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Fisiopatologa de la circulacinextracorprea

Derechos reservados, Copyright 2004Instituto Nacional de Cardiologa Ignacio Chvez

Archivos de Cardiologa de MxicoSuplementoSupplement 2

Abril-JunioApril-June 2 0 0 4VolumenVolume 7 4

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

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a ciruga cardaca provoca una respuestainflamatoria vigorosa, la cual tiene impli-caciones clnicas importantes. En el repor-

te de la base de datos nacional de la Sociedad deCirujanos Torcicos, 20% (22,000 pacientes) depacientes de bajo riesgo desarrollaron complica-ciones postoperatorias. La incidencia de fallamultiorgnica seguida a la circulacin extracor-prea (CEC) fue de 11%, con una tasa de morta-lidad de 41%. La falla multiorgnica adquiridaes el mejor predictor de mortalidad en los pa-cientes de ciruga cardaca quienes requierenventilacin mecnica postoperatoria prolongada.Los factores que influencian la incidencia, seve-ridad y la mejora clnica de la respuesta infla-matoria no estn bien entendidos. Tres perspec-tivas por separado contribuyen a nuestro enten-dimiento de la asociacin entre la respuesta in-flamatoria y la secuela clnica adversa.Primera. La interaccin compleja de molcu-las humorales proinflamatorias o antiinflama-torias puede influenciar la presentacin clni-ca y el curso del sndrome de respuesta infla-matorio sistmico, donde el balance de las ci-

Fisiopatologa de la circulacin extracorpreaFrancisco Javier Molina Mndez*

* Jefe del Departamento de Anestesiologa Cardiovascular.

Correspondencia: Dr. Francisco Javier Molina Mndez. Instituto Nacional de Cardiologa Ignacio Chvez. (INCICH, Juan Badiano No.1 Col. Seccin XVI, Tlalpan 14080 Mxico, D.F.).

tocinas (proinflamatorias antiinflamatorias)determinan el curso clnico despus de cirugacardaca.Segunda. Un escenario mltiple puede ser vis-to, donde serias secuelas se desarrollan des-pus de ciruga cardaca como resultado deeventos adversos, como infeccin o hipoper-fusin orgnica.Tercera. Ha sido sugerido que existe una ideaequivocada acerca de la respuesta inflamatoria.El estado proinflamatorio, el sndrome de res-puesta inflamatorio sistmico puede ser slo unaspecto de una respuesta multifactica. La in-munosupresin generalizada inducida por la cir-culacin extracorprea 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 clnicamente ma-nifestarse como proinflamatoria predominante(sndrome de respuesta inflamatoria sistmica),antiinflamatoria (sndrome de respuesta antiin-flamatoria compensatoria), o una respuesta mix-ta intermedia.

Resumen

La falla multiorgnica subsecuente a la circula-cin extracorprea es un significativo predictorde muerte y tiene como causas principales a unestado inflamatorio sistmico, a infeccin y a lahipoperfusin orgnica. El estado inflamatorioguarda estrecha relacin con la produccin decitocinas las que pueden ser contrarrestadas conanestsicos voltiles, con opioides y con com-puestos adenlicos.

Summary

PATHOPHYSIOLOGY OF EXTRACORPOREOUSCIRCULATION

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: Circulacin extracorprea e inflamacin. Citocinas. Anestsicos voltiles.Key words: Extracorporeous circulation. Inflammation. Cytokines. Volatile anesthesics.

