La cardioplejía constituye una de las estrategias fundamentales para permitir la cirugía cardíaca con circulación extracorpórea. Su objetivo consiste en detener de manera rápida, uniforme y reversible la actividad eléctrica y mecánica del corazón, mientras se preserva la viabilidad del miocardio durante el periodo de isquemia inducida por el pinzamiento de la aorta. La eficacia de una solución cardiopléjica no depende únicamente de su capacidad para producir paro cardíaco, sino también de su habilidad para limitar el consumo energético, conservar la integridad de las membranas celulares, proteger las mitocondrias, reducir la lesión por isquemia-reperfusión y facilitar una recuperación funcional rápida después de restablecer la circulación coronaria.
Durante más de cinco décadas, la estrategia predominante ha sido la utilización de soluciones cardiopléjicas despolarizantes basadas en concentraciones elevadas de potasio. Sin embargo, el conocimiento progresivo de la fisiología del potencial de membrana y de los mecanismos de lesión celular durante la isquemia ha conducido al desarrollo de un concepto diferente: la cardioplejía polarizante. Esta estrategia intenta mantener el potencial transmembrana cercano a su estado fisiológico de reposo, evitando la despolarización mantenida característica de las soluciones hipercalémicas. La hipótesis fisiopatológica establece que un miocardio que permanece polarizado conserva un metabolismo más estable, experimenta menor sobrecarga de calcio, preserva mejor sus reservas energéticas y presenta una recuperación funcional superior tras la reperfusión. Esta hipótesis ha sido sustentada por estudios experimentales y por investigaciones clínicas que comparan ambas estrategias de protección miocárdica. Estas observaciones han sido descritas en modelos animales y en estudios clínicos prospectivos. Las bases fisiológicas de la cardioplejía y la importancia del potencial de membrana durante la protección miocárdica se encuentran ampliamente documentadas.
Fundamentos electrofisiológicos del potencial de membrana
El funcionamiento normal del cardiomiocito depende del mantenimiento de un potencial eléctrico transmembrana cercano a −85 o −90 milivoltios. Este potencial resulta del equilibrio entre los gradientes iