.000/mm3
Hiperbilirrubinemia (Bilirrubina total > 4mg/dl)
Alteraciones de la perfusión tisular
Hiperlactatemia (lactato > 1 mmol/Lt)
Relleno capilar lento
SHOCK SEPTICO: Sepsis asociada a hipotensión (PAS <90mmHg; PAM <70mmHg, o
descenso de la PAS mayor a 40mmHg.) refractaria al aporte de fluidos o uso de vasopresores;
O hiperlactatemia.
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La sepsis severa puede ser secundaria a gérmenes tanto comunitarios como nosocomiales. El
tracto respiratorio, y más específicamente la neumonía, constituye la causa más frecuente de sepsis,
seguido por el foco intrabdominal y el tracto urinario (Mayr F.B., 2014; Angus D.C., 2013). En nuestro país, uno de
los trabajos que incluyo un mayor número de pacientes fue el realizado en la UCI del Hospital Italiano
de Montevideo, estudio SEPSITAL, en el cual se estudiaron de forma retrospectiva todos los ingresos
secundarios a sepsis durante un periodo de 25 años (1975-1999). En ese periodo ingresaron un total
de 7849 pacientes, de los cuales 707 cumplieron con los criterios de inclusión (9%). A diferencia de lo
enunciado previamente en trabajos internacionales, el estudio SEPSITAL observó que el foco
peritoneal fue la causa más frecuente de sepsis en esta serie
(Correa H., 2004).
Un estudio más reciente
realizado en nuestro país entre Octubre y Noviembre de 2008, incluyo 21 Unidades de Medicina
Intensiva que suman un total de 169 camas de CTI y 89 camas de Cuidados Intermedios. En una
población de 1865 pacientes se encontró una incidencia del 6% de sepsis severa
(Rieppi G. et al., 2009).El
promedio de edad fue de 61 años, con una mediana de estadía de 11 días en un rango que fue de 1 a
116, y de ventilación mecánica de 8 (con un rango entre 1 y 80 días). El 75% de los pacientes
presentaron shock séptico. La mortalidad en UCI fue de 41%. En cuanto al foco de origen si bien
coinciden con los encontrados en el estudio SEPSITAL, el orden de frecuencia se modifica para
encontrar en primer lugar el foco pulmonar (32%), luego peritoneal (23%) y en tercer lugar
nefrourológico (16%). Posteriormente, en un estudio similar realizado por Bertullo y cols. se estudiaron
todos los pacientes con diagnóstico de sepsis severa en 5 centros hospitalarios (3 del subsector público
y 2 del subsector privado) durante el periodo de un año, desde Setiembre de 2011 hasta Agosto 2012
(Comunicación personal).
Del total de pacientes ingresados, 78% desarrollaron shock en las primeras 48horas
de su ingreso. La estadía en UCI fue de 16 días, mientras que la Hospitalaria fue de 25 días. Se
registraron las cifras de mortalidad en UCI, Mortalidad Hospitalaria y a los 6 meses, siendo sus valores
de 49.7%, 55% y 59% respectivamente. Como factores asociados a mayor mortalidad se identificaron
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la edad mayor a 65años, el valor del Acute Physiology and Chronic Health Evaluation II (APACHE II),
existencia de inmunocompromiso, demora en el inicio del tratamiento antibiótico, y el balance hídrico
positivo en las primeras 48horas.
Las implicancias en salud de la sepsis no solo tienen un impacto directo sobre los pacientes,
sino también indirectamente generando altos costos en el Sistema de Salud. En países desarrollados,
los costos secundarios solo al personal de salud rondan el 50% del total de presupuesto en UCI,
mientras que los fármacos, pruebas diagnósticas y otros insumos constituyen el 30%. El costo
promedio de un día de UCI es de aproximadamente 1.000 dólares, pero puede llegar a los 2.500 en
pacientes con sepsis severa. Indudablemente, dado que la presencia de disfunciones aumenta los días
de estadía, el desarrollo de una o más fallas sistémicas multiplica exponencialmente los costos en
salud. El tiempo promedio de estadía en UCI de pacientes sépticos es de 14 días en la mayoría de los
estudios, lo que implica un costo esperado de 16.800 dólares por paciente (Silva E., 2011; Angus D.C., 2013). Los
costos en salud que implica la sepsis no finalizan cuando el paciente egresa de la unidad de cuidados
intensivos. La mayor tasa de supervivencia de pacientes sépticos en UCI nos ha enfrentado a una
nueva generación de patologías, constituidas por las secuelas que deja esta enfermedad. Aquellos
pacientes que sobreviven han mostrado alteraciones a largo plazo con una pobre calidad de vida
secundaria a limitaciones físicas y secuelas psicológicas (Nesseler N.et al., 2013; Iwashyna T.J. et al., 2010; Yealy D.M.et al.,
2014).
1 b. Desarrollo del proyecto de maestría.
Todos estos aspectos constituyen un incentivo para profundizar en el estudio de la Sepsis. En
los últimos 10 años, figuran cerca de 10.000 publicaciones sobre el Shock Séptico
(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/septicshock).
Gran parte de ellas están dirigidas a su tratamiento y
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fundamentalmente a intentar reducir su mortalidad. Como hemos mencionado, la sepsis es una
enfermedad de origen infeccioso, por lo que hasta ahora la única medida que ha demostrado tener un
alto impacto en la sobrevida de estos pacientes es el inicio precoz y adecuado de antimicrobianos. De
todas formas, el efecto de estos fármacos no es inmediato y requiere un tiempo de acción para la
erradicación definitiva de un foco infeccioso. A esto se agrega la eventual necesidad de otras
terapéuticas como por ejemplo la remoción quirúrgica. Como será desarrollado más adelante, la
patogenia de la sepsis no solo asienta en la infección. La respuesta inflamatoria generada, muchas
veces toma un curso independiente que puede determinar, por sí misma, alteraciones sistémicas como
la disfunción hemodinámica o shock. Esta disfunción como hemos descrito, puede llegar a duplicar el
riesgo de mortalidad en los pacientes con sepsis. Es aquí donde radica el segundo eslabón en la
cadena terapéutica del shock, el sostén de las funciones vitales. Se han intentado diferentes protocolos
de actuación que, con algunas variantes menores, incluyen asistencia respiratoria mecánica, reposición
del volumen intravascular, apoyo inotrópico y vasopresor. Un estudio reciente publicado por
investigadores del grupo ProCESS demostró que no existen diferencias sustanciales en cuanto al
protocolo de actuación elegido, mientras que se apliquen las medidas de sostén mencionadas lo más
precozmente posible (Yealy D.M. et al., 2014).
Tomando estas premisas, nuestro trabajo busca evaluar el comportamiento del sistema
cardiovascular a un protocolo escalonado de resucitación precoz, que incluye todos los componentes
antes mencionados. Para ellos se diseñó y desarrolló un modelo experimental animal de shock
endotóxico. Es un modelo agudo, de shock severo, por lo que no fueron evaluadas la mortalidad ni
tampoco la respuesta a antimicrobianos. Como será desarrollado, la sepsis implica alteraciones no solo
hemodinámicas sino también metabólicas. Con respecto a la disfunción hemodinámica, ésta abarca
todos los componentes del sistema cardiovascular desde el corazón como bomba, disfunción vascular
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y fundamentalmente microcirculatoria. Por esta razón, la disponibilidad tisular de oxigeno se ve
disminuida a lo que se agrega una disfunción tisular intrínseca en la utilización del oxígeno existente.
Este trabajo busca abarcar todos estos aspectos y estudiar su comportamiento frente a un
protocolo de resucitación precoz, profundizando en la disfunción ventricular y microcirculatoria. Hasta
ahora, han sido publicados diversos trabajos que evalúan la respuesta microcirculatoria frente a
cambios en variables macrohemodinámicas y a diversos gestos terapéuticos. Asimismo, ha sido
estudiada la disfunción miocárdica séptica de diferentes formas, fundamentalmente a través del estudio
ecocardiográfico de pacientes. Este modelo, nos permitió un abordaje completo, invasivo, exhaustivo y
simultaneo de todos los componentes mencionados, profundizando en aspectos de mecánica y
eficiencia ventricular en la sepsis.
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2 a. Fisiopatología de la sepsis.
Como se menciona previamente, la sepsis constituye un sindrome en el cual un foco infeccioso
inicial genera una respuesta sistémica con el desarrollo consiguiente de disfunciones orgánicas
alejadas del foco de origen. Los mecanismos involucrados son multifactoriales y todavía no del todo
conocidos. En algunas circunstancias, esta disfunción puede responder a hipoxia e isquemia tisular
secundaria a la hipoperfusión generada por el estado de shock. Sin embargo, no todos los pacientes
cursan con shock y en muchos casos la DOM precede a la disfunción hemodinámica y, por lo tanto,
esta última no puede ser la única explicación patogénica. El tratamiento de la sepsis se basa en dos
pilares fundamentales: erradicar el foco de infección y el sostén de funciones vitales. A pesar de las
décadas de investigación en torno a la fisiopatología de la sepsis y el desarrollo de numerosas terapias
específicas que modifican la respuesta del huésped, ninguno de los recursos inmunomoduladores ha
demostrado mejorar significativamente la sobrevida. Esto refleja la enorme complejidad de los
fenómenos que subyacen a esta patología.
Además de la hipoxia tisular, existe evidencia de otros mecanismos patogénicos en los que la
respuesta inflamatoria e inmunológica juegan un rol protagónico. La masiva activación de monocitos y
neutrófilos se asocia tempranamente a una activación del sistema de complemento, del endotelio y la
coagulación; mientras que los diversos mediadores liberados son responsables de la amplificación de
esta respuesta. El modelo inmunológico actual sugiere que el SIRS es gatillado por la infección,
generando liberación de citoquinas inflamatorias así como la cascada de la coagulación. Estas últimas
perpetúan y amplifican esta respuesta independientemente del foco de origen (Balk R.A., 2014). Un número
creciente de trabajos experimentales apoya la hipótesis de que la respuesta inflamatoria en la sepsis
puede ser compartimentada, con un patrón típico de respuesta proinflamatoria seguida de una fase
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antiinflamatoria o de “inmunoparálisis”. Esta depresión inmunológica puede acompañarse de cambios
fenotípicos en los leucocitos circulantes, así como de una disminución de la producción de citoquinas
en respuesta a la estimulación con endotoxina (LPS) que se denomina “tolerancia a la endotoxina”.
Este fenómeno está asociado a una disfunción de los monocitos
(Maskin B., 2011).
Un pequeño porcentaje
de pacientes con sepsis pueden fallecer durante esta fase inicial de respuesta inflamatoria exagerada.
Sin embargo, muchos pacientes sobreviven a los días iniciales y desarrollan un estado hipoinflamatorio
o inmunosupresivo extenso que se manifiesta por la imposibilidad de eliminar la infección inicial y/o por
el desarrollo de infecciones secundarias sobreagregadas. Si bien esta teoría se ha reproducido de
forma experimental, las manifestaciones en la práctica clínica no son tan claras (Kumar A., 2014; Hotchkiss R.S.,
Karl I.E., 2003; Remick D.G., 2007; Freeman B.D., Natanson C., 2000; Bernard G.R. et al., 2001).
Es probable que la falla en las
estrategias inmunomoduladoras se deba a que este “paradigma inmunológico” no abarca todos los
fenómenos subyacentes a la DOM. Más aun, no todos los microorganismos son erradicados a pesar de
un tratamiento microbicida adecuado, y por lo tanto en un alto porcentaje de casos existe aún una
infección en curso al momento de iniciar una terapia inmunomoduladora (las cuales son de hecho
inmunosupresoras). Los glucocorticoides juegan un rol fundamental en la respuesta del organismo al
estrés y por lo tanto, en la respuesta inflamatoria secundaria a una infección. Sin embargo, altos niveles
de citoquinas inflamatorias en este tipo de pacientes pueden no solo inhibir directamente la síntesis de
cortisol sino que además generan una resistencia tisular al efecto de los glucocorticoides. Annane y
cols. (2002) estudiaron los efectos de la administración de bajas dosis de cortisol en 300 pacientes con
shock séptico sometidos a ventilación mecánica. La mortalidad a 28 días en el grupo tratado fue de
53% comparado con 63% en el grupo placebo (p=0.04). El tiempo de requerimiento de vasopresores
también mostró una reducción en el grupo tratado. Bajas dosis de corticoides en el shock séptico se
asocian a una reducción de los marcadores de actividad inflamatoria tales como interleuquina-6 (IL-6);
interleuquina-8 (IL-8), interleuquina-10 (IL-10) e interleuquina-12 (IL-12), así como de receptores del
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factor de necrosis tumoral (TNF)
(Cooper M.S., Stewart. P.M., 2003; Keh D.et al., 2003).
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En este sentido parece lógico
pensar que el control de la respuesta inflamatoria evitando la inmunosupresión se asociaría a mejores
resultados en los pacientes con sepsis severa. Un trabajo reciente mostró en autopsias de pacientes
que fallecieron por sepsis o shock séptico la persistencia de un foco infeccioso en aproximadamente
75% de los casos, y cerca del 90% de pacientes que permanecen en UCI luego de 7 días de
tratamiento
(Torgersen C.et al., 2009).
Esto obliga en cierta forma a dirigir una vez más el tratamiento de la
sepsis a erradicar el foco infeccioso más que a controlar la respuesta al mismo.
La respuesta inflamatoria previamente mencionada trae inevitablemente asociado otro
mecanismo patogénico que ha cobrado un rol fundamental en los últimos años, el estrés oxidativo. El
daño oxidativo es un fenómeno frecuente y central en los pacientes críticos, incluso como determinante
pronóstico. Se genera por el desbalance entre la formación de especies reactivas del oxígeno (ERO) y
sustancias antioxidantes. El estrés oxidativo se asocia a daño sobre estructuras celulares,
particularmente sobre membranas, proteínas, lípidos y ADN. Dados los hallazgos encontrados sobre
los efectos deletéreos de las ERO en los pacientes con sepsis, se han intentado desarrollar terapias
orientadas a restaurar el desbalance redox suplementando combinaciones de antioxidantes y/o
precursores de estos (Galley H.F., 2001; Victor V.M. et al., 2005; Nin N. et al., 2004; Nin N. et al., 2011). Desafortunadamente, aun
no existen datos concluyentes sobre estos recursos terapéuticos.
2 b. Shock séptico.
El shock es definido como un estado de disminución profunda y generalizada de la perfusión
tisular efectiva que lleva a la injuria tisular inicialmente reversible pero que, de prolongarse, conduce a
daño celular definitivo (Hollenberg S. et al., 1999; Angulo M.et al., 2011-b). Las manifestaciones clínicas de la sepsis son
altamente variables y dependen fundamentalmente de las disfunciones orgánicas que asocie. El
compromiso cardiovascular se manifiesta inicialmente como hipotensión o niveles elevados de lactato.
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Luego de una adecuada reposición de volumen la hipotensión habitualmente persiste, requiriendo el
uso de vasopresores.
(Angus D.C., 2013)
Clowes y cols. en el año 1966, observaron que la presentación
clínica del shock séptico en una cohorte de pacientes con sepsis peritoneal, se basaba
fundamentalmente en dos patrones de presentación. Inicialmente los pacientes mostraban una fase
hiperdinámica (“shock caliente”), evidenciada clínicamente por extremidades cálidas y pulsos presentes
(GC elevado y disminución de las resistencias vasculares periféricas, RVP). Posteriormente pasaban a
una fase hipodinámica (“shock frio”) en la que el pulso era imperceptible y se observaban signos de
hipoperfusión periférica con frialdad de extremidades (Incremento de las RVP para compensar la caída
del GC) (McLean L.D.et al., 1967). En la práctica clínica el shock hiperdinámico muchas veces se hace evidente
luego de iniciar la reposición, con la restauración del volumen intravascular y la persistencia de
vasodilatación que obliga al inicio de drogas vasoactivas.
Como mencionamos previamente, el shock séptico constituye una de las complicaciones más
severas y de mayor implicancia pronóstica de la sepsis. En su patogenia se mezclan diversos aspectos
que involucran la hipovolemia, la disfunción endotelial, mediadores inflamatorios, las alteraciones de la
coagulación y los trastornos en el metabolismo del oxígeno. Es importante destacar que tanto en la
patogenia del shock, como en su implicancia pronóstica, el factor determinante lo constituye el Tiempo.