MG FJ Molina Mndez

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Fisiopatologa de la respuestainflamatoria a la ciruga cardacaFactores que activan la respuesta inflamatoria:Activadores no especficos de la respuesta infla-matoria incluyen trauma quirrgico, prdida san-gunea o transfusin, e hipotermia. La CEC pue-de especficamente activar la respuesta inflama-toria va respuesta a tres mecanismos distintos(Fig. 1). Un mecanismo que involucra directamen-te activacin de contacto del sistema inmuneseguido a la exposicin de la sangre a superficiesextraas de los circuitos de la CEC. Un segundomecanismo involucra el dao isquemia-reperfu-sin al cerebro, corazn, pulmones, riones e h-gado como resultado del pinzamiento artico. Larestauracin de la perfusin al liberar el pinza-miento artico es asociado con la activacin delos ndices de la respuesta inflamatoria.La endotoxemia puede indirectamente activar lacascada inflamatoria. La hipoperfusin esplc-nica, un hallazgo comn durante y despus de laCEC, puede daar la barrera mucosa, llevando atranslocacin de endotoxinas intestinales. Laconcentracin de endotoxinas sistmicas corre-laciona estrechamente con el grado de disfun-cin cardiovascular seguido a la CEC. Sin em-bargo, la importancia de endotoxinas en estimu-lar la respuesta inflamatoria en ciruga cardacapermanece en debate. En realidad, las endotoxi-nas pueden ser un contaminante de los lquidos,como la cardiopleja, cebado de la CEC que ru-tinariamente son usadas en la ciruga cardaca.Existe un estudio que examina la incidencia ytiempo de hipoperfusin esplcnica (medicindel PH intramucoso), permeabilidad intestinal yendotoxemia, durante la CEC no se encontr aso-ciacin entre acidosis de la mucosa y su endo-toxemia o permeabilidad intestinal.La circulacin extracorprea ha sido comparadaal sndrome inflamatorio sistmico. La activa-cin del complemento, reacciones en fase agu-da, activacin de neutrfilos, sobre-regulacinde molculas de adhesin, cambios en la activa-cin de neutrfilos pueden todos contribuir a lacompleja vasodilatacin y a disfuncin sistmi-ca multiorgnica. Mltiples mediadores son tam-bin potencialmente responsables como parte deesta respuesta inflamatoria. Las manifestacionesclnicas son complejas e incluyen alteracionescomo sangrado, isquemia/reperfusin, infeccin,disfuncin del sistema multiorgnico, incluyen-do disfuncin del sistema nervioso central. Laactivacin de la coagulacin ocurre con el dao

tisular durante la ciruga y progresa cuando lainterfase sangunea con superficies no endotelia-les de los circuitos de perfusin se lleva a cabo,llevando a trombosis y reacciones de defensa queson responsables de la morbilidad asociada conciruga de corazn abierto. La circulacin extra-corprea (CEC) requiere heparina, siendo sta 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-cin extracorprea, reperfusin de tejidos isqu-micos, y neutralizacin de heparina con prota-mina. La exposicin de sangre a superficies ex-traas resulta en un contacto directo de activa-cin de la cascada del complemento, predomi-nantemente por la va alterna. La interfase san-gre-gas de los circuitos de CEC puede tambinjugar un papel importante para dicha activacin.La formacin de complejos heparina-protaminaactivan la cascada del complemento principal-mente por la va clsica (C4a). En los primeroscinco das despus de la ciruga cardaca hay unsegundo aumento retardado en los productos dela activacin del complemento. Esta activacin

Fig. 1. Diagrama esquemtico de la secuencia de even-tos por lo cual la circulacin extracorprea puede lle-var al desarrollo del sndrome de respuesta inflamatoriasistmica.

Circulacin extracorprea

Factores inicialesActivacin de contactoIsquemia-ReperfusinEndotoxemia

Activacin del sistema inmuneComplementoCitocinasCoagulacin/FibrinlisisEndotelioSistema inmune celular

Sndrome de respuesta inflamatoria sistmica

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

:rop odarobale FDP

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acidmoiB arutaretiL :cihpargi-deM

sustradode-m.e.d.i.g.r.a.p.h.i.c

retardada del complemento parece ser mediadapor protena C reactiva en respuesta a los com-plejos heparina-protamina.El rol central del complemento en la respuestainflamatoria a la ciruga cardaca ha sido demos-trada por los efectos de los inhibidores especfi-cos del complemento. El complemento solublehumano del tipo de receptores 1 atena el daomiocrdico y pulmonar, mientras que bloquearla formacin de C3a previene la activacin deneutrfilos, monocitos y plaquetas en modelosde CEC. Los anticuerpos monoclonales anti-C5aatenan la disfuncin pulmonar, miocrdica,mesentrica y microvascular mediada por laCEC.El grado de cortocircuitos pulmonares postope-ratorios correlaciona con la activacin de la vaclsica por complejos protamina-heparina. Con-centraciones de C3a postoperatorias pueden pre-decir la probabilidad de disfuncin pulmonar,renal y hemosttica.Las citocinas son otro grupo mayor de molcu-las que son parte del complejo de la respuestainflamatoria. stas son pequeas protenas quesemejan hormonas y que despus que son pro-ducidas por y liberadas de las clulas lesiona-das, stas son transportadas a lugares distantesdel cuerpo y afectan la funcin de ciertas clulasen esas localizaciones. Las citocinas son produ-cidas en respuesta a una variedad de estmulosfisiolgicos y patolgicos. Las citocinas proin-flamatorias juegan un papel pivote en los est-mulos de los procesos inflamatorios, con con-centraciones elevadas de citocinas especficas,como la interleucina-1 (IL-1) e interleucina-6(IL-6) son predictivas de descarga en un subgru-po de pacientes crticamente enfermos. El factorde necrosis tumoral (FNT ) e IL-1 estn ele-vadas tempranamente despus de ciruga carda-ca y con picos tardos de IL-6 e IL-8. Los pa-cientes quienes desarrollan sndrome de respues-ta inflamatoria sistmica (SRIS) demuestran ele-vaciones significativas de citocinas comparadosa pacientes no complicados con SRIS. Dentrodel subgrupo de pacientes quirrgicos de ciru-ga cardaca quienes desarrollaron SRIS, los nosobrevivientes tuvieron concentraciones dram-ticamente altas las IL-8 e IL-18 comparados conlos sobrevivientes. Adems, las concentracionesaltas de IL-6 correlacionan con mortalidad enciruga cardaca peditrica.El xido ntrico (ON) puede tener algunos rolesprotectivos en la respuesta inflamatoria. La va-

