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Fisiopatología de la circulación

extracorpórea

Derechos reservados, Copyright © 2004Instituto Nacional de Cardiología Ignacio Chávez

Archivos de Cardiología de México

SuplementoSupplement 2 Abril-Junio

April-June 2 0 0 4VolumenVolume 7 4

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S505

MG Vol. 74, Supl. 2, 60 Aniversario/Abril-Junio 2004:S505-S508

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a cirugía cardíaca provoca una respuestainflamatoria vigorosa, la cual tiene impli-caciones clínicas importantes. En el repor-

te de la base de datos nacional de la Sociedad deCirujanos Torácicos, 20% (22,000 pacientes) depacientes de bajo riesgo desarrollaron complica-ciones postoperatorias. La incidencia de fallamultiorgánica seguida a la circulación extracor-pórea (CEC) fue de 11%, con una tasa de morta-lidad de 41%. La falla multiorgánica adquiridaes el mejor predictor de mortalidad en los pa-cientes de cirugía cardíaca quienes requierenventilación mecánica postoperatoria prolongada.Los factores que influencian la incidencia, seve-ridad y la mejoría clínica de la respuesta infla-matoria no están bien entendidos. Tres perspec-tivas por separado contribuyen a nuestro enten-dimiento de la asociación entre la respuesta in-flamatoria y la secuela clínica adversa.Primera. La interacción compleja de molécu-las humorales proinflamatorias o antiinflama-torias puede influenciar la presentación clíni-ca y el curso del síndrome de respuesta infla-matorio sistémico, donde el balance de las ci-

Fisiopatología de la circulación extracorpóreaFrancisco Javier Molina Méndez*

* Jefe del Departamento de Anestesiología Cardiovascular.

Correspondencia: Dr. Francisco Javier Molina Méndez. Instituto Nacional de Cardiología “Ignacio Chávez”. (INCICH, Juan Badiano No.1 Col. Sección XVI, Tlalpan 14080 México, D.F.).

tocinas (proinflamatorias antiinflamatorias)determinan el curso clínico después de cirugíacardíaca.Segunda. Un escenario múltiple puede ser vis-to, donde serias secuelas se desarrollan des-pués de cirugía cardíaca como resultado deeventos adversos, como infección o hipoper-fusión orgánica.Tercera. Ha sido sugerido que existe una ideaequivocada acerca de la respuesta inflamatoria.El estado proinflamatorio, el síndrome de res-puesta inflamatorio sistémico puede ser sólo unaspecto de una respuesta multifacética. La in-munosupresión generalizada inducida por la cir-culación extracorpórea puede jugar un rol im-portante en el desarrollo de complicaciones in-fecciosas. En forma acumulativa, esas respues-tas representan el atentado del cuerpo a reesta-blecer la homeostasis y puede clínicamente ma-nifestarse como proinflamatoria predominante(síndrome de respuesta inflamatoria sistémica),antiinflamatoria (síndrome de respuesta antiin-flamatoria compensatoria), o una respuesta mix-ta intermedia.

Resumen

La falla multiorgánica subsecuente a la circula-ción extracorpórea es un significativo predictorde muerte y tiene como causas principales a unestado inflamatorio sistémico, a infección y a lahipoperfusión orgánica. El estado inflamatorioguarda estrecha relación con la producción decitocinas las que pueden ser contrarrestadas conanestésicos volátiles, con opioides y con com-puestos adenílicos.

Summary

PATHOPHYSIOLOGY OF EXTRACORPOREOUS

CIRCULATION

Multiorganic failure subsequent to extracorpore-ous circulation is a significant predictor of deathand has as causes systemic inflammatory con-dition, infection, and organic hipoperfusion. In-flammatory condition is closely related to the pro-duction of cytokines which can be counteractedwith volatile anesthesics opioids and with ade-nylic-derived drugs.

Palabras clave: Circulación extracorpórea e inflamación. Citocinas. Anestésicos volátiles.Key words: Extracorporeous circulation. Inflammation. Cytokines. Volatile anesthesics.