Esto queda en evidencia tanto en la definición expuesta por Parrillo
(Hollenberg S. et al., 1999),
concepto de Golden hour descrito en la década del 50 por Wiggers
(Wiggers C.J., 1950).
como en el
En la actualidad,
Kumar y cols. van un poco más allá en la fisiopatología del shock séptico y la sepsis, considerando que
ambos no necesariamente constituyen la progresión de una misma enfermedad, sino que podrían
considerarse como entidades diferentes
(Schorr C.A.et al.,2014).
Esta teoría se apoya en las características
que acompañan cualquier tipo de shock (hipotensión, acidosis láctica, agotamiento sustancial de las
respuestas fisiológicas compensatorias, etc.) así como su elevada mortalidad (>50%), en
contraposición con las características clínicas más leves y de menor mortalidad de la sepsis severa o
17
2014
sepsis. Asimismo, la sepsis severa y el shock séptico evidencian mecanismos fisiopatológicos
particulares, en los cuales, si bien la reacción inflamatoria está presente en ambos, existe una
diferencia en los mediadores endógenos participantes (Ulloa L., Tracey K.J., 2005).
Otro elemento a considerar en la patogenia del shock séptico es el volumen de
microorganismos circulantes. Esto ha sido estudiado principalmente en infecciones bacteriémicas como
la meningococcemia, en las que la precocidad del inicio de la terapia antibiótica, y el clearance de los
gérmenes en sangre constituyen predictores independientes en el desarrollo y severidad del shock (Lala
H.M. et al., 2007).
En igual sentido, otros estudios han demostrado que la carga cada vez mayor de
microorganismos como el neumococo y bacterias Gram negativas, se asocia con una mayor morbilidad
y mortalidad en infecciones graves a estos gérmenes (Kumar A., 2014; Yagupsky P., Nolte F.S., 1990; Rello J.et al., 2009). La
mortalidad de pacientes con infecciones bacteriémicas a S.aureus, E.coli y K.pneumoniae aumenta con
tiempos más cortos de positividad de los cultivos de sangre (un marcador sustituto de los recuentos
sanguíneos bacterianos más altos)
(Khatib R.et al., 2005; Liao C.H.et al., 2009; Peralta G.et al., 2007).
Este modelo
patogénico permite ver al shock séptico como una enfermedad en sí misma y no solo como una
complicación de la sepsis. Es decir, que el shock séptico constituye una entidad en cuya fisiopatología
se integran aspectos microbiológicos, inmunológicos y fisiológicos particulares que lo distinguen de la
sepsis sin shock.
2 b-i. Disfunción vascular.
Considerando los aspectos hemodinámicos del shock en la sepsis, está claro que no existe un
único responsable en el desarrollo de hipotensión, sino que responde a la disfunción en menor o mayor
grado de los diferentes eslabones que conforman el aparato cardiovascular. Se ha descrito la
disfunción cardiaca séptica, la cual se acompaña de una disfunción vascular periférica
(macrohemodinamia), continuando hasta los capilares con la consiguiente disfunción microcirculatoria.
18
2014
En el shock séptico las alteraciones hemodinámicas incluyen disminución del volumen intravascular,
disminución del tono vascular y redistribución del flujo hacia órganos “vitales”. La disminución del
volumen intravascular, y más específicamente del volumen circulante efectivo, se debe en gran parte a
pérdidas insensibles de líquido (fiebre, polipnea, íleo peritoneal, etc), disminución de su aporte
(fundamentalmente disminución de la ingesta), fuga hacia el espacio extravascular por aumento de la
permeabilidad vascular lo que genera trasudación de líquido y su pasaje al espacio intersticial. Este
pasaje de líquido genera una hipovolemia no solo real, sino además relativa, debido a las alteraciones
asociadas del tono vascular y el aumento de la capacitancia venosa
(Scolleta S., De Backer D., 2013).
La
permeabilidad alterada de la pared vascular responde a la acción de citoquinas, y especies reactivas
del oxígeno y del nitrógeno
(Veliz L.P.et al., 2008; Ramírez R. et al., 2006).
A esto se agrega el aumento de la
capacitancia venosa, la cual es mayor en el área esplácnica. Pinsky M.R. y Matuschack G.M. ya en el
año 1986 observaron que la inyección de endotoxina genera una marcada disminución del tono
venoso, incluso antes de que el tono arterial se vea afectado y que dicha afectación es mayor en el
territorio esplácnico
(Pinsky M.R., Matuschack G.M., 1986).
Esta hiporreactividad vascular se caracteriza por la
ausencia de respuesta de las células de musculo liso al estímulo adrenérgico a pesar de los altos
niveles de catecolaminas circulantes
(Levy B.et al., 2010; Annane D. et al., 1998).
En el shock séptico, la
hiporreactividad vascular no se manifiesta solo frente a la acción de las catecolaminas, sino que se
extiende a diversos agentes vasoactivos y con una respuesta heterogénea a los mismos. Se ha
descrito una respuesta casi antagónica entre los vasos resistivos y los de conductancia. Los vasos
resistivos, como los que se encuentran en el árbol mesentérico, juegan un rol fundamental en el sostén
de la presión de perfusión, mientras que las arterias de conductancia como la aorta, participan en
menor medida. A esto se agregan cambios en las vías de señalización de las catecolaminas, lo cual ha
sido demostrado en diversos modelos animales. Existe una regulación en menos de los receptores alfa
adrenérgicos así como un desacople de los mismos y de sus mensajeros intracelulares
19
(Levy B.et al., 2010;
Farmer M.R.et al., 2003).
2014
Como puede verse, la reactividad del musculo liso vascular y su disfunción en la
sepsis es multifactorial. En su fisiopatología se encuentra el desbalance entre sustancias
vasodilatadoras y vasoconstrictoras, con la imposibilidad de regular la distribución de flujo en los
tejidos. La caída del tono vascular, resulta en una reducción de las resistencias vasculares sistémicas,
lo cual está bien reconocido en la práctica clínica de las unidades de cuidados críticos. Se han descrito
diferentes mediadores vasodilatadores como la Histamina, Quininas, y Prostaglandinas, las cuales son
liberadas en grandes cantidades como respuesta a la presencia de endotoxina y diversas citoquinas
inflamatorias. Un componente extensamente estudiado es el TNF, el cual al ser administrado a
animales reproduce las alteraciones hemodinámicas observadas en la sepsis
(Schirmer J.M., Fry D.E., 1989).
El
rol del óxido nítrico (ON) también ha sido descrito. La inhibición de la óxido nítrico sintasa (ONS)
restaura la respuesta contráctil a las drogas vasopresoras. Altos niveles de productos derivados del ON
han sido identificados en pacientes con hiporreactividad vascular en el contexto de un shock séptico
sugiriendo que la ONS inducible (ONSi) constituye un mediador crucial en esta disfunción. A favor de
esta teoría se encuentran trabajos con ratones ONSi knockout, los cuales muestran conservada la
respuesta a la norepinefrina aun en presencia de endotoxina
Hollenberg S.M.et al., 2000).
(Julou-Schaeffer G.et al., 1990; Boyle W.A. et al., 2000;
Se han propuesto diversos mecanismos que expliquen estos hallazgos, como un
incremento en la producción endógena de peroxinitrito, anión superóxido y prostaciclina. Existe
evidencia creciente de que un paso clave en la caída del tono vascular es la afectación de los canales
de potasio ATP sensibles (KATP). La activación de estos canales por parte de la endotoxina,
probablemente a través de un mecanismo dependiente de ON, genera hiperpolarización de la
membrana celular, lo cual limita la entrada de calcio al espacio intracelular (Suzuki Y.et al., 2005; Landry D.W., Oliver
J.A., 2001; Collin S.et al., 2011). En
un modelo animal de sepsis peritoneal a través de ligadura cecal, Sordi y col
observaron que la inhibición no selectiva de los canales de KATP reduce la mortalidad y el daño
orgánico; y plantean que este resultado se deba en parte a la reducción en la expresión de la ONSi (Sordi
20
R.et al., 2011).
2014
Finalmente, la insuficiencia corticoidea que acompaña a la sepsis puede jugar algún papel
en la fisiopatología del shock. La administración de corticoides se asocia a una mejor respuesta
vascular a los vasopresores, así como a la administración de hormona arginina vasopresina exógena
(Ertmer C.et al., 2007).
A modo de resumen, el shock séptico esta generado por una disfunción endotelial mediada
fundamentalmente por ON, lo cual determina alteración en las vías celulares con la consiguiente
ausencia de reactividad del musculo liso vascular a los diferentes mediadores vasoactivos tanto
endógenos como exógenos.
2 b-ii. Disfunción miocárdica séptica.
La disfunción miocárdica secundaria a la sepsis (DMS) tiene una incidencia superior al 40% en
los pacientes con sepsis. Constituye un importante predictor de morbilidad y mortalidad, ya que la
existencia de DMS determina un incremento en la mortalidad cercana al 70% (Romero-Bermejo F.L.et al., 2011).
La DMS es una complicación frecuente y puede encontrarse en más del 50% de los pacientes con
shock séptico (Scolleta S., De Backer D., 2013; Vieillard-Baron A., 2011).
El diagnostico de Miocardiopatía séptica ha evolucionado de forma paralela a las nuevas
técnicas disponibles. Según la definición de shock séptico de la Conferencia Internacional del año
2001, las variables hemodinámicas incluyen hipotensión arterial (PAS <90mmHg; PAM<70mmHg, o
descenso de la PAS >40 mmHg en adultos, o > 2 DE por debajo del valor normal para la edad) y otras
dos variables como son la Saturación de O2 venosa mixta (SvO2) >70% y un índice cardíaco (IC)
<3,5L/min-1. Si bien esta definición sigue vigente en la actualidad y es utilizada en la práctica clínica
diaria, no logra una disquisición exacta entre la disfunción circulatoria de la cardiopatía aislada. (Dellinger
R.P. et al, 2013)
Una de las situaciones más comúnmente encontradas en la sepsis es la disfunción
21
2014
cardiovascular con un patrón hemodinámico caracterizado por depresión de la función ventricular tanto
izquierda como derecha, frecuentemente asociada a dilatación de las cavidades, descenso de las RVP,
y gasto cardiaco (GC) elevado con descenso del llenado ventricular (precarga). La depresión
miocárdica se caracteriza por una caída del GC a niveles insuficientes para cubrir las demandas
metabólicas. En algunos casos es tan severa que remeda a un estado de shock cardiogénico. En un
estudio reciente, Vieillard-Baron et al. observaron una fracción de eyección del ventrículo izquierdo
(FEVI) menor a 45% en 60% de los pacientes durante los primeros tres días de tratamiento del shock
séptico. Llamativamente, 39% de esos pacientes ya presentaban hipoquinesia ventricular al momento
del ingreso, lo que sugiere la precocidad con que puede desarrollarse esta disfunción. Se estima que
aproximadamente el 15% de las muertes en pacientes con shock séptico son secundarias a disfunción
cardíaca (Vieillard-Baron A. et al., 2008). A pesar de estos hallazgos, y aun existiendo una depresión del musculo
ventricular, el shock séptico se caracteriza por ser hiperdinámico, con niveles de GC normal o incluso
elevado. Esto puede explicarse al considerar por separado sus diferentes determinantes: el producto
del volumen sistólico por la frecuencia cardiaca, siendo la taquicardia prácticamente una regla en el
cuadro séptico.
GC (ml/min) = Volumen sistólico (ml) x Frecuencia cardiaca (latidos por minuto).
Por su parte, el volumen sistólico está determinado por otros tres factores: precarga, postcarga
y contractilidad. En la sepsis, la postcarga ventricular se encuentra habitualmente disminuida por la
caída de las RVP. Luego de una reposición con fluidos, es probable que logre reponerse la precarga al
restaurar el volumen diastólico final. De esta forma, podría explicarse que el GC permanezca normal,
aun con contractilidad miocárdica disminuida (Maeder M.et al., 2006).
22
2014
Las primeras publicaciones sobre la DMS fueron realizadas por el grupo de Parker y col.
(1984), los cuales demostraron que la FEVI estaba disminuida en los pacientes con shock séptico. Más
aun, mostraron que aquellos pacientes que sobrevivieron a la enfermedad, presentaron una FEVI
disminuida con dilatación ventricular. Esta alteración persistía por 4 días y retornaba a parámetros
normales luego de 7 a 10 días. Estos datos evidenciaban dos elementos importantes a destacar: que la
dilatación ventricular podía considerarse un factor protector en la sepsis, y que era reversible una vez
superado el cuadro (Parker M.M.et al., 1984). Durante años la DMS fue subestimada, fundamentalmente debido
a los métodos diagnósticos utilizados (ej. Catéter balón Swan Ganz). El desarrollo de nuevas técnicas
como la ecocardiografía y su disponibilidad en las UCIs, han permitido una mejor caracterización de
esta patología
(Vieillard-Baron A., 2011).La
depresión de la función sistólica del ventrículo izquierdo (VI)se
asocia a presiones de llenado normales o bajas, en contraposición al patrón clásico del shock
cardiogénico que cursa con presiones de llenado ventricular elevadas. Jardin y cols. reportaron valores
de presión de oclusión de la arteria pulmonar (POAP) cercanas a 11mmHg en pacientes con FEVI
disminuida, lo cual no constituye una diferencia en comparación con pacientes con FEVI normal (Jardin
F.et al., 1990; Bouhemad B.et al., 2009).
Con el análisis de la contractilidad por ecocardiografía, se ha observado
que algunos pacientes experimentan alteraciones de la contractilidad segmentaria, con hipoquinesia
principalmente de los sectores basal y ápex. En un estudio descriptivo de 33 pacientes con disfunción
miocárdica sin enfermedad cardiaca conocida previamente, un grupo de autores encontró alteraciones
de la contractilidad segmentaria en todos ellos, evidenciando hipoquinesia septo-apical en el 57% de
los pacientes, aquinesia en 28.6% y disquinesia en 14.3% (Ruiz-Bailen M.et al.2003). La resolución progresiva
de la enfermedad se acompaña no solo de una mejoría de la FEVI, sino además de una disminución de
las alteraciones de la contractilidad segmentaria. Es necesario mencionar también, que el análisis de la
contractilidad mediante el cálculo aislado de la FEVI conlleva varias limitaciones. Este valor no
constituye un dato fidedigno de la contractilidad intrínseca del VI, ya que como mencionamos
23
2014
previamente, está influenciado directamente por el estado de precarga y postcarga ventricular, las
cuales se encuentran alteradas frecuentemente en los pacientes sépticos. Sin embargo, la
cuantificación de la FEVI ha demostrado ser muy sensible a las alteraciones de la contractilidad cuando
la función ventricular se reduce.
Existe aún controversia sobre la existencia e implicancia de la dilatación ventricular, existiendo
resultados no del todo concluyentes. Jardiny cols. describieron no solo la existencia de dilatación
ventricular sino además la presencia de disfunción diastólica ventricular
(Jardin F.et al., 1990).
Por otra parte
Bouhemad y cols. observaron que cuando existe disfunción diastólica asociada a la sepsis, el ventrículo
no se remodela, manteniendo los diámetros de fin de diástole dentro del rango de normalidad, lo cual
no excluye la existencia de DMS (Bouhemad B.et al.,2008). El grupo de Landesberg G. y cols. demostró que la
presencia de disfunción sistólica (FEVI ≤50%), diastólica o ambas incrementa la mortalidad en
pacientes con shock séptico en comparación con aquellos que no presentan DMS (Landesberg G.et al., 2012). El
Eco estrés con Dobutamina se ha utilizado como un indicador pronóstico en el shock séptico. Vallet y
cols. han estudiado la respuesta funcional y metabólica del miocardio en 50 pacientes sépticos
sometidos a una infusión de 60 minutos de Dobutamina. Se consideraron respondedores aquellos con
aumento de >15% en el consumo de O2. La tasa de mortalidad observada en los respondedores (8,7%)
fue significativamente menor que la tasa de los no respondedores (44,4%) (Vallet B.et al., 1993).