sodilatacin inducida por ON puede prevenir laacumulacin de mediadores dainos en el endo-telio. El ON puede recoger radicales libres y pre-venir la sobre-regulacin de las molculas deadhesin de los neutrfilos.El rol del ON en la respuesta inflamatoria es com-plejo, sin embargo, tiene algunos efectos poten-ciales deletreos. La disminucin inducida porcitocinas de la funcin miocrdica parece estarrelacionada a un aumento en la sintetasa del ONinducible, la cual es sobre-regulada por la CEC.La prevencin de la sobre-regulacin de sinteta-sa del ON inducible reduce la inestabilidad he-modinmica despus de la CEC, mientras que lainhibicin de la sintetasa del ON puede revertirla hipotensin refractaria en el estado de choqueestablecido. El ON parece ser una poderosa toxi-na celular directa, inactivando enzimas involu-cradas en la gliclisis, 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-1, juega unpapel pivote en el proceso de la dilatacin infla-matoria inducida por ON.La liberacin de ON durante la CEC parece serdependiente del tipo de flujo de la CEC, con ate-nuacin de la liberacin de ON basal durante flujono pulstil llevando a cierre de capilares funcio-nales en rganos blanco, como resultado de unadisminucin en el dimetro de corte transversaldel vaso.Las alteraciones preexistentes pueden influenciarla respuesta inflamatoria en ciruga cardaca. Elbalance desordenado de citocinas puede ser unfuturo fisiopatolgico de la enfermedad carda-ca isqumica. Los pacientes con disfuncin ven-tricular izquierda preoperatorio programadospara CEC parecen tener un mayor grado de libe-racin de citocinas, la cual es asociado con ma-yor incidencia de alteraciones hemodinmicas ycomplicaciones perioperatorias. La concentra-cin de citocinas en pacientes programados paratrasplante cardaco es ms elevada que en lospacientes programados para puentes aorto-coro-narios. La posible explicacin incluye que estospacientes tienen una severa disfuncin miocr-dica. La CEC parece causar mayor estrs oxida-tivo en pacientes con diabetes, existiendo dife-rencias cualitativas en la respuesta inflamatoriadel paciente diabtico. Los pacientes pobremen-te controlados de diabetes alteran la respuestainflamatoria. El curso perioperatorio de libera-

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cin de citocinas proinflamatorias y antiinflama-torias en pacientes adultos programados parapuentes aorto-coronarios no difieren con la edad.La anestesia epidural torcica combinada con anes-tesia general para puentes aorto-coronarios dismi-nuye la respuesta al estrs perioperatorio, (midien-do epinefrina), y puede disminuir el dao pulmo-nar y miocrdico postoperatorio. Sin embargo, laanestesia epidural torcica no altera significativa-mente la respuesta de citocinas durante la CEC.La apnea durante la CEC puede llevar a la activa-cin de enzimas lisosomales en la circulacin pul-monar, las cuales son relacionadas con el dao pul-monar agudo postoperatorio. sta puede ser ate-nuada por una maniobra de capacidad vital llevadaa cabo antes de la terminacin de la CEC; sin em-bargo, la presin positiva continua de la va areaaplicada durante la CEC parece ser inefectiva.La administracin de opioides, como la morfina,

puede reducir la liberacin de ciertas citocinas.Los derivados opioides han sido reportados comoatenuantes de la disfuncin postisqumica y pos-tcardiopleja, potencialmente por abrir los cana-les de KATP.Los anestsicos voltiles pueden atenuar el daopostisqumico. El pretratamiento con anestsicosvoltiles semejan el efecto benfico del preacon-dicionamiento isqumico; 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 oclusin de laarteria coronaria redujo el tamao del infarto, su-giriendo un efecto como-preacondicionamiento(preacondicionamiento qumico), de igual formase ha demostrado que atena la activacin y ad-herencia de neutrfilos al endotelio, as como lageneracin superxido del neutrfilo.

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