MG FJ Molina Méndez

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Fisiopatología de la respuestainflamatoria a la cirugía cardíacaFactores que activan la respuesta inflamatoria:Activadores no específicos de la respuesta infla-matoria incluyen trauma quirúrgico, pérdida san-guínea o transfusión, e hipotermia. La CEC pue-de específicamente activar la respuesta inflama-toria vía respuesta a tres mecanismos distintos(Fig. 1). Un mecanismo que involucra directamen-te “activación de contacto” del sistema inmuneseguido a la exposición de la sangre a superficiesextrañas de los circuitos de la CEC. Un segundomecanismo involucra el daño isquemia-reperfu-sión al cerebro, corazón, pulmones, riñones e hí-gado como resultado del pinzamiento aórtico. Larestauración de la perfusión al liberar el pinza-miento aórtico es asociado con la activación delos índices de la respuesta inflamatoria.La endotoxemia puede indirectamente activar lacascada inflamatoria. La hipoperfusión esplác-nica, un hallazgo común durante y después de laCEC, puede dañar la barrera mucosa, llevando atranslocación de endotoxinas intestinales. Laconcentración de endotoxinas sistémicas corre-laciona estrechamente con el grado de disfun-ción cardiovascular seguido a la CEC. Sin em-bargo, la importancia de endotoxinas en estimu-lar la respuesta inflamatoria en cirugía cardíacapermanece en debate. En realidad, las endotoxi-nas pueden ser un contaminante de los líquidos,como la cardioplejía, cebado de la CEC que ru-tinariamente son usadas en la cirugía cardíaca.Existe un estudio que examina la incidencia ytiempo de hipoperfusión esplácnica (medicióndel PH intramucoso), permeabilidad intestinal yendotoxemia, durante la CEC no se encontró aso-ciación entre acidosis de la mucosa y su endo-toxemia o permeabilidad intestinal.La circulación extracorpórea ha sido comparadaal síndrome inflamatorio sistémico. La activa-ción del complemento, reacciones en fase agu-da, activación de neutrófilos, sobre-regulaciónde moléculas de adhesión, cambios en la activa-ción de neutrófilos pueden todos contribuir a lacompleja vasodilatación y a disfunción sistémi-ca multiorgánica. Múltiples mediadores son tam-bién potencialmente responsables como parte deesta respuesta inflamatoria. Las manifestacionesclínicas son complejas e incluyen alteracionescomo sangrado, isquemia/reperfusión, infección,disfunción del sistema multiorgánico, incluyen-do disfunción del sistema nervioso central. Laactivación de la coagulación ocurre con el daño

tisular durante la cirugía y progresa cuando lainterfase sanguínea con superficies no endotelia-les de los circuitos de perfusión se lleva a cabo,llevando a trombosis y reacciones de defensa queson responsables de la morbilidad asociada concirugía de corazón abierto. La circulación extra-corpórea (CEC) requiere heparina, siendo ésta unanticoagulante no ideal ya que requiere un co-factor antitrombina III para su actividad, tenien-do un margen muy limitado de actividad.El complemento es activado durante la circula-ción extracorpórea, reperfusión de tejidos isqué-micos, y neutralización de heparina con prota-mina. La exposición de sangre a superficies ex-trañas resulta en un contacto directo de activa-ción de la cascada del complemento, predomi-nantemente por la vía alterna. La interfase san-gre-gas de los circuitos de CEC puede tambiénjugar un papel importante para dicha activación.La formación de complejos heparina-protaminaactivan la cascada del complemento principal-mente por la vía clásica (C4a). En los primeroscinco días después de la cirugía cardíaca hay unsegundo aumento retardado en los productos dela activación del complemento. Esta activación

Fig. 1. Diagrama esquemático de la secuencia de even-tos por lo cual la circulación extracorpórea puede lle-var al desarrollo del síndrome de respuesta inflamatoriasistémica.

Circulación extracorpórea

Factores inicialesActivación de contactoIsquemia-ReperfusiónEndotoxemia

Activación del sistema inmuneComplementoCitocinasCoagulación/FibrinólisisEndotelioSistema inmune celular

Síndrome de respuesta inflamatoria sistémica

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sustraídode-m.e.d.i.g.r.a.p.h.i.ccihpargidemedodabor

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retardada del complemento parece ser mediadapor proteína C reactiva en respuesta a los com-plejos heparina-protamina.El rol central del complemento en la respuestainflamatoria a la cirugía cardíaca ha sido demos-trada por los efectos de los inhibidores específi-cos del complemento. El complemento solublehumano del tipo de receptores 1 atenúa el dañomiocárdico y pulmonar, mientras que bloquearla formación de C3a previene la activación deneutrófilos, monocitos y plaquetas en modelosde CEC. Los anticuerpos monoclonales anti-C5aatenúan la disfunción pulmonar, miocárdica,mesentérica y microvascular mediada por laCEC.El grado de cortocircuitos pulmonares postope-ratorios correlaciona con la activación de la víaclásica por complejos protamina-heparina. Con-centraciones de C3a postoperatorias pueden pre-decir la probabilidad de disfunción pulmonar,renal y hemostática.Las citocinas son otro grupo mayor de molécu-las que son parte del complejo de la respuestainflamatoria. Éstas son pequeñas proteínas quesemejan hormonas y que después que son pro-ducidas por y liberadas de las células lesiona-das, éstas son transportadas a lugares distantesdel cuerpo y afectan la función de ciertas célulasen esas localizaciones. Las citocinas son produ-cidas en respuesta a una variedad de estímulosfisiológicos y patológicos. Las citocinas proin-flamatorias juegan un papel pivote en los estí-mulos de los procesos inflamatorios, con con-centraciones elevadas de citocinas específicas,como la interleucina-1ß (IL-1ß) e interleucina-6(IL-6) son predictivas de descarga en un subgru-po de pacientes críticamente enfermos. El factorde necrosis tumoral α (FNT α) e IL-1ß están ele-vadas tempranamente después de cirugía cardía-ca y con picos tardíos de IL-6 e IL-8. Los pa-cientes quienes desarrollan síndrome de respues-ta inflamatoria sistémica (SRIS) demuestran ele-vaciones significativas de citocinas comparadosa pacientes no complicados con SRIS. Dentrodel subgrupo de pacientes quirúrgicos de ciru-gía cardíaca quienes desarrollaron SRIS, los nosobrevivientes tuvieron concentraciones dramá-ticamente altas las IL-8 e IL-18 comparados conlos sobrevivientes. Además, las concentracionesaltas de IL-6 correlacionan con mortalidad encirugía cardíaca pediátrica.El óxido nítrico (ON) puede tener algunos rolesprotectivos en la respuesta inflamatoria. La va-