La disfunción no es exclusivamente del VI, se ha demostrado la existencia de disfunción del
ventrículo derecho (VD) acompañando a la DMS, con una prevalencia del 30% en los pacientes con
shock séptico. Si bien la postcarga del VD esta frecuentemente aumentada por la hipertensión
pulmonar que acompaña a la sepsis y la asociación con asistencia ventilatoria mecánica, esto no
constituye una condición sine qua non para la caída de la fracción de eyección del VD (Furian T.et al., 2011).
En cuanto a la patogenia de esta disfunción, los mecanismos aún no están del todo claros. Si
bien trabajos iniciales adjudicaron la responsabilidad de la DMS a las endotoxinas, los hallazgos en
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2014
estudios posteriores no son del todo concluyentes. Fueron encontrados elementos de disfunción
miocárdica tanto en experimentos en animales como en voluntarios sanos luego de la administración
de endotoxina (Suffredini A.F.et al., 1989; Fernandes C.J., Murillo Santucci C., 2012). Como disfunción secundaria a la sepsis,
la DMS comparte mecanismos patogénicos con ésta. Tanto los mediadores proinflamatorios
endógenos como el LPS bacteriano pueden generar por si mismos depresión de la función miocárdica.
Se ha demostrado el papel del TNF así como de la interleuquina 1-β (IL-1β) en la depresión miocárdica
séptica. La administración de anticuerpo anti-TNF mejoró la función del VI de forma significativa; la IL1β por su parte, actúa de forma sinérgica al TNF, probablemente a través de la homeostasis del calcio
y la producción de ON (Vincent J.L.et al., 1992).
Como se mencionó previamente, la actividad de la ONSi juega un rol preponderante en el
shock séptico. Si bien la producción de ON en muchas circunstancias es necesaria y beneficiosa, sus
efectos dependen de las características de activación de la ONS, la concentración alcanzada y el
contexto en que esta producción se genera. Al igual que sucede en la disfunción cardiovascular
periférica, el daño oxidativo en la DMS se debe fundamentalmente a la citotoxicidad del peroxinitrito el
cual se genera en la reacción del ON con ion superóxido
(Pacher P. et al., 2007; Massion P.B. et al., 2003).
Clásicamente las vías de acción del ON se dividieron en dos caminos: la vía del GMPc y de la Snitrosilación. Nuevas teorías proponen que el ON actúa como segundo mensajero a través de la
nitrosilación de los grupos tioles de la Cisteína, y que una de las isoformas constitutivas de la ONS
(ONS3), encontrada en la membrana del sarcolemal, produce el ON que modifica los canales de Ca2+.
Esto inhibe la entrada de calcio e induce la relajación de las miofibrillas. Sin embargo, los hallazgos en
el estudio del rol de la ONS3 en la DMS han mostrado que la activación de esta isoforma podría jugar
un rol protector. Experimentos en ratones con sobreexpresión de ONS3, observaron que estos tienen
un menor desarrollo de DMS y una menor mortalidad asociada a la endotoxemia (Ichinose F.et al., 2007; Bougaki
M.et al., 2010).
El estrés oxidativo está íntimamente vinculado a la disfunción y daño mitocondrial como
25
2014
desarrollaremos más adelante. El daño mitocondrial es el resultado de la inhibición del flujo de
electrones a través de los Complejos I, III y/o IV. Es responsable de gran parte de las disfunciones
orgánicas de la sepsis, entre ellas la miocardiopatía con incidencia directa sobre el pronóstico. Se ha
definido esta alteración como un estado de “hibernación miocárdica” adaptativo a la menor
disponibilidad de ATP como fuente de energía. Al igual que sucede en la cardiopatía isquémica crónica,
la “hibernación miocárdica” constituye un mecanismo de adaptación celular, en el cual se reduce al
mínimo el consumo tisular de O2 como respuesta a la ausencia de nutrientes disponibles. Esta
adaptación revierte una vez que la llegada de O2 y nutrientes, así como su utilización para la síntesis de
ATP, retornan a la normalidad
(Brealey D.et al., 2002; Rudiger A., Singer M., 2007).
En modelos animales de shock
endotóxico, la administración de scavengers del ion superóxido previene la disfunción mitocondrial y
mejora la contractilidad cardiaca. La terapia con antioxidantes es un objetivo prometedor en estudio
pero sobre el cual aún no se han encontrado resultados concluyentes (Galley H.F., 2011).
La ausencia de elementos de necrosis miocárdica, y la reversibilidad de esta alteración han
llevado a considerar que en la patogenia de esta disfunción se encuentran alteraciones más
funcionales que estructurales. Sin embargo, no puede descartarse la participación de la hipoperfusión
secundaria al estado de shock, fundamentalmente en aquellos pacientes con cardiopatía isquémica
previa. Existen trabajos que han demostrado la persistencia de un flujo coronario adecuado, asociado
además a una reducción en el consumo miocárdico de O 2 (De Backer D., Scolletta S., 2013). Estudios que han
analizado la sangre proveniente del seno coronario en pacientes sépticos demostraron complejas
alteraciones del metabolismo miocárdico, con descenso de la extracción de lactato, ácidos grasos libres
y del consumo de glucosa. A esto se agregan niveles conservados de fosfatos de alta energía a nivel
tisular (Merx M.W., Weber C., 2007).
En igual sentido y apoyando la teoría de las alteraciones funcionales del miocardio séptico, se
han encontrado alteraciones de los miocitos en su respuesta a la estimulación β adrenérgica así como
26
2014
cambios en la respiración celular a nivel mitocondrial y en el flujo de calcio intracelular. Las citoquinas
circulantes, la endotoxina y el ON juegan un rol determinante en el flujo de calcio intracelular, lo que
conlleva alteraciones tanto en la contracción como relajación ventricular. En estudios con
cardiomiocitos animales se encontró que tanto la endotoxina como las citoquinas circulantes alteran o
suprimen los canales de Ca2+ flujo dependientes, probablemente a través de alteraciones en su
regulación autonómica. Esto genera reducción del Ca2+ intracelular y disminución de la contractilidad
fibrilar. A esto se agrega la apertura de canales de KATP con el acortamiento consiguiente del potencial
de acción y reducción del influjo de calcio (Romero-Bermejo F.L., 2011; Tavernier B.et al., 2001).
Las alteraciones de las vías intracelulares se ven agravadas por una disfunción autonómica
asociada. En la sepsis, la perdida de la variabilidad de la frecuencia cardiaca es un parámetro de
desregulación autonómica, que refleja la pérdida del balance entre el tono simpático y vagal. A esto se
agrega una alteración de la sensibilidad de los barorreflejos y quimiorreceptores periféricos.
Múltiples son los estímulos para la activación simpática en la sepsis (respuesta sistémica al
stress de la infección en curso, fiebre, estímulos hemodinámicos como la hipovolemia, caída del
volumen diastólico final, etc.) siendo la taquicardia prácticamente una constante en estos pacientes. La
taquicardia por si misma agrega efectos adversos como el menor tiempo de llenado ventricular,
aumento del consumo miocárdico de O2, y un mecanismo independiente de cardiomiopatía inducido
por la propia estimulación catecolaminérgica. La presencia de taquicardia fue identificada como un
factor de mal pronóstico en algunos trabajos
(Schmidt H.et al., 2005; Romero-Bermejo F.L., 2011; Vellinga N.A.et al., 2014).
La
llamada “tormenta catecolaminérgica” secundaria a la sobre estimulación del sistema nervioso
simpático, agrava en muchos casos la disfunción miocárdica al empeorar la función diastólica
ventricular, generación de taquiarritmias, isquemia miocárdica, atontamiento, y estimulación de muerte
celular por apoptosis
(Dünser M.W., Hasibeder W.R., 2009).
Los cambios electrocardiográficos en la DMS son
variables y poco específicos, sin embargo la aparición de alteraciones puede orientar a su diagnóstico.
27
2014
En muchos casos remedan los hallazgos de la cardiopatía isquémica, incluyendo desnivel del
segmento ST, ondas Q de reciente aparición, pero con la característica que estas alteraciones no son
permanentes y desaparecen en caso de que se resuelva el cuadro (Martínez J.D.et al., 2009).
El abordaje a través del estudio del bucle Presión – Volumen (Bucle PV) constituye una
herramienta excelente con la cual estudiar la compleja relación entre la actividad mecánica del corazón,
el consumo de energía y las características de su desempeño, es decir, su eficiencia (Sagawa J, 1986; Suga H,
1990; Chantler P.D., 2008).
La eficiencia mecánica externa (EFME) del corazón se define como la relación entre
el trabajo mecánico externo, o trabajo sistólico, y el consumo miocárdico de oxígeno. En condiciones
normales la eficiencia mecánica varía entre el 20-30%. El resto de la energía se pierde como calor,
energía potencial y energía no mecánica, esta última dada por la activación (acoplamiento excitacióncontracción) y el metabolismo basal (Figuras 1 y 2). La eficiencia mecánica está reducida en diferentes
patologías como la insuficiencia cardíaca, pudiendo contribuir en la progresión de la misma. Aquellas
intervenciones terapéuticas que aumentan la eficiencia mecánica han demostrado mejorar el pronóstico
(Knaapen P., 2007). La energía mecánica total generada por el corazón en cada latido comprende la energía
producida (trabajo sistólico, TS) y la energía potencial (EP) o reserva sistólica. En el proceso de
conversión del VmO2 a la energía mecánica se pueden distinguir dos etapas (Fig. 1): 1) la eficiencia de
conversión miocárdica (EF1), dado por la transferencia de energía del VmO2 al área presión–volumen
(APV): APV/VmO2 y 2) la eficiencia de trabajo cardíaco (EF2), dado por la transferencia desde el área
APV al trabajo sistólico: TS/APV. De esta forma, el APV representa la energía mecánica total generada
por la contracción ventricular y constituye una forma de energía intermedia entre el primer y segundo
eslabón.
28
2014
Figura 1. Representación esquemática de los índices de eficiencia miocárdica y del bucle presión - volumen. EFME:
Eficiencia mecánica externa; EF1: APV/VO2 siendo APV área del bucle presión-volumen; VO2: consumo miocárdico de
oxigeno; EF2: Corresponde al índice TS/APV, siendo TS trabajo sistólico. EP: Energía potencial. Ees: Elastancia ventricular;
Ea: Elastancia arterial; RPVFS: Relación Presión - Volumen de fin de sístole; RPVFD: Relación Presión - Volumen de fin de
diástole; PSF: Presión sistólica final; PDF: Presión diastólica final; VSF: Volumen sistólico final; VDF: Volumen diastólico
final.
Figura 2. Representación esquemática de la relación entre el consumo miocárdico de oxígeno (VmO2) y el área presión
volumen (APV). En el esquema se muestra la relación lineal que existe entre ambos. La ordenada en el origen
correspondiente a la relación de ambas variables corresponde al consumo de oxígeno para energía no mecánica.
29
2014
El APV se correlaciona linealmente con el VmO2 y la inversa de la pendiente del VmO2/APV
corresponde a la eficiencia contráctil o miofibrilar. La ordenada en el origen de la relación VmO2-APV
representa la transferencia del VmO2 a energía no mecánica empleada en el metabolismo basal (1/3) y
el acoplamiento excitación contracción (2/3), este último es proporcional a la contractilidad miocárdica
(Figura 2). Tanto el trabajo cardíaco externo y la eficiencia con la que lo realiza dependen de la carga y
del propio corazón. De esta forma, la eficiencia cardíaca real depende del acoplamiento ventrículoarterial, el cual permite analizar el desempeño ventricular teniendo en cuenta su interacción con el
sistema arterial. El estudio de dicha interacción en dominio temporal se realiza mediante el cociente de
la elastancia ventricular (Ees) y la elastancia arterial (Ea). La magnitud en que ambos sistemas
interactúan repercute en forma directa sobre el desempeño mecanoenergético ventricular. Es así que
cuando el cociente Ees/Ea es cercano a 2, la eficiencia mecánica externa es máxima (TS/VmO2). En
tanto que para un cociente en torno a 1, se jerarquiza el TS y la eficiencia del trabajo cardíaco con que
se realiza (TS/APV) (Burkhoff D., Sagawa K., 1986).
Aplicando este abordaje, Aghajani et al. evaluó la eficiencia mecanoergética ventricular en un
modelo animal de sepsis demostrando que existe un aumento del costo energético miocárdico no
mecánico, sin cambios en la eficiencia miofibrilar o contráctil en los animales a los que se les administró
endotoxina intravenosa (Aghajani E. et al., 2004). Hasta el momento actual no existen estudios que evalúen la
eficiencia y el desempeño mecanoenergético ventriculares en el shock séptico y su respuesta a un
protocolo de resucitación que incluya los 3 aspectos fisiopatológicos del mismo: resucitación con
fluidos, drogas vasopresoras e inotrópicos.
2 b-iii. Disfunción microcirculatoria.
La microcirculación corresponde al sector de pequeño vaso con un diámetro menor a 100μm.
Comprende arteriolas, capilares y vénulas. Además de células endoteliales, la microcirculación está
30
2014
formada por células de musculo liso (fundamentalmente arteriolas), glóbulos rojos, leucocitos y
plaquetas. Juega un rol fundamental en la llegada de oxígeno y nutrientes a los tejidos, así como
depuración de los residuos de su metabolismo. Modula además los fenómenos de inflamación y
coagulación. La mayoría de estas funciones están controladas por las células endoteliales, las cuales
regulan activamente el flujo sanguíneo local, adhesión celular, permeabilidad capilar y activación de la
coagulación. La estructura y función de la microcirculación es variable en los diferentes órganos, y la
densidad capilar está determinada fundamentalmente por los requerimientos metabólicos de cada
tejido. La regulación del flujo capilar está determinada por factores loco-regionales más que sistémicos
(Hernández G. et al., 2013).
Este control local es posible por la interacción de las células endoteliales que
regulan el tono arteriolar, a través de señales físicas y metabólicas, dentro de las cuales se destaca la
acción del ON.
Múltiples modelos experimentales han evidenciado que en la sepsis existe una reducción de la
densidad capilar asociada a una perfusión tisular heterogénea (Verdant C.L. et al., 2009; De Backer D.et al., 2011). Se
ha observado una concomitancia de capilares con ausencia de flujo, otros con flujo conservado y
además zonas en los que el flujo capilar se observa lento o intermitente. Estos cambios son muy
variables en corto tiempo, pudiendo alternarse las zonas de no flujo con aquellas de flujo mantenido.
Estos hallazgos fueron reproducidos en diferentes modelos animales de sepsis y posteriormente fueron
observados en pacientes con sepsis o shock séptico (De Backer D.et al., 2011; De Backer D. et al., 2002). Comparados
con voluntarios sanos y controles ingresados en UCI por otra causa, los pacientes con sepsis severa
muestran un descenso de la densidad capilar junto a un número incrementado de capilares con flujo
detenido o intermitente. Llamativamente estas alteraciones revierten con la administración local de
acetilcolina, lo que sugiere que la oclusión por microtrombos no es el mecanismo predominante. Los
cambios a nivel de la microcirculación pueden considerarse una de las causas primarias del cuadro de
DOM en la sepsis, o un mecanismo secundario fundamentalmente adaptativo a esta disfunción. Las
31
2014
alteraciones microcirculatorias en los pacientes sépticos se asocian a mayor índice de mortalidad
(De
Backer D.et al., 2011; De Backer D. et al., 2002).
Esta mortalidad aumentada se debe a falla circulatoria o más
tardíamente a falla orgánica múltiple
(Sakr Y.et al., 2004;Top A.P. et al., 2011).
Trzeciak y cols. observaron que la
mejoría precoz (3 horas) de la microcirculación sublingual como respuesta al tratamiento de
resucitación, se asociaba a una mejoría en la DOM y en el pronóstico a las 24horas (Trzeciak S. et al., 2008).
Muchos son los mecanismos patogénicos implicados en esta alteración, incluyendo disfunción
endotelial, desbalance de sustancias vasodilatadoras y vasoconstrictoras, alteraciones a nivel del
glicocalix así como en la interacción con células circulantes. Sin embargo, el problema radica en definir
cuál de ellos es el principal determinante en la disfunción microcirculatoria de la sepsis, y aún más
importante, como poder revertirlo (Ince C., 2005). Como ya fue mencionado previamente, múltiples estudios
evidenciaron la disfunción endotelial que ocurre en la sepsis a través de su sensibilidad disminuida a
las drogas vasoactivas (tanto vasoconstrictoras como vasodilatadoras). Sin embargo, esta disfunción
no es patrimonio de las grandes arterias, sino que se extiende hasta los lechos capilares. A esto se
agrega una alteración en la interacción entre el endotelio y las células circulantes (Marechal X. et al., 2008). La
activación de la cascada de la coagulación también cumple un papel destacado en la disfunción
microcirculatoria. Diversos trabajos mostraron la existencia de depósitos de fibrina en capilares de
animales sometidos a endotoxemia. Sin embargo, la formación de microtrombos no ha sido un hallazgo
frecuente en estos modelos
(De Backer D. et al., 2010).
Finalmente, las células circulantes también juegan su
papel. La adhesión y rodamiento leucocitario están aumentados en la sepsis, lo cual ocurre en los
capilares pero no a nivel venular
(CronerR.S.et al., 2006; Secor D.et al., 2010).
Estos fenómenos sumados al nivel
elevado de citoquinas proinflamatorias y factores procoagulantes contribuyen a un deterioro aun mayor
del flujo capilar y por consiguiente de la perfusión tisular. Se agrega además la disminución de la
capacidad de deformación de los glóbulos rojos, así como su adhesión al endotelio
Eichelbronner O. et al., 2000).
32
(Piagnerelli M. et al., 2003;
2014
De todos estos datos se desprende la gran heterogeneidad que caracteriza a la patogenia de la
disfunción microcirculatoria séptica. En igual sentido, también se ha intentado revertir esta alteración a
través de diversos mecanismos, en los que priman modificaciones de las variables
macrohemodinámicas, anticoagulantes y antiinflamatorios
(De Backer D.et al., 2011; Buchele G.L. et al., 2009).
Se han
estudiado los cambios microcirculatorios secundarios a cambios en la hemodinamia sistémica con el
uso de vasopresores, vasodilatadores, inotrópicos y aporte de fluidos. Los resultados fueron igual de
heterogéneos. Sin embargo, en ellos se evidencia de forma repetitiva que los cambios
microcirculatorios no necesariamente acompañan la mejoría hemodinámica independientemente del
tratamiento utilizado, y que la respuesta a los mismos es mejor cuando se inicia precozmente (Pottecher J.
et al., 2010; Ospina-Tascon G.et al., 2010; Jhanji S. et al., 2009; Dubin A. et al., 2009; De Backer D.et al., 2006; Boerma C. et al., 2010).
2 c. Alteraciones del metabolismo tisular en la sepsis.
La disfunción endotelial que acompaña a la sepsis impide una respuesta adecuada a los
cambios sistémicos en la disponibilidad tisular de O2 (DO2).La apertura de lechos vasculares que no
participan en el intercambio gaseoso determina la formación de Shunts micro-anatómicos a través de
los cuales la sangre oxigenada pasa desde las arteriolas a las vénulas sin aportar nutrientes a los
tejidos. Se producen además shunts funcionales debido al hiperflujo de capilares que perfunden áreas
con escasas demandas metabólicas, mientras se dejan de perfundir sectores con altos requerimientos
metabólicos. La consecuencia de estos trastornos es la denominada Disoxia tisular, que determina la
disociación entre la perfusión y las demandas tisulares (Angulo M.et al., 2011-a). Por otra parte, se ha descrito
la Hipoxia citopática secundaria a la disfunción celular, que impide una correcta utilización del O2
disponible. Existe evidencia significativa de la existencia de una disfunción mitocondrial en la
fisiopatología de la sepsis. Aún no está del todo claro si se trata de un factor causal o de un
epifenómeno. Sin embargo, la existencia de una alteración en la respiración mitocondrial abre un
33
2014
abanico de nuevas estrategias terapéuticas, considerando fundamentalmente la falla que se ha
encontrado hasta ahora en el uso de terapias inmunomoduladoras. Las mitocondrias pueden verse
afectadas por diversas razones: la hipoperfusión tisular secundaria al estado de shock y por
consiguiente la menor DO2 para la síntesis de ATP; la formación de especies reactivas derivadas del
O2 (EROs) que inhiben directamente la respiración mitocondrial además de lesionar estructuras
proteicas y lipídicas; las alteraciones hormonales presentes en la sepsis, tales como la disfunción
tiroidea, la cual afecta de forma directa la actividad mitocondrial; y finalmente la regulación en menos
de los genes de transcripción de proteínas mitocondriales. Esto fue reconocido por primera vez en
humanos voluntarios que recibieron endotoxina y posteriormente descrito en pacientes críticos. Es
interesante el planteo de Singer y cols. quienes sugieren que esta “disfunción” no sería necesariamente
una incapacidad mitocondrial para cumplir su función, sino que correspondería a una disminución
adaptativa de su actividad acorde a la menor DO2. Al igual que sucede con otros órganos, los autores
plantean un mecanismo de Hibernación celular, el cual sería inicialmente reversible dependiendo de la
severidad del insulto (Singer M., 2013).
La consecuencia metabólica de estos trastornos es que la capacidad de utilizar el O2 (Consumo
de O2: VO2) y por lo tanto su tasa de extracción (EO2) descienden, generando un aumento del
contenido venoso de O2 y una acidosis tisular por hiperlactatemia. Estos conceptos han sido de suma
importancia en el manejo de la sepsis, constituyendo la monitorización de la saturación venosa central
(SvO2) uno de los objetivos en el protocolo de resucitación descrito por Rivers en el 2001 (Rivers et al., 2001).
La cuantificación de lactato es una herramienta indispensable como parámetro de perfusión tisular
adecuada, y por consiguiente como guía de un tratamiento de resucitación exitoso. En este sentido, se
ha evidenciado que tanto el valor de lactato como su clearance en las primeras horas de tratamiento
del shock constituyen un factor pronóstico de mortalidad (Marty P.et al., 2013).
34
2014
2 d. Monitoreo hemodinámico y modelos experimentales.
Hasta la actualidad han sido utilizados múltiples modelos animales para reproducir tanto la
sepsis como el shock séptico. Estos modelos abarcan desde roedores hasta grandes animales como
cerdos, perros u ovejas. El cerdo ha sido utilizado en múltiples modelos animales debido a su similitud
anatómica y fisiológica con el humano
(Hughes H.C., 1986). El
corazón porcino es anatómicamente similar al
humano con la excepción de la existencia de una vena hemiácigos que drena la sangre del sector
intercostal hacia el seno coronario (Swindle M.M. et al, 1986). Más allá de esta diferencia anatómica, el sistema
coronario es comparable al humano en anatomía y funcionalidad (Bloor C.M. et al, 1992).
En lo que respecta a modelos experimentales de sepsis, se han descrito diversos métodos
entre los cuales se destacan la técnica de Ligadura y Punción Cecal (LPC) y la administración
intravenosa de Lipopolisacárido (LPS). Si bien el método por LPC genera una respuesta inflamatoria
más parecida a la encontrada en los pacientes que cursan una sepsis de origen peritoneal, su
traducción clínica es variable e implica mayores tiempos experimentales. Por otra parte, la
administración intravenosa rápida de LPS (en bolo) genera un pico de respuesta inflamatoria
hiperaguda y severa que ha sido reproducida tanto en modelos animales como en voluntarios sanos.
Esta respuesta y sus manifestaciones hemodinámicas pueden ser menos marcada con la
administración de la toxina en perfusión, asemejándose más al perfil hemodinámico de los pacientes
sépticos (Zanotti-Cavazzoni S., Goldfarb R.D., 2009).
El monitoreo hemodinámico constituye una herramienta indispensable en el manejo de los
pacientes críticos, fundamentalmente en los pacientes con shock. Permite conocer objetivamente el
patrón hemodinámico subyacente al estado de shock, y de esa forma optimizar su tratamiento. El GC
es considerado el eje de la monitorización hemodinámica, el conocimiento de su valor absoluto y su
adecuación a los requerimientos es esencial
(Quiroga C., 2010).
La cateterización de la arteria pulmonar a
través de un catéter balón Swan Ganz ha permitido no solo la monitorización continua de variables
35
2014
hemodinámicas, sino además profundizar en el conocimiento de los cambios generados en el
metabolismo tisular de oxígeno a través de la extracción de sangre venosa mixta desde la arteria
pulmonar
(Angulo M., 2011-a).
Con la colocación de este catéter obtenemos: cuantificación del GC por
termodilución, cuantificación de la presión en aurícula derecha, arteria pulmonar y presión de oclusión
de la arteria pulmonar (POAP) y, como ya mencionamos, medida de la saturación venosa mixta de
oxígeno
(Quiroga C., 2010).
La POAP puede estimar la precarga del ventrículo izquierdo aunque debe
considerarse la influencia de la presión positiva intratoráxica en los modelos animales sometidos a
asistencia ventilatoria mecánica. El abordaje a través del bucle P-V nos permite acercarnos al
desempeño miocárdico, no solo en lo que respecta a sus propiedades contráctiles intrínsecas, sino
además su correlación con parámetros metabólicos así como su funcionamiento acoplado, o no, con el
sistema arterial.
La microcirculación ha sido objeto de estudio frecuente en los últimos años, fundamentalmente
en la patología séptica. Tanto la técnica de Ortogonal Polarization Spectral (OPS) como la Sidestream
Dark Field (SDF) brindan imágenes obtenidas de la visualización de vasos tisulares superficiales
(menos de 3mm de profundidad). Estas imágenes se obtienen de la absorción de luz por parte de la
hemoglobina contenida en los glóbulos rojos circulantes. De esta forma pueden visualizarse y
cuantificarse no solo el número de capilares presentes, sino las características de flujo microvascular
que estos presentan (De Backer D. et al., 2007; De Backer D. et al., 2012). Desafortunadamente aún existen dificultades
técnicas no resueltas para la obtención de imágenes. Uno de los principales requisitos para obtener
una imagen adecuada, nítida y cuantificable es la estabilidad de la misma. Esto hace imposible, con las
posibilidades técnicas actuales, la evaluación de la microcirculación de órganos en movimiento, como
por ejemplo músculo cardiaco.
36
2014
3. HIPOTESIS.
La resucitación precoz mejora el trabajo sistólico y la eficiencia mecánica externa ventricular
así como la disfunción microcirculatoria desarrollada en el shock endotóxico.
4. OBJETIVOS.
4a. General:
Estudiar los mecanismos involucrados en la disfunción cardiovascular central y periférica a
través de un protocolo de resucitación precoz en un modelo porcino de shock endotóxico.
4b. Específicos:
Desarrollar un modelo animal de shock endotóxico y un protocolo de resucitación precoz
basado en la administración escalonada de expansores de volumen, vasopresores e inotrópicos.
Simultáneamente, se propone analizar los siguientes objetivos secundarios:
a- Cuantificar y analizar los cambios en la hemodinamia sistémica generados en este modelo,
profundizando en el estudio del comportamiento de la función sistólica y diastólica del ventrículo
izquierdo mediante el abordaje de la relación presión-volumen.
b- Cuantificar y analizar los cambios microcirculatorios.
c- Cuantificar y analizar los cambios en el metabolismo sistémico de oxígeno.
d- Cuantificar y analizar los cambios en la circulación coronaria, en el metabolismo miocárdico y en la
eficiencia mecanoenergética ventricular.
37
2014
5. MATERIALES Y METODOS.
5a. Estrategia de investigación.
Se realizó un estudio experimental en un modelo animal de shock endotóxico. Los animales
fueron randomizados en 3 grupos (n=8):
- Grupo control (LPS): Shock endotóxico sin tratamiento de resucitación hemodinámica.
- Grupo SHAM no séptico: instrumentación pero sin administración de endotoxina.
- Grupo ERP: Shock endotóxico más resucitación precoz.
A todos los animales se les realizó monitorización hemodinámica invasiva continua. Se
obtuvieron imágenes de microcirculación sublingual para estudio posterior de los cambios tanto
cuantitativos como cualitativos de la misma.
5b. Instrumentación.
Se utilizaron 25 cerdos hembra Duroc-Pampa de 20 a 30 Kg de peso. Los animales fueron
sedados previamente con Ketamina (LARJAN, VEINFAR I.C.S.A.) 5 mg/Kg intramuscular. Se indujo la
anestesia general con Tiopental (Novartis) 40mg/Kg i/v y Fentanilo (Lazar) 0.01mg/Kg i/v. La anestesia
y analgesia fue mantenida con infusión continua de Tiopental (5 mg/Kg/h) y Fentanilo (0.02mg/Kg/h).
Luego de la realización de anestesia local con lidocaína al 1% se aseguró la vía aérea artificial
mediante traqueostomía colocando una cánula con manguito presurizado. Se conecta inmediatamente
a un ventilador mecánico volumétrico (Hamilton Veolar, Suiza.) en ventilación asistida/controlada por
volumen. Se aseguró un volumen corriente de 8-10 mL/Kg, una presión de fin de espiración de 5
cmH2O y una fracción inspirada de oxígeno de 0.6. Se ajustó la ventilación según el análisis de gases
en sangre arterial con el objetivo de mantener normocapnia. Se cateterizaron ambas arterias y venas
38
2014
femorales. Se midió de forma continua presión arterial media (PAM) con catéter de estado sólido (Millar
model SPC-370, 7F, 120cm, MILLAR Instruments Inc. Houston, TX). Se colocó un catéter balón de
Swan Ganz para medición de presión de arteria pulmonar (PAP), presión capilar pulmonar (POAP),
medida de gasto cardíaco por termodilución y para extracción de sangre venosa mixta. El Índice
cardiaco (IC) fue estimado por el cociente del gasto cardiaco en función del peso. La presión venosa
central (PVC) fue monitorizada mediante la colocación de un catéter a nivel de vena yugular interna.
Posteriormente se realizó la esternotomía y cuna pericárdica, colocándose un oclusor vascular
rodeando la vena cava inferior (VCI) para producir cambios transitorios y controlados de la precarga. Se
realizaron oclusiones rápidas y transitorias (durante un máximo de 12 segundos) de la VCI con el
objetivo de calcular los índices de función sistólica y diastólica del VI. Se cateterizo el seno coronario
para extraer muestra de sangre a dicho nivel. De la vía arterial, pulmonar y venosas se obtuvieron
muestras para medida de gases en sangre, concentración de hemoglobina, saturación de hemoglobina,
glucosa y lactato (ABL 700 Series, Radiometer Copenhagen Blood Gas Analyzer). Se monitorizó flujo
coronario mediante colocación de sensor de flujo doppler en arteria coronaria descendente anterior
(ADA), (Flowprobe 2.5SB Transonic Systems Inc. Ithaca, NY). Se colocó un catéter de impedancia
presión-volumen de tipo pig-tail (Millar model SPC-551, 5F, 120 cm, 12 electrodes; Mikro-tip catéter,
MILLAR, Instruments, Inc., Houston, TX) en forma retrógrada desde la arteria carótida izquierda
posicionándolo en ventrículo izquierdo.
39
2014
5c. Protocolo Experimental:
El período total de estudio fue de 3 horas una vez finalizada la instrumentación, realizándose
registro horario de las siguientes variables:
1. Monitoreo hemodinámico invasivo sistémico, pulmonar y coronario.
2. Monitoreo de gases en sangre, lactato, glucosa y equilibrio ácido base.
3. Monitoreo de metabolismo miocárdico.
4. Monitoreo de la microcirculación por SDF con obtención de registros que fueron grabados y
analizados posteriormente.
Luego de un período de 30 minutos de estabilización, los animales fueron randomizados a un
grupo control (LPS); grupo SHAM y grupo ERP. Ver figura 3.
Todos los animales recibieron desde el inicio de la instrumentación un aporte basal de fluidos
con suero salino isotónico al 0.9%, a un ritmo de infusión de 200ml/h. El lipopolisacárido de E. coli
(Sigma Chemical, serotipo 0111:B4) se administró por vía venosa en perfusión durante 60 minutos a
una dosis de 0.1 mg/kg tanto en el grupo LPS como en el ERP. En el grupo ERP en forma
concomitante al inicio de la infusión de LPS, se administró por vía endovenosa un expansor plasmático
(Haemacell®, Libra) a una dosis fija de 250 ml/h. Posteriormente, y de forma escalonada como se
representa en la figura 2, a los 60 minutos (T60) se agregó Noradrenalina (vasopresor) a una dosis fija
de 0.1 ug/Kg/min (Levophed®, Hospira).A los 120 minutos (T120) se inició Dobutamina a una dosis de
10 ug/Kg/min (ION). Al final el experimento (T180) los animales fueron sacrificados con una sobredosis
de pentobarbital seguida de un bolo i/v de cloruro de potasio.