sodilatación inducida por ON puede prevenir laacumulación de mediadores dañinos en el endo-telio. El ON puede recoger radicales libres y pre-venir la sobre-regulación de las moléculas deadhesión de los neutrófilos.El rol del ON en la respuesta inflamatoria es com-plejo, sin embargo, tiene algunos efectos poten-ciales deletéreos. La disminución inducida porcitocinas de la función miocárdica parece estarrelacionada a un aumento en la sintetasa del ONinducible, la cual es sobre-regulada por la CEC.La prevención de la sobre-regulación de sinteta-sa del ON inducible reduce la inestabilidad he-modinámica después de la CEC, mientras que lainhibición de la sintetasa del ON puede revertirla hipotensión refractaria en el estado de choqueestablecido. El ON parece ser una poderosa toxi-na celular directa, inactivando enzimas involu-cradas en la glicólisis, el ciclo de Krebs, y la ca-dena transportadora de electrones, reduciendo eltrifosfato de adenosina y concentraciones de an-tioxidantes, predisponiendo a la muerte celular.Las citocinas, particularmente IL-1ß, juega unpapel pivote en el proceso de la dilatación infla-matoria inducida por ON.La liberación de ON durante la CEC parece serdependiente del tipo de flujo de la CEC, con ate-nuación de la liberación de ON basal durante flujono pulsátil llevando a cierre de capilares funcio-nales en órganos blanco, como resultado de unadisminución en el diámetro de corte transversaldel vaso.Las alteraciones preexistentes pueden influenciarla respuesta inflamatoria en cirugía cardíaca. Elbalance desordenado de citocinas puede ser unfuturo fisiopatológico de la enfermedad cardía-ca isquémica. Los pacientes con disfunción ven-tricular izquierda preoperatorio programadospara CEC parecen tener un mayor grado de libe-ración de citocinas, la cual es asociado con ma-yor incidencia de alteraciones hemodinámicas ycomplicaciones perioperatorias. La concentra-ción de citocinas en pacientes programados paratrasplante cardíaco es más elevada que en lospacientes programados para puentes aorto-coro-narios. La posible explicación incluye que estospacientes tienen una severa disfunción miocár-dica. La CEC parece causar mayor estrés oxida-tivo en pacientes con diabetes, existiendo dife-rencias cualitativas en la respuesta inflamatoriadel paciente diabético. Los pacientes pobremen-te controlados de diabetes alteran la respuestainflamatoria. El curso perioperatorio de libera-

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ción de citocinas proinflamatorias y antiinflama-torias en pacientes adultos programados parapuentes aorto-coronarios no difieren con la edad.La anestesia epidural torácica combinada con anes-tesia general para puentes aorto-coronarios dismi-nuye la respuesta al estrés perioperatorio, (midien-do epinefrina), y puede disminuir el daño pulmo-nar y miocárdico postoperatorio. Sin embargo, laanestesia epidural torácica no altera significativa-mente la respuesta de citocinas durante la CEC.La apnea durante la CEC puede llevar a la activa-ción de enzimas lisosomales en la circulación pul-monar, las cuales son relacionadas con el daño pul-monar agudo postoperatorio. Ésta puede ser ate-nuada por una maniobra de capacidad vital llevadaa cabo antes de la terminación de la CEC; sin em-bargo, la presión positiva continua de la vía aéreaaplicada durante la CEC parece ser inefectiva.La administración de opioides, como la morfina,

puede reducir la liberación de ciertas citocinas.Los derivados opioides han sido reportados comoatenuantes de la disfunción postisquémica y pos-tcardioplejía, potencialmente por abrir los cana-les de KATP.Los anestésicos volátiles pueden atenuar el dañopostisquémico. El pretratamiento con anestésicosvolátiles semejan el efecto benéfico del preacon-dicionamiento isquémico; el efecto cardioprotec-tor puede ser bloqueado por antagonistas de loscanales de KATP, o por bloqueo de los receptoresdel subtipo de adenosina A1. El pretratamientocon isoflurano inhalado antes de la oclusión de laarteria coronaria redujo el tamaño del infarto, su-giriendo un efecto como-preacondicionamiento(preacondicionamiento químico), de igual formase ha demostrado que atenúa la activación y ad-herencia de neutrófilos al endotelio, así como lageneración superóxido del neutrófilo.

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