El protocolo experimental fue aprobado por la Comisión Honoraria de Experimentación Animal
(CHEA) para el manejo de los animales de laboratorio.
40
Figura 3. Esquema del diseño experimental empleado
41
2014
2014
5d. Adquisición de los datos:
Con el animal anestesiado, el catéter presión-volumen (P-V) se conectó al acondicionador de
señales (LEYCOM SIGMA 5DF, Zoetermeer, The Netherlands) para obtención de la señal de volumen
ventricular y a otra unidad de control (Control Unit model TC-510) para la obtención de la presión del VI.
Las presiones (VI, arterial y arteria pulmonar), y la señal de volumen ventricular son ingresados al
sistema de adquisición de señales digital (SAMAY 16MD). Las señales y el bucle P-V del VI son
visualizadas on-line mediante un software especialmente diseñado en nuestro laboratorio en sistema
operativo Windows ya utilizado en proyectos anteriores.
Se realizó monitoreo de la microcirculación mediante el SDF (Microscan®, MicroVision Medical,
Amsterdam, Netherlands), los cuales fueron obtenidos a nivel sublingual. Se tomaron las precauciones
pertinentes para lograr imágenes de buena calidad, estables y reproducibles (ajuste de foco, luz y
contraste). Luego de la remoción de saliva, se captaron 3 imágenes de al menos 10 segundos cada
una, descartando aquellas que presentaban artefactos por presión del tejido. Se almacenaron dichos
videos como archivos AVI para su análisis posterior.
5e. Análisis de los datos:
5e i. Parámetros Hemodinámicos, de la función y eficiencia ventricular:
A partir de los bucles P-V se cuantificaron los siguientes parámetros (Sagawa K. et al., 1988; Aghajani E. et al., 2004.):
1. El Trabajo mecánico sistólico (TS) como el área del bucle P-V, y el Área Presión- Volumen
(APV) como la suma del TS y la energía potencial (EP). El APV fue determinada como el área
bajo la línea de la relación presión volumen de fin de sístole y la relación presión volumen de fin
de diástole (Figura 1).
42
2014
2. Se utilizó como índice de contractilidad el Trabajo sistólico reclutable por precarga (TSRP),
a partir de la relación entre el TS y el VDF:
(
)
VDF constituye el volumen de fin de diástole, Vo el volumen correspondiente a la ordenada en
el origen, y TSRP a la pendiente de la relación. (Glower D.D.et al., 1985; Little W.C. et al., 1989)
3. Como parámetro de función ventricular diastólica activa se estimó la constante de tiempo tau
() a partir del método de caída exponencial de la PVI luego del pico negativo de la primer
derivada de la PVI (-dP/dtmin)
t

P  Po  e  Pb
La calidad del ajuste exponencial se cuantificó en cada condición mediante el coeficiente de
correlación. La función ventricular diastólica pasiva fue estimada mediante la constante de
rigidez (β) definida como
4. Analizamos el acoplamiento ventrículo arterial como el cociente entre la Elastancia
ventricular (Ees) y la Elastancia arterial (Ea): Ees/Ea. Siendo Ees = PSF/(VSF-Vo); Ea =
PSF/VS. (PSF= Presión sistólica final; VSF: Volumen sistólica final; Vo: Volumen
correspondiente a la ordenada en el origen; VS: Volumen sistólico)
5. Se estimaron las diferentes eficiencias por latido mediante las siguientes ecuaciones (Sagawa K.
et al, 1988):
(
43
)
(
(
2014
)
)
Para poder expresar las eficiencias sin dimensiones y en porcentajes, tanto el VmO 2 como el TS y el
AVA se convirtieron de unidades de mL O2 y mmHg.ml a unidades de energía, joule: 1ml O2= 20J;
1mmHg.ml= 1.33 x 10-4 J. Se estimó la resistencia vascular periférica (RVP) indexada como el cociente
entre la diferencia de la PAM y PVC y el IC. La resistencia vascular coronaria (RVC) fue estimada
mediante el cociente presión de perfusión coronaria:
FADA: Flujo en arteria descendente anterior.
ii. Parámetros Metabólicos (Angulo M. et al., 2011-a):
1. El Cálculo de la DO2 se realizó por la fórmula:
Siendo
[
]
(
)
2. El Consumo sistémico de O2 (VO2) fue estimado:
IC  (CaO2 – CvO2).
3. La extracción sistémica de O2 se calculó a través de la siguiente fórmula:
4. Para el estudio del metabolismo miocárdico, el contenido arterial de O2 (CaO2) fue obtenido de
sangre arterial periférica, mientras que el contenido venoso fue cuantificado a partir de una muestra
44
2014
obtenida del seno coronario (CscO2). El consumo miocárdico de O2 (VmO2) fue estimado a través del
producto de la diferencia arterio-venosa de O2 (Da-vO2) y el flujo ADA:
(
)
La Extracción miocárdica de O2:
5. El cálculo del Consumo miocárdico de Lactato así como el de Glucosa se realizó a través de la
diferencia entre los valores de sangre arterial con respecto al seno coronario, multiplicado por el FADA
(litros).
iii. Parámetros microcirculatorios:
Se midieron todos los videos almacenados, y el análisis fue realizado únicamente por dos
observadores de forma randomizada y sin conocer el grupo al que pertenecían. Para la cuantificación,
el campo a analizar fue dividido en cuatro cuadrantes. Esto permitió sistematizar la contabilización y
análisis posterior. Se midieron todas las variables en cada cuadrante, y los resultados de cada video
corresponden al promedio de los cuatro. Como se describió previamente, fueron obtenidos tres videos
en cada tiempo, por lo que el resultado final corresponde al promedio de los tres videos analizados. Las
variables medidas fueron (Boerma E.C. et al., 2005; Dubin et al., 2009):
1. VD (Densidad vascular). Número total de capilares por campo analizado.
2. MFI (Índice de Flujo Microvascular). A los capilares identificados se les adjudico un valor
correspondiente a la escala de flujo (0: flujo detenido; 1: flujo intermitente; 2: flujo lento; 3: flujo
normal). El MFI corresponde al promedio de flujo de cada video.
3. PPV (Porcentaje de vasos perfundidos). En el total de vasos cuantificados por campo, el
PPV corresponde al porcentaje de capilares que presentan flujo 2 y 3.
45
2014
4. HFI (Índice de heterogeneidad capilar). Corresponde al valor obtenido a partir de la
ecuación: HFI: (Flujo máximo – Flujo mínimo)/Flujo medio.
5f. Análisis Estadístico:
Las variables de resumen se expresan como valores medios  DE. Luego de comprobar la
distribución normal de las variables, las comparaciones intragrupos se realizaron por Test de T
pareados. La comparación entre los tres grupos en cada tiempo (T0 y T180) fue realizada por análisis
de varianza. Se considera significativo un valor de p<0.05. Los cálculos estadísticos se realizaron con
SPSS 15.0.
46
2014
6. RESULTADOS.
6 a. Desarrollo del modelo experimental.
Esta tesis de Maestría comenzó a desarrollarse en el Departamento de Fisiopatología en el
contexto de un proyecto de investigación denominado “Sepsis y Disfunción multiorgánica. Resucitación
precoz guiada por objetivos y terapias coadyuvantes” financiado por el Programa de Desarrollo
Tecnológico (PDT 92/19). A través de este proyecto se logró obtener un modelo reproducible de shock
séptico por inyección de endotoxina de E.Coli en cerdos anestesiados así como la puesta a punto de
todas las técnicas de monitoreo hemodinámico y microcirculatorio.
El tamaño de estos animales (20-25 Kg de peso) permitió la utilización de catéteres de
monitoreo hemodinámico invasivo con la adquisición de medidas continuas así como la extracción
frecuente y repetida de muestras de sangre, lo cual sería imposible en un modelo de pequeño animal.
Su similitud en parámetros no solo fisiológicos sino anatómicos
(Hughes H.C., 1986),
permitió que la
instrumentación y el monitoreo invasivo pudiera realizarse con catéteres similares a los utilizados en
humanos. El cerdo cuenta con una variante anatómica en la circulación coronaria que es la
desembocadura de la circulación venosa intercostal en el seno coronario. No consideramos este hecho
como una interferencia en nuestros resultados, primero porque en nuestro modelo los animales están
anestesiados, curarizados y sometidos a ventilación mecánica, por lo que el consumo de oxigeno
muscular a este nivel debería ser mínimo; y por otra parte, esto se genera en todos los animales por lo
que los tres grupos continúan siendo comparables.
El monitoreo estuvo dirigido al gasto cardíaco y sus determinantes, pero con el objetivo de
profundizar en la mecánica ventricular a través del análisis del bucle presión – volumen. Se
cuantificaron frecuencia cardiaca, volumen diastólico final como representante de la precarga
ventricular, las RVP como parámetros de poscarga y en cuanto a la contractilidad del ventrículo
izquierdo se utilizó el Trabajo sistólico reclutable por precarga, basándonos en los conceptos
47
desarrollados por Glower y Little hace tres décadas atrás
2014
(Glower D.D.et al., 1985; Little W.C. et al., 1989).
El TSRP
constituye un índice poco sensible pero especifico de la contractilidad ventricular. La relación entre el
TS y el VDF integra información obtenida a lo largo de todo el ciclo cardiaco, permitiendo una
observación más acertada de los cambios en la contractilidad miocárdica luego de una maniobra de
oclusión de la vena cava.
Una vez finalizada la instrumentación, se dejó estabilizar al animal durante 30 minutos, antes
de iniciar el protocolo experimental propiamente dicho. Se realizó un aporte basal de solución salina
para reponer las pérdidas generadas durante la instrumentación a tórax abierto. Se realizaron una serie
de experimentos piloto con el objetivo de definir la dosis adecuada de LPS que permitiera generar una
repercusión hemodinámica significativa, pero con la menor tasa de mortalidad posible. Esto se obtuvo
ajustando la dosis de endotoxina y su forma de administración en perfusión continua, logrando una
respuesta hemodinámica similar a la que podemos identificar en la práctica clínica (Zanotti-Cavazzoni S., Goldfarb
R.D., 2009).
Una vez finalizada su administración, se comienza el control horario de las variables
hemodinámicas y metabólicas ya descritas. El protocolo experimental finalizo en T180 debido a dos
razones fundamentales, la primera de ellas es la alta mortalidad en el grupo no resucitado (LPS) luego
de los 180 minutos y en segundo lugar, sólo al final de los experimentos se completa la resucitación
propuesta con dosis plenas de volumen, inotrópicos y drogas vasoactivas (Fig. 3). Por esto último, es
que a pesar de la monitorización horaria de todas las variables se realizó el análisis estadístico
utilizando únicamente los datos iniciales (T0) y finales (T180) de la experimentación.
En lo que respecta al protocolo de resucitación elegido, nos basamos en las drogas utilizadas y
recomendadas para la resucitación en el shock séptico
(Dellinger R.P. et al., 2013; Rieppi G., Villalba F., 2010.).
La
elección de administrar vasopresores e inotrópicos a dosis fijas permitió reducir la variabilidad
intragrupo (ERP). Además, la microcirculación no necesariamente acompaña los cambios en la
hemodinamia, fundamentalmente con valores de PAM mayores a 60 mmHg o con dosis crecientes de
48
2014
vasopresores. (Ospina-Tascon G.et al., 2010; Jhanji S. et al., 2009; Dubin A.et al., 2009; De Backer D.et al., 2006). Por último, someter a
los animales a dosis de vasopresores mayores podría perjudicar el modelo por sumatoria de efectos no
deseados.
Finalmente, la evaluación de la microcirculación sistémica se realizó a través de la observación
a nivel sublingual, tomando en cuenta la existencia de una correlación entre ésta y la correspondiente
al territorio esplácnico (Verdant C.L., 2009).
6 b. Hemodinamia sistémica.
Como se muestra en la Tabla 2, las cifras de PAM descendieron significativamente (p<0.05)
tanto en el grupo LPS como en el ERP, pero al final del experimento las cifras de PAM del ERP fueron
superiores que las del grupo no resucitado (p<0.05). No se observaron cambios en las cifras de PAM
en el grupo SHAM. PVC y POAP no presentaron diferencias a lo largo del experimento así como
tampoco si comparamos los diferentes grupos. La resucitación precoz aumentó significativamente la
frecuencia cardíaca desde 100±24 a 157±21 lpm (p<0.05). No se observaron diferencias en los otros
grupos a lo largo del experimento.
La administración de endotoxina determinó una caída del IC desde 88±32 hasta
47±24ml/min/Kg en el grupo LPS. Sin embargo, en el grupo resucitado se observó un aumento de esta
variable desde 69±21 hasta 96±37ml/Kg (p<0.05). Este valor fue significativamente superior al
encontrado en el grupo no resucitado (p<0.05). No se observaron cambios en el grupo SHAM.
Las RVS disminuyeron en comparación con los valores basales (T0) en los dos grupos
sépticos, pero la diferencia fue estadísticamente significativa solo en el grupo ERP (p<0.05). El grupo
SHAM llego al final del experimento con cifras de RVS superiores a los otros dos grupos (p<0.05).
49
2014
Variables
Tiempo
Grupo LPS (n=9)
Grupo ERP (n=8)
Grupo SHAM (n=8)
PAM
T0
89 ± 19
86 ± 22
86 ± 18
(mm Hg)
T180
35 ± 17*
58 ± 11*§
84 ± 12 §
PVC
T0
7.2 ± 3.7
4.8 ± 2.8
5.1 ± 2.1
(mm Hg)
T180
7.0 ± 2.6
7.1 ± 2.3
6.9 ± 2.1
POAP
T0
6.0 ± 2.8
5.3 ± 2.4
5.5 ± 4.5
(mm Hg)
T180
6.6 ± 2.9
6.9 ± 3.4
6.5 ± 4.0
FC
T0
97 ± 18
100 ± 24
98 ± 19
(lpm)
T180
106 ± 40
157 ± 21*§
95 ± 25
IC
T0
88 ± 32
69 ± 21
65 ± 17
(mL/min/kg)
T180
47 ± 24*
96 ± 37*‡
67 ± 27
IRVS
T0
170 ±101
171 ± 51
218 ± 97
(dyn.s/cm5)/kg
T180
110 ± 68
79 ± 22*
191 ± 79§
Tabla 2. Hemodinamia sistémica. Grupo LPS: Lipopolisacárido de E. coli; Grupo ERP: LPS + Protocolo de resucitación
precoz; Grupo SHAM: solo reposición basal. PAM: Presión arterial media; PVC: Presión Venosa Central; POAP: Presión de
oclusión de la arteria pulmonar; FC: Frecuencia cardiaca; IC: Índice cardiaco; IRVS: Índice de resistencias vasculares
sistémicas. Los valores son expresados como media ±DE. * p <0.05 comparado con valores basales (T0); ‡ p <0.05
comparado con grupo LPS; § p <0.05 comparado con los otros dos grupos.
En la figura 4 se muestra un registro representativo de un cerdo del grupo LPS, observándose
la hipotensión arterial característica en ausencia de una caída del FADA y con una reducción del
volumen ventricular izquierdo.
50
2014
Figura 4. Registro representativo de un cerdo LPS. FADA: flujo de la arteria coronaria descendente anterior; PAo, PAP y
PVI: presiones aórtica, arterial pulmonar y ventricular izquierda, respectivamente; VVI: volumen ventricular izquierdo.
51
2014
6c. Comportamiento de la función sistólica y diastólica del ventrículo izquierdo mediante el
abordaje de la relación presión-volumen.
Los resultados están representados en la Figura 5 y Tabla 3. El VDF disminuyó de forma
significativa en el grupo LPS desde 35±8 a 23±4ml (p<0.05). Por otra parte, en el grupo resucitado se
observó un descenso hacia el final del experimento pero que no constituyó una diferencia significativa
(33±10 en T0 a 28±4 en T180). El grupo SHAM no mostró diferencias significativas a lo largo del
experimento así como tampoco en comparación con los otros grupos.
Figura 5. Cambios en la precarga, trabajo sistólico y contractilidad del Ventrículo izquierdo. Grupo LPS (Barras blancas),
Grupo ERP (Barras grises), y Grupo Sham (Barras negras). T0: Basal; T180: Valores finales (media ±DE). TS: Trabajo
sistólico; VDF: Volumen diastólico final; TSRP: Trabajo sistólico reclutable por precarga. * p<0.05 comparado con valores
basales (T0); ‡ p<0.05 comparado con grupo LPS; § p<0.05 comparado con los otros dos grupos.
52
2014
Variables
Tiempo
Grupo LPS (n=9)
Grupo ERP (n=8)
Grupo SHAM (n=8)
TSRP
T0
61 ± 12
50.5 ± 12
59 ± 11
(mm Hg)
T180
40 ± 12*§
69 ± 17
66 ± 18
TS
T0
1891± 491
1670 ± 557
1435 ± 539
(mmHg.ml)
T180
635 ± 415*§
1037 ± 245*
1430 ± 476
APV
T0
3670 ± 1300
3255 ± 1347
3023 ± 1250
(mm Hg.ml)
T180
1275 ± 594*
1624 ± 203*
3225 ± 1017‡
Potencia  103
T0
189 ± 63
162 ± 53
139 ± 53
(mm Hg.L/min)
T180
73 ± 58*
163 ± 44 ‡
134 ± 61
Tau
T0
29 ± 8
25 ± 6
30 ± 6
(mseg)
T180
40 ± 12*
27 ± 9 ‡
29 ± 9
Beta
T0
0.11 ± 0.1
0.09 ± 0.03
0.19 ± 0.09
(ml-1)
T180
0.29 ± 0.2*
0.11 ± 0.04
0.21 ± 0.06
Ees
T0
3.7 ± 1.1
3.8 ± 2.8
3.7 ± 1.4
(mm Hg/ml)
T180
2.9 ± 1.1
5.0 ± 2.3 ‡
3.4 ± 1.4
Ea
T0
5.8 ± 1.9
5.6 ± 2.3
5.7 ± 2.0
(mm Hg/ml)
T180
6.3 ± 2.1
4.8 ± 0.9
5.9 ± 1.5
T0
0.8 ± 0.2
0.6 ± 0.2
0.85 ± 0.1
T180
0.5 ± 0.1 §
1.1 ± 0.5*
0.8 ± 0.2
Ees/Ea
Tabla 3. Función ventricular izquierda y acoplamiento ventrículo-arterial. Grupo LPS: Lipopolisacárido de E. coli; Grupo
ERP: LPS + Protocolo de resucitación precoz; Grupo SHAM: solo reposición basal. TSRP: Trabajo sistólico reclutable por
precarga; TS: Trabajo sistólico; APV: Área Presión-Volumen; Ea: Elastancia arterial; Ees: Elastancia ventricular. * p<0.05
comparado con valores basales (T0); ‡ p<0.05 comparado con grupo LPS; § p<0.05 comparado con los otros dos grupos.
El TS disminuyó en ambos grupos (p<0.05). Sin embargo, el descenso fue relativamente menor
en el grupo resucitado cuando lo comparamos con el grupo LPS (34% vs 62%; p<0.05).
La función sistólica evaluada a través de la fracción de eyección del ventrículo izquierdo (FeVI)
no mostró diferencias entre los tres grupos al comienzo del protocolo experimental (55±10% grupo
53
2014
LPS, 58±8% grupo ERP, 59±8% grupo SHAM). Al final del mismo (T180) no existieron diferencias
entre los grupos LPS y ERP (38±15%, 55±13% respectivamente), mientras que el valor de FeVI del
grupo LPS fue inferior al SHAM (57±9%, p<0.05). No hubo diferencias entre el grupo SHAM y el
resucitado.
Como se muestra en la tabla 3, se observó una disminución significativa de la contractilidad
cardíaca luego de la administración de endotoxina en el grupo LPS. Este valor fue significativamente
menor si lo comparamos con los otros dos grupos (T180), p<0.05. En la figura 6 se representa el bucle
P-V durante la maniobra de precarga y el cálculo del TSRP de un animal LPS.
Figura 6. Bucle presión-volumen ventricular izquierdo (VI) representativo durante la oclusión de la vena cava inferior en un
cerdo LPS en T0 (A) y T180 (C). Representación gráfica del trabajo sistólico reclutable por precarga (TSRP) en T0 (B) y
T180 (D) del mismo animal. PVI y VVI: presión y volumen VI, respectivamente; VDF: volumen diastólico final.
54
2014
El APV disminuyó luego del shock tanto en el grupo LPS como en el ERP, llegando a cifras
inferiores con respecto al SHAM (p<0.05). No se observaron diferencias entre ellos. La potencia
descendió en el grupo LPS (p<0.05), mientras que en el grupo tratado el valor se mantuvo incambiado.
Al final del experimento la potencia del grupo no tratado fue significativamente inferior que la de grupo
ERP. Con respecto a las variables de función diastólica, el índice Tau aumentó en el grupo no
resucitado con respecto a su valor inicial (p<0.05), no llegando a ser significativa la diferencia en
comparación a los otros dos grupos (p=0.06). En igual sentido, la constante β también aumentó en los
animales LPS (p<0.05), sin mostrar diferencias con respecto a los otros dos grupos (p=0.06).
En cuanto al acoplamiento ventrículo-arterial se observa que el grupo LPS presentó una mayor
caída de la Ees respecto de la Ea (con la consecuente caída de Ees/Ea), siendo significativamente
menor que los valores del grupo SHAM y ERP. El grupo ERP presentó una mejoría significativa del
acoplamiento ventrículo-arterial comparado con T0 y el grupo LPS (Tabla 3, Figura 7).
Figura 7. Bucles P-V representativos con sus respectivas elastancias de un cerdo LPS (izquierda) y otro ERP (derecha)
observando los cambios entre el T0 y T180. Ees y Ea: elastancia ventricular y arterial, respectivamente.
55
2014
6 d. Cambios microcirculatorios.
Los cambios observados en la microcirculación están representados en la Figura 8. El MFI
disminuyó significativamente desde 2.7±0.3 a 1.1±0.6 hacia el final del experimento en el grupo LPS
(p<0.05). Este último valor fue significativamente menor comparado con los otros dos grupos en T180
(p<0.05). El descenso del MFI en el grupo resucitado no fue significativo, mientras que en el grupo
SHAM se mantuvo estable. La heterogeneidad se vio incrementada desde 0.1±0.1 y 0.2±0.1 hasta
1.1±0.4 y 0.5±0.3 en los grupos LPS y ERP respectivamente (p<0.05). No se constataron cambios en
el HFI en el grupo SHAM. La densidad vascular descendió en el grupo ERP al final del experimento,
35.6±9.5 a 23.1±5.1 (p<0.05). No se encontraron diferencias al compararlo con los otros dos grupos. El
PPV descendió desde 93.8±5 a 47.3±23 en el grupo LPS (p<0.05). No se observaron cambios
significativos a lo largo del experimento en los animales resucitados. En el grupo SHAM el PPV
aumento de 92.4±2.9% en T0 a 96.9±2.3% en T180 (p<0.05).
Cuando todos los datos se analizan de forma conjunta, se observa una relación bifásica entre
el MFI y la PAM. Esta relación muestra una relativa independencia de la PAM cuando esta supera los
60 mmHg, mientras que la caída de ambos parámetros es casi proporcional por debajo de este límite
(Fig. 9).
En las Figuras 10 a y b, se muestran imágenes obtenidas de los videos de la microcirculación
sublingual en el grupo ERP y LPS respectivamente.
56
2014
Figura 8. Resultados de los cambios producidos en la microcirculación. MFI: Índice de Flujo Microvascular; MVD: Densidad
vascular media; HFI: Índice de heterogeneidad capilar; PPV: Porcentaje de vasos perfundidos (capilares con flujo 2 o 3). *
p<0.05 comparado con valores basales (T0); ‡ p <0.05 comparado con grupo LPS; § p <0.05 comparado con los otros dos
grupos.
Figura 9. Correlación entre presión arterial media (PAM,
mmHg) y el Índice de flujo microvascular (MFI) en los
diferentes grupos en T0 y T180. Se encontró una
correlación significativa entre la PAM y el MFI de los
grupos ERP y LPS. No se encontró correlación en el grupo
SHAM.
57
2014
Figura 10 a. Videos de la microcirculacion sublingual correspondiente a una animal del Grupo ERP, en T0 (izquierda) y
T180 (derecha).
Figura 10 b. Videos de la microcirculacion sublingual correspondiente a una animal del Grupo LPS, en T0 (izquierda) y
T180 (derecha).
58
2014
6 e. Cambios en el metabolismo sistémico de oxígeno.
Los resultados correspondientes se muestran en la Tabla 4. El índice de disponibilidad
sistémica de O2 (IDO2) se mantuvo estable en el grupo SHAM, descendió significativamente en el
grupo LPS, mientras que se incrementó en el grupo resucitado desde un valor de 11.5±2.8 mL/min/Kg
hasta 13.6±3.7mL/min/Kg hacia el final del experimento (p<0.05). Este valor en el grupo ERP fue
superior al encontrado en los animales no resucitados si los comparamos en T180 (p<0.05).
Variables
Tiempo
Grupo LPS (n=9)
Grupo ERP (n=8)
Grupo SHAM (n=8)
IDO2
T0
13.1 ±5.7
11.5 ± 2.8
10.2 ± 3.4
(mL/min/kg)
T180
6.6 ± 3.9*
13.6 ± 3.7*‡
10.6 ± 4.5
IVO2
T0
5.8 ± 1.5
6.7 ± 1.6
5.2 ± 2.7
(mL/min/kg)
T180
3.8 ± 1.7
6.1 ± 2.1
5.6 ± 2.4
ERO2
T0
55 ± 10
59 ± 6
52 ± 13
(%)
T180
65 ± 13*
45 ± 9*‡
54 ± 6
Lactato
T0
1.3 ± 0.4
1.4 ± 0.6
1.4 ± 0.6
(mmoL/L)
T180
5.1 ± 2.4*
4.1 ± 2.7*
1.1 ± 0.3 §
SvO2
T0
49 ± 8
42 ± 7
49 ± 13
(%)
T180
34 ± 14*
55 ± 9*‡
47 ± 9
Tabla 4. Metabolismo sistémico de oxígeno. Grupo LPS: Lipopolisacárido de E. coli; Grupo ERP: LPS + Protocolo de
resucitación precoz; Grupo SHAM: solo reposición basal. IDO2: Índice de disponibilidad sistémica de O2; IVO2: Índice de
consumo sistémico de O2; ERO2: Extracción sistémica de O2; Lactato: Lactato arterial; SvO2: Saturación venosa mixta de
O2. Los valores son expresados como media ±DE. * p <0.05 comparado con valores basales (T0); ‡ p <0.05 comparado con
grupo LPS; § p <0.05 comparado con los otros dos grupos.
Si bien existió una tendencia al descenso del índice de consumo de oxígeno en el grupo no
resucitado, no existieron diferencias significativas entre los grupos. En cuanto al índice de extracción de
oxigeno (IEO2) se vio incrementado en el grupo LPS (p<0.05) mientras que en el ERP el IEO2
59
2014
descendió significativamente (p<0.05). La SvO2 disminuyo en los animales no resucitados. Por otra
parte, en el grupo ERP se observó un incremento desde 42±7 a 55±9% (p<0.05). No se observaron
cambios significativos en el grupo SHAM.
La concentración plasmática del Lactato fue similar en los tres grupos en T0 y permanecieron
estables en el grupo SHAM. Sin embargo, en los grupos sometidos a shock endotóxico (LPS vs ERP)
hubo un aumento significativo del mismo sin diferencias entre ambos grupos al final del experimento.
6 f. Comportamiento de la circulación coronaria, metabolismo miocárdico y eficiencia
mecanoenergética.
En la Tabla 5 se muestran los datos resumidos de la hemodinamia coronaria y metabolismo
miocárdico de O2. En los animales ERP se observó un incremento del FADA con respecto a su valor
inicial y en comparación con los otros dos grupos en T180 (p<0.05). Las RVC disminuyeron en los
grupos sometidos a shock endotóxico (p<0.05) sin diferencias entre ellos, siendo ambos menores que
las RVC del grupo SHAM (p<0.05). El porcentaje del gasto cardiaco que corresponde al FADA aumento
tanto en el grupo LPS como en el ERP (p<0.05), pero sin diferencias entre ellos. Ambos llegaron a
porcentajes significativamente superiores que el grupo SHAM (p<0.05). La PPC por su parte se redujo
en los grupos LPS y ERP (p<0.05), siendo el valor significativamente inferior en el no tratado (p<0.05).
Con respecto al metabolismo miocárdico de oxígeno, en concomitancia con los cambios del
FADA, la DmO2 aumentó significativamente en el grupo tratado (p<0.05). El VmO2 se mantuvo sin
cambios; mientras que la EmO2 disminuyo en los animales ERP (Tabla 5). Si bien el VmO2/latido fue
subestimado al no medir el flujo coronario total (solo FADA), éste no presentó modificaciones
significativas en ninguno de los 3 grupos (LPS: 0.27±0.08 vs 0.17±0.08 J; ERP: 0.3±0.1 vs 0.23±0.1 J
and SHAM: 0.23±0.1 vs 0.24±0.1 J).
60
2014
No existieron cambios en los grupos, ni diferencias entre ellos en el valor del consumo de
lactato ni glucosa. Si bien no fueron diferencias estadísticamente significativas entre los grupos, los DE
en este caso fueron muy elevados.
Variables
Tiempo
Grupo LPS (n=8)
Grupo ERP (n=8)
Grupo SHAM (n=8)
FADA
T0
16 ± 5
13 ± 6
11 ± 7
(mL/min)
T180
18 ± 13
31 ± 13*§
10 ± 5
DmO2
T0
242 ± 108
210 ± 87
190 ± 125
(mL/min)
T180
253 ± 186
421 ± 167*§
162 ± 60
VmO2
T0
137 ± 81
127 ± 64
110 ± 59
(mL/min)
T180
101 ± 82
159 ± 63
104 ± 43
EmO2
T0
57 ± 11
59 ± 15
58 ± 11
(%)
T180
47 ± 20
41 ± 18*
59 ± 10§
RVC
T0
6±2
7± 2
9.4 ± 5
(mmHg/mL/min)
T180
2 ± 1*
2 ± 1*
8 ± 2§
FADA/GC
T0
0.8± 0.2
1± 0.4
0.8± 0.4
(%)
T180
1.7 ± 1.3
1.4 ± 0.6*
0.8 ± 0.3§
PPC
T0
85 ± 21
81 ± 21
90 ± 17
(mmHg)
T180
31 ± 19*
51 ± 10*‡
77 ± 7§
Vm Lactato
T0
3± 6
2± 4
2± 4
(μmoL/min)
T180
1.2 ± 10
3±7
1±3
Vm Glucosa
T0
0.07± 0.1
0.08± 0.1
0.09± 0.12
(mmoL/min)
T180
0.04± 0.07
0.1 ± 0.13
0.07 ± 0.09
Tabla 5. Hemodinamia coronaria y metabolismo miocárdico. Grupo LPS: Lipopolisacárido de E. coli; Grupo ERP: LPS +
Protocolo de resucitación precoz; Grupo SHAM: solo reposición basal. FADA: Flujo de arteria descendente anterior; DmO 2:
Disponibilidad miocárdica de oxigeno; VmO2: Consumo miocárdico de oxigeno; EmO2: Extracción miocárdica de oxigeno;
RVC: Resistencias vasculares coronarias; GC: Gasto cardiaco; PPC: Presión de perfusión coronaria; Vm Lactato: Consumo
miocárdico de lactato, Vm Glucosa: Consumo miocárdico de glucosa. * p<0.05 comparado con valores basales (T0); ‡
p<0.05 comparado con grupo LPS; § p<0.05 comparado con los otros dos grupos.
61
2014
La eficiencia del trabajo cardíaco (TS/APV) en T180 fue significativamente mayor en el grupo
ERP comparado con LPS y SHAM (64±14% ERP, 42±12% LPS, 47±5% SHAM). En el gráfico de la
figura 11 se observa que el grupo no reanimado (LPS) mostró una caída porcentual de todas las
eficiencias significativamente mayor que los otros 2 grupos. No se calcularon los valores absolutos de
la eficiencia mecánica externa (TS/VmO2), ni de la eficiencia de conversión (APV/VmO2) debido a que
el valor del VmO2 están subestimado por haber registrado únicamente el FADA.
Figura 11. Gráficos de barras correspondientes a las variaciones en los tres índices de eficiencia miocárdica. Grupo LPS:
Lipopolisacárido de E. coli; Grupo ERP: LPS + Protocolo de resucitación precoz; Grupo SHAM: solo reposición basal.
APV/VmO2: Índice correspondiente a la conversión miocárdica; TS/APV: Índice de eficiencia mecánica; TS/VmO 2: Índice de
eficiencia mecanoenergética; APV: área presión – volumen, VO2: consumo miocárdico de oxígeno, TS: Trabajo sistólico.*
p<0.05 comparado con valores basales (T0).
La figura 12 muestra los cambios de la eficiencia del trabajo cardíaco (TS/APV) en función del
acoplamiento ventrículoarterial (Ees/Ea) en cada grupo experimental. Se destaca la presencia de un
62
2014
corrimiento hacia abajo y a la izquierda en el grupo LPS, mientras que el grupo ERP presentó un
corrimiento en sentido opuesto.
Figura 12. Relación entre la eficiencia de trabajo cardíaco (TS/APV) y el acoplamiento ventrículoarterial (Ees/Ea). Ees y Ea:
elastancia ventricular y arterial, respectivamente; TS: trabajo sistólico; APV: área presión volumen.
63
2014
7. DISCUSIÓN.
Hemos logrado reproducir un modelo de shock endotóxico el cual, si bien reproduce hallazgos
experimentales publicados previamente de forma aislada, nos permitió un abordaje profundo y
simultáneo de las alteraciones cardiovasculares del shock endotóxico. Más aun, hemos logrado
profundizar en el estudio de la mecánica y eficiencia ventricular, lo cual constituyen datos originales en
esta área.
7 a. Hemodinamia y metabolismo sistémicos.
A través del protocolo de resucitación, se lograron mejorar los principales determinantes del IC
y se pusieron en evidencia los dos patrones clásicos de shock que caracterizan a esta patología. En
primera instancia, cuando se desarrolla el shock endotóxico y no se aplica tratamiento (Grupo LPS), a
la caída del IC se le asocia una depresión de la contractilidad miocárdica e hipovolemia, evidenciado
por la morfología de los bucles P-V (Ver Figuras 6 y 7). La asociación de una reducción de las RVS
determina hipotensión arterial e hipoperfusión tisular, a la que se agregan alteraciones de la
microcirculación coincidentes con hallazgos previamente publicados
2002; Ince C., 2005).
(Hernández G.et al., 2013; De Backer D. et al.,
La SvO2 descendida y el ascenso del lactato arterial constituyen consecuencias
metabólicas esperadas para esta situación de shock. Por otra parte, la instauración del protocolo de
resucitación precoz preservó los índices de contractilidad miocárdica, así como la precarga ventricular
cuantificada a través del VDF. La frecuencia cardiaca aumentó significativamente con respecto a los
valores iniciales, mientras que las RVS descendieron sin mostrar una diferencia estadísticamente
significativa con el grupo LPS. Esto determinó un aumento del IC, no solo en comparación con el grupo
no resucitado, sino con respecto a las cifras basales, determinando un estado hiperdinámico que cursa
característicamente con gasto cardiaco elevado. En la respuesta metabólica sistémica del grupo ERP
observamos, al igual que con el grupo LPS, modificaciones acordes a lo esperado para una situación
64
2014
de GC incrementado. La disponibilidad tisular aumenta por encima del valor basal, con un consumo
preservado, y por lo tanto un porcentaje de extracción del oxígeno disponible descendido.
Si analizamos de forma independiente los determinantes del gasto cardiaco, la ausencia de
cambios significativos en el VDF obliga a pensar que su aumento en el grupo resucitado no se debió a
un aumento de la precarga. La caída de las RVS y la consiguiente reducción de la poscarga fue un
factor favorecedor en su incremento. La frecuencia cardiaca se vio incrementada con el tratamiento,
probablemente como respuesta al estímulo cronotrópico de la Dobutamina, y puede considerarse sin
duda uno de los responsables del IC aumentado. Quizás los niveles de taquicardia sinusal alcanzados
puedan explicar también la ausencia de incremento en el VDF, limitando el llenado al reducir el tiempo
diastólico. Finalmente, el determinante a considerar es la contractilidad miocárdica. Si consideramos la
FeVI, ésta no mostro diferencias en los grupos con shock endotóxico. Descendió en el grupo LPS con
respecto al SHAM, mientras que preservó su valor en el grupo ERP. Sin embargo, si evaluamos la
contractilidad a través del TSRP se observa una reducción en el grupo LPS, mientras que se preservó
en el grupo sometido al tratamiento de resucitación. Esto por sí solo, no explicaría los valores de GC
por encima del valor basal en los animales ERP. Es importante destacar, que en el grupo ERP el TSRP
mostró un ascenso no significativo en T180.
Resulta interesante valorar la correlación entre los cambios en la FeVI y el IC. La accesibilidad
de la ecocardiografía en las UCIs hace de ésta una herramienta útil y de uso diario, fundamentalmente
en lo que respecta a la evaluación hemodinámica de los pacientes. Uno de los índices más
comúnmente utilizados para evaluar la función ventricular continúa siendo la FeVI. En nuestro modelo,
el valor de FeVI acompañó el descenso del IC en el grupo LPS, sin embargo en el grupo resucitado no
se correlacionó con las cifras elevadas del IC. Esto es importante mencionarlo, ya que como se ha
desarrollado en el marco teórico, la FeVI continúa siendo un marcador pronóstico en la sepsis. Si bien
no existieron diferencias significativas en los dos grupos sometidos a shock endotóxico, en T180 del
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2014
grupo LPS se evidencio una tendencia a la reducción de este parámetro. De todas formas, y
asumiendo su mantenimiento sin diferencias significativas, apoya la evidencia de que la ausencia de
una FeVI disminuida no descarta la existencia de Disfunción Miocárdica Séptica (DMS) (Bouhemad B., 2008).
Un tema recurrente en las UCIs, es el diagnóstico del estado del volumen circulante eficaz en
los pacientes internados, es decir, la existencia o no de hipovolemia. Durante mucho tiempo se utilizó la
PVC y la POAP para guiar el manejo de volumen en el paciente crítico, considerando a estas presiones
como indicadores del VDF
(Vignolo G., Mila R., 2010).
Sin embargo, autores como Kumar et al. sugieren que
ninguno de estos parámetros predice de forma confiable el volumen del llenado ventricular, la
performance ventricular ni la respuesta a la precarga
(Kumar et al., 2004).
Asimismo se han utilizado otros
elementos como la SvO2 cuyo descenso se interpreta como un aumento de la extracción periférica
secundaria a la disminución de la disponibilidad tisular (en ausencia de hipoxemia)
2011-b).
(Angulo M. et al, 2011-a y
En nuestro modelo, en un animal sometido a presiones positivas de vía aérea por la asistencia
ventilatoria, los valores de PVC siempre estuvieron en el rango de la normalidad (por debajo de
10mmHg), al igual que la POAP que en ninguno de los grupos supero los 7 mmHg. Si consideramos el
grupo LPS en el que el IC disminuyó, al igual que la DO2, la SvO2 mostro como ya mencionamos, una
reducción esperable secundaria al aumento de la tasa de extracción. Si bien en el protocolo
experimental se realizó un aporte basal con suero fisiológico en vistas a reponer posibles pérdidas, no
podemos descartar la existencia mantenida de hipovolemia real y relativa por aumento de la
capacitancia venosa. De hecho, el VDF desciende aunque no existan diferencias entre los grupos.
Objetivamente este perfil hemodinámico no se distingue al encontrado en una situación de shock
hipovolémico. Por otra parte, si consideramos el grupo ERP, al que además del aporte basal se le
administraron expansores de volumen, cursa con IC elevado, pero los valores de POAP y PVC no se
diferencian del anterior. En este sentido, coincidimos con las conclusiones del grupo de Kumar, dado
que ninguno de los parámetros fue de utilidad para distinguir los dos perfiles hemodinámicos. Si bien su
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2014
evaluación no estaba dentro de los objetivos de este trabajo, existen índices dinámicos que han
mostrado una mejor correlación con el estado de precarga (Quiroga C., 2010).
7 b. Función ventricular.
La disfunción miocárdica intrínseca es una de las características en la sepsis, cuya importancia
radica en contribuir a la alta mortalidad de los pacientes con hipotensión refractaria y colapso
cardiovascular. Resulta de una combinación de la disfunción tanto sistólica como diastólica. Diversos
trabajos han demostrado la existencia de una dilatación ventricular en la sepsis, con aumento del
volumen diastólico final
(Hunter J.D., Doddi M. 2010).
Sin embargo, la correlación de estos hallazgos con el
pronóstico de los pacientes es aún controvertido. Kumar y col han reportado que la dilatación del VI
puede representar un mecanismo de adaptación compensador durante la sepsis y que la pérdida de la
distensibilidad ventricular podría afectar el rendimiento ventricular y determinar el aumento de la tasa
de mortalidad
(Kumar A., 2001).
La depresión miocárdica ha sido reportada en pacientes sépticos y en
modelos animales endotoxémicos y sépticos
(Herbertson M.J., 1995; Davani E.Y., 2006).
El mecanismo de la
depresión miocárdica documentada en la sepsis es secundaria a los mediadores inflamatorios
circulantes derivados de los tejidos tales como el factor de necrosis tumoral, IL-1 y el óxido nítrico (Hunter
J.D., Doddi M., 2010).
La evaluación de la contractilidad cardíaca en el shock séptico resulta difícil debido a los
cambios concomitantes de la precarga y poscarga. En ese sentido el TSRP es un índice de alta
sensibilidad y especificidad de contractilidad, independiente de los cambios de carga
(Glower D.D., 1985).
Utilizando este índice, se demostró una caída significativa de la contractilidad cardíaca luego de la
administración de endotoxina, la cual se recupera con la resucitación precoz. Si bien la reposición con
fluídos preserva el valor de la precarga, el aumento del TSRP refleja una mejoría intrínseca de la
contractilidad ventricular en el grupo ERP.
La prolongación significativa de la constante de tiempo ventricular en el grupo LPS refleja una
afectación de la relajación del VI. Una relajación incompleta y prolongada puede determinar un
67
2014
aumento de la PDFVI, lo que al sumarse a la disminución de la distensibilidad del VI (dado por un
aumento significativo de la constante beta), afecta severamente el llenado ventricular (Barraud D., 2007; Zile M.,
2004).
Esta severa disfunción diastólica, junto con la hipovolemia determina una severa disminución de la
precarga evidenciada por la caída del VDF del VI. Estos datos concuerdan con los hallados por Barraud
y col. en conejos endotoxémicos
(Barraud D., 2007).
Los animales del grupo ERP preservan los valores de
tau y beta, corrigiendo la disfunción diastólica activa y pasiva secundaria a la endotoxemia. A pesar de
la hipodiastolía temporal secundaria al aumento de la frecuencia cardíaca, el acortamiento
concomitante de tau y beta, permitió recuperar el llenado ventricular. Se ha demostrado que los
agonistas adrenérgicos actúan a nivel miocárdico estimulando la adenilato ciclasa lo que aumenta los
niveles del AMPc y la protein kinasa A. Ésta a su vez determina por un lado el aumento del Ca+
intracelular durante la sístole mejorando la contractilidad y aumentando la recaptación de Ca+ al retículo
sarcoplásmico (de forma de mantener la concentración de calcio intracelular bajo durante la diástole)
(Barraud D., 2007).
Probablemente la aplicación precoz de un protocolo de resucitación que incluya los 3 pilares
del tratamiento (reposición, vasopresores e inotrópicos) podría explicar dicha mejoría. En ese sentido
existe evidencia tanto a nivel experimental como clínica acerca de los efectos beneficiosos sobre la
mortalidad de la aplicación de un protocolo precoz de reanimación, tanto en lo que refiere a
fluidoterapia como al uso de vasopresores (Sennoun N., 2007; Beck V., 2014). Asimismo, la terapia precoz guiada
por objetivos descrita por Rivers y col. ha demostrado tener una significativa modulación de mediadores
pro y anti-inflamatorios, así como de la coagulación y apoptosis. Dicha modulación determinaría
diferentes patrones o fenotipos de biomarcadores secundarios al tipo de reanimación, existiendo una
significativa asociación entre el patrón temporal de los biomarcadores, la severidad de la hipoxia tisular,
la presencia y severidad de la DOM y la mortalidad (Rivers E.P., 2007).
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2014
7 c. Microcirculación y perfusión tisular.
Si continuamos el análisis a lo largo del sistema vascular debemos analizar los cambios en la
microcirculación. En el grupo LPS la microcirculación mostró un deterioro acorde a lo esperable y a los
datos publicados en diferentes modelos de sepsis o endotoxemia, tanto clínicos como experimentales
(Hernández G., 2013; Ince C., 2005).
Si bien no hubo una caída en la densidad de vasos, la proporción de vasos
perfundidos fue menor, con un flujo medio descendido y más heterogéneo. Si correlacionamos estos
hallazgos con los cambios en el metabolismo sistémico, el resultado inevitable es un deterioro en la
cantidad y calidad de la perfusión tisular, que se refleja en un metabolismo anaerobio con valores de
lactatemia significativamente incrementados. Por otra parte, el patrón hiperdinámico descrito en la
circulación sistémica no se traslada en igual medida a la microcirculación. En el grupo ERP se observó
una reducción de la densidad capilar con respecto al valor basal pero sin diferencias con los otros
grupos al final del experimento. Esto no se acompaña de una menor perfusión, ya que el porcentaje de
capilares funcionantes se mantuvo preservada. Una de las explicaciones posibles es que la mayor
reposición de volumen que tuvieron estos animales, asociado a la disfunción endotelial que caracteriza
a esta patología haya determinado una traslocación de líquido con el consiguiente edema intersticial. El
índice de flujo medio se mantuvo preservado, pero con una heterogeneidad superior a la basal.
Llamativamente, observamos que la hiperdinamia de la circulación sistémica no se traslada a la
microcirculación. Es interesante evaluar la respuesta del flujo microvascular en relación a la PAM
(Fig.9). Al correlacionar los valores de MFI de los tres grupos, con las cifras de PAM observamos una
relación bifásica, cuyo punto de corte se encuentra en 60mmHg. Por debajo de esa cifra, la caída de la
PAM se acompaña de forma casi directa con una reducción del flujo capilar. Sin embargo, valores de
PAM por encima de este punto no necesariamente determina un aumento proporcional del MFI. Estos
hallazgos son concordantes con los resultados del grupo de trabajo de Dubin A. (2009) quienes
demostraron que no existe una correlación directa entre la macrohemodinamia y la microcirculación.
69
2014
Sin embargo, es importante destacar que esta falta de correlación directa se evidencia con cifras de
presión de perfusión por encima del “rango de normalidad”, en las que las resistencias capilares
regulan su flujo de acuerdo a las necesidades metabólicas, independientemente de que se incremente
el gasto o la presión arterial sistémica. Por otra parte, en circunstancias patológicas con caída de la
presión de perfusión, el flujo microvascular no puede evitar su descenso secundario a la menor
disponibilidad de flujo sanguíneo. En el shock endotóxico se agregan las alteraciones propias de la
microvasculatura en las que a pesar de que con el tratamiento de resucitación se preserva el flujo, éste
es más heterogéneo y por lo tanto la calidad de la perfusión se ve alterada.
Si analizamos la perfusión tisular a través de los productos de su metabolismo, nos
encontramos que las cifras de lactatemia del grupo ERP se incrementaron en igual medida que en el
grupo LPS. Como mencionamos previamente, en la sepsis ha sido descrito el Sindrome de distres
microcirculatorio y mitocondrial. Este engloba las alteraciones no solo microcirculatorias, sino la
disfunción celular intrínseca en la utilización del oxígeno disponible.
(Angulo M., 2011-b)
Es lógico suponer
que la explicación de los valores de lactato incrementados se deba a una disfunción agregada a nivel
tisular, propia de la patogenia del shock endotóxico, quizás mediada por stress nitro-oxidativo, y que no
responde únicamente al deterioro hemodinámico. En este sentido, en las etapas iniciales del proyecto
de maestría, se obtuvieron muestras de tejido miocárdico para evaluar la respiración mitocondrial al
inicio y al final del protocolo experimental. Las biopsias miocárdicas destinadas al estudio de la función
mitocondrial se obtuvieron en el momento T0 y T180, almacenándose en Medio de Respiración
Mitocondrial a -80°C.La respiración mitocondrial se analizó midiendo el consumo de oxígeno de las
fracciones mitocondriales a través de electrodo de Clark utilizando un equipo Oxigraph 2K, Oroboros®
Instruments Gmbh, Innsbruck, Austria
(Cassina P. et al., 2008).
El equipo se calibró con buffer de respiración
mitocondrial (BRM) burbujeado con aire a 37ºC, (21% O2 en el aire; [O2] =260 µM disuelto en buffer).
Los resultados se adquirieron y procesaron mediante software DatLab4, versión 4.3 (Oroboros®
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2014
Instruments Gmbh, Innsbruck, Austria). Obtenida una línea basal estable se realizó evaluación sucesiva
de los cambios del consumo de oxígeno al proporcionar sustratos de complejo I (Glutamato/Malato) y
complejo II (Succinato). Las medidas se realizaron durante 2 min en BRM, en un volumen final de 2.2
mL. El complejo I se midió en presencia de 2.5 mM de glutamato/malato, complejo II en presencia de 5
mM de succinato. En algunos experimentos se utilizó rotenona y antimicina A como inhibidores de cada
complejo, respectivamente. Al valor estable de consumo de oxígeno (pendiente) que se alcanza tras la
adición de glutamato/malato primero y succinato más tarde se les denomina estado 4 de la respiración.
Para evaluar el estado de acople mitocondrial, se agregaron 180 µM de ADP a los respectivos
estudios de consumo de oxígeno en estado 4. Si la adición de ADP provoca un aumento de la
pendiente pasamos a estado 3 o energizado de la respiración mitocondrial. Es decir, el aporte de ADP
permite disipar el gradiente de protones con formación de ATP y H 2O y las mitocondrias acopladas
aumentan el consumo de oxígeno (cambio en la pendiente de estado 4 a estado 3). Para determinar el
grado de acoplamiento mitocondrial, se midió la relación del control respiratorio (RCR) = estado
3/estado 4 en presencia de glutamato/malato y succinato como forma de evaluar la funcionalidad
mitocondrial del complejo I y II respectivamente.
En los análisis realizados, observamos en algunos animales sépticos una disminución del RCR
al final del protocolo experimental (Ver Apéndice.) La información que se presenta es muy preliminar ya
que se requiere completar las series de estudio para los diferentes grupos antes de poder sacar
conclusiones definitivas. Con estos estudios se completaría la evaluación de la disfunción celularmitocondrial en el tejido miocárdico durante los estados de shock endotóxico, tema que aún continua
siendo objeto de debate. (Estos avances se realizaron en colaboración con la Dra. Adriana Casina del
Dpto. de Bioquímica de la Facultad de Medicina, U de la R).
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2014
7 d. Circulación coronaria y metabolismo miocárdico.
El aumento del GC del grupo resucitado se acompañó de un incremento en igual sentido del
flujo coronario, cuantificado como un aumento en la arteria descendente anterior (FADA). Este
incremento no corresponde únicamente al aumento del gasto sistémico, sino que existe un mayor
porcentaje del mismo destinado a la perfusión coronaria. Si bien el principal determinante del flujo
coronario es el consumo miocárdico de O2, éste presentó un aumento no significativo, por lo que podría
deberse a la caída de las resistencias coronarias (RVC) que permiten una mayor llegada de flujo a este
sistema. Llamativamente, la circulación coronaria no sigue los cambios sistémicos en el grupo LPS. Los
hallazgos en el grupo resucitado podrían considerarse esperados para la situación hiperdinámica de la
circulación sistémica. Sin embargo, en el grupo LPS, la circulación coronaria mostró la autonomía
suficiente como para preservar el FADA y el porcentaje del gasto cardiaco destinado a perfundir la
masa miocárdica. Esto también podría explicarse por la caída de las RVC, que no mostraron
diferencias con respecto al grupo ERP, pero ambas fueron significativamente menores que los valores
del grupo SHAM. Esto demuestra que aún en condiciones de shock severo, existió una redistribución
del gasto cardiaco priorizando la perfusión de órganos vitales como el corazón.
No existieron variaciones significativas en el consumo de lactato ni de glucosa como sustrato
energético en ninguno de los grupos. Estos resultados están de acuerdo con Aghajani y col ya que no
encontraron diferencias en el consumo de glucosa, ácidos grasos libres y lactato en los animales
sépticos, aunque sí obtuvo un aumento de la tasa de oxidación del lactato
(Aghajani E., 2004).
Por el
contrario, un estudio realizado en pacientes con shock séptico, reportó que mientras que el consumo
miocárdico de glucosa, ácidos grasos libres y cuerpos cetónicos disminuyó, el consumo de lactato
aumentó significativamente (Dhainaut J.F., 1987).
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2014
7 e. Mecánica cardíaca, acoplamiento ventrículoarterial y eficiencia mecánica
El abordaje P-V brinda una herramienta excelente con la cual estudiar la compleja relación
entre la mecánica cardíaca, energética y eficiencias. El cociente Ees/Ea (AVA) es un determinante
importante de la energética cardíaca (Chantler P.D., 2008). El TS desarrollado por el VI y el VmO2 del VI para
desarrollar el TS varía con las condiciones de carga impuestas al VI y su estado contráctil (Suga H., 1990).
Burkhoff y Sagawa han demostrado que la óptima interacción entre el sistema arterial y el ventricular se
logra con una relación Ees/Ea de reposo entre 0.8-1.7, debido a que permite un óptimo balance entre la
eficacia mecánica y la eficiencia energética
(Burkhoff D., Sagawa K., 1986).
La máxima eficiencia energética
(TS/VmO2) se logra en torno a un valor de 2, en tanto que la máxima eficiencia mecánica (TS/APV) se
alcanza con valores en torno a 1. Es interesante destacar que dicho valores se preservan a través de la
evolución de los mamíferos.
Se confirmó un valor en torno al 50% de la eficiencia del trabajo cardíaco (TS/APV) en T0 para
los 3 grupos, similar a los valores publicados por otros autores en diferentes mamíferos, incluyendo el
ser humano
(Nozawa T., 1988; Aghajani E., 2004; Knaapen P., 2007).
No obstante, es de destacar los valores
relativamente bajos del cociente Ees/Ea de reposo en todos los grupos, que podría depender de las
condiciones de tórax abierto empleado.
El desarrollo de shock endotóxico en nuestro modelo animal determinó una reducción
significativa del APV así como del TS, este último significativamente menor al TS del grupo ERP en
T180. Teniendo en cuenta que el VmO2 latido no presentó cambios significativos en ningún grupo
experimental, ello se asoció con una caída porcentual de las eficiencias significativamente mayor en el
grupo LPS respecto a los grupos ERP y SHAM. Este restablecimiento de la eficiencia
mecanoenergética del grupo ERP (especialmente la eficiencia del trabajo cardíaco: TS/APV), estaría
vinculado a la optimización del acoplamiento VA dado por un cociente Ees/Ea en T180 de 1.1±0.5. Ello
explica un corrimiento hacia arriba y a la derecha de la correlación entre el TS/APV y el cociente
73
2014
Ees/Ea, en contraste con el grupo LPS no reanimado que agrava su acoplamiento, asociando un
corrimiento hacia abajo y a la izquierda de dicha correlación. Aghajani E. et al. (2004) estudió la
eficiencia mecano-energética del ventrículo izquierdo en un modelo porcino de sepsis inducida por la
inyección i/v de E.Coli.
(Aghajani E., 2004)
El grupo de animales que desarrolló sepsis mantuvo valores de
GC similares al control, con PAM > 85 mm Hg. El TS disminuyó en los animales sépticos, pero sin
evidencias de caída de la contractilidad (TSRP). A diferencia de lo realizado por Aghajani, en nuestro
modelo la existencia de shock si determinó una disfunción ventricular, con disminución de la capacidad
contráctil, que se evitó con el uso de drogas inotrópicas. Si bien en ambos casos existió una
disminución del TS la disfunción contráctil intrínseca solo se evidenció asociada al shock. En cuanto a
la eficiencia de conversión y la eficiencia mecánica externa, presentaron una caída significativa con una
preservación de la eficiencia del trabajo cardíaco. Ello se asoció con un aumento del oxígeno
consumido en relación al trabajo realizado secundario al aumento de la energía no mecánica empleada
en el acoplamiento de excitación-contracción. Es decir a un aumento de la ordenada en el origen, sin
cambios en la pendiente de la relación VmO2 latido-APV (figura 13). Nuestras observaciones en el
grupo no resucitado son concordantes, ya que si bien la contractilidad se redujo, la relación del TS/APV
presentó una caída no significativa con una reducción de las eficiencias de conversión y mecánica
externa, pero a expensas de un costo energético superior. No obstante, en los animales que fueron
reanimados (ERP) el ventrículo izquierdo presentó una recuperación de las eficiencias, especialmente
de la eficiencia del trabajo cardíaco externo. Teniendo en cuenta que los agonistas adrenérgicos
(dobutamina y noradrenalina) aumentan el consumo de energía no mecánico por aumento de la
contractilidad (aumento de VmO2 secundario al acoplamiento EC, con corrimiento hacia arriba de la
ordenada en el origen) (Chung N., 1991;
Takaoka H., 1993; Yamakawa H., 1996),
la mejoría de la eficiencia debería ser
secundaria a una caída de la pendiente VmO2-APV (aumento de la eficiencia de conversión) (figura
13).
74
2014
Figura 13. Esquema de los posibles cambios de los componentes del VmO2 en función del área presión-volumen en el
grupo endotoxémico (LPS) y el grupo reanimado (ERP).
En condiciones fisiológicas, la producción oxidativa de ATP está acoplada con el consumo de
O2 mitocondrial, lo que permite utilizar al VmO2 como un índice útil del "turnover" de ATP y la actividad
metabólica del corazón. Se ha demostrado en diferentes enfermedades (cardiomiopatía diabética,
hipertiroidismo, cardiomiopatía dilatada, etc) que el desacople entre la producción oxidativa de ATP y el
consumo de O2 mitocondrial estaría en la base de una caída de la eficiencia cardíaca
2008).
(Bugger H., Abel E.D.,
El aumento de la oxidación de ácidos grasos libres (AGL) podría estar en la base de un aumento
de la producción mitocondrial de EROs, resultando en una activación de las proteínas desacopladoras
que conducen a un aumento del consumo de O 2 con una reducción de la síntesis de ATP. A la vez la
propia utilización de AGL como sustrato energético contribuiría al aumento del consumo de O 2. El
déficit en la producción de ATP impide un aumento del trabajo cardíaco o aún podría reducir el mismo a
pesar de un aumento de consumo de O2, resultando en una reducción de la eficacia cardíaca (Bugger H.,
Abel E.D., 2008).
75
2014
Si bien no se obtuvieron datos concluyentes acerca de la respiración mitocondrial, el análisis
preliminar de los metabolitos de fosfato de alta energía del tejido miocárdico ventricular izquierdo al
finalizar el experimento (T180), permitirían afirmar que la reanimación precoz (ERP) determinó un
aumento de la producción de nucleótidos de adenosina, con aumento del consumo de ATP que explica
el aumento de la concentración de AMP y la reducción de la carga energética (Figura 14). Ello podría
explicar junto con la mejoría del acoplamiento VA, la recuperación de la eficiencia mecanoenergética
del VI en el grupo ERP (Hurtado J., 2009).
Figura 14. Gráfico de barras que muestra la diferencia de la carga energética y de los nucleótidos de adenosina del tejido
miocárdico ventricular izquierdo en el grupo LPS y ERP
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2014
7 f. Limitaciones del trabajo.
Como todo trabajo experimental en un modelo animal, los resultados no son directamente
extrapolables a la práctica clínica diaria. Si bien en nuestro modelo elegimos un protocolo de
administración escalonada de expansores plasmáticos y drogas vasoactivas, esto fue realizado con el
objetivo de hacer los grupos más homogéneos y comparables. El tratamiento del shock en las UCIs
lógicamente no sigue estas premisas, sino que las dosis son variables en función de objetivos
hemodinámicos y/o metabólicos así como de la respuesta individual. En el grupo ERP la dosis de
vasopresores utilizada permitió, en función de los objetivos de nuestro trabajo, lograr cambios en el IC
que nos permitieron posteriormente analizar las repercusiones a lo largo del sistema cardiovascular.
Sin embargo, no somos ajenos al hecho de que las cifras de PAM alcanzadas no superaron los 60
mmHg, por lo que no podemos descartar que con cifras mayores de PAM se pudiera obtener una
mejoría sustancial en la microcirculación o diferencias en las cifras de lactatemia a los 180 minutos. Por
otra parte, también es probable que dosis superiores de drogas no determinaran cambios significativos
en los resultados.
La cuantificación de los parámetros metabólicos miocárdicos pudo haberse ajustado por el
peso miocárdico. Al no haberse registrado el peso de la masa miocárdica, los índices fueron ajustados
en función del peso de cada animal.
El estudio está limitado a 180 minutos no pudiendo a partir de este modelo anticipar, si en
plazos de tiempo superior, se hubieran podido obtener mejores efectos del protocolo de resucitación.
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2014
8. CONCLUSIONES.
La administración de endotoxina i/v en cerdos generó un estado de shock endotoxémico, con
perfil hipodinámico signado fundamentalmente por la caída del Índice Cardiaco. Este se acompañó de
alteraciones microcirculatorias (caída del MFI y el PPV con aumento de la HFI) y alteraciones
metabólicas evidenciadas por aumento del lactato sistémico luego de 180 minutos de shock. A pesar
de estas alteraciones sistémicas, el flujo coronario y la disponibilidad miocárdica de oxigeno se
mantuvieron preservadas, lo que se asoció con una significativa disfunción sisto-diastólica del VI y una
caída de la eficiencia desde el punto de vista energético, secundario a un desacople ventrículo-arterial.
Por otra parte, los animales sometidos al protocolo de resucitación precoz mostraron un shock
con perfil claramente hiperdinámico, caracterizado por un índice cardíaco elevado y resistencias
vasculares descendidas. Los cambios metabólicos reflejaron un aumento de la disponibilidad tisular de
oxígeno, a pesar de lo cual el valor de lactato arterial fue igual de elevado que en el grupo no
resucitado, evidenciado la persistencia del disturbio metabólico. El flujo microvascular se mantuvo, pero
a expensas de una heterogeneidad mayor. En cuanto a la función ventricular, el tratamiento de
resucitación permitió preservar la contractilidad y mejorar la disfunción diastólica secundaria a la
endotoxina. Ello se asoció con una optimización del acoplamiento ventrículo-arterial y una recuperación
de la eficiencia mecánica, con un probable aumento de la producción de nucleótidos de alta energía sin
incrementar el consumo de oxígeno.
En función de estos resultados y de la hipótesis planteada al inicio de esta tesis, consideramos
que el protocolo de resucitación precoz mejoró la eficiencia ventricular, mientras que evito un daño
mayor a nivel microcirculatorio. Sin embargo, este comportamiento no fue suficiente para impedir el
desarrollo de alteraciones metabólicas. Debemos profundizar en el estudio de los mecanismos del daño
orgánico, fundamentalmente en la disfunción mitocondrial, para indagar nuevas claves que puedan
78
2014
acercarnos al desarrollo de mejores estrategias terapéuticas en una patología que continua mostrando
cifras inaceptablemente elevadas de mortalidad.
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Imagen 1. Instrumentación, cuna pericárdica.
Imagen 2. Maniobra de oclusión de vena cava.
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Imagen 3. Curvas de respiración mitocondrial obtenidas de biopsias de miocardio al inicio y al final del
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Resumen - Departamento de Fisiopatología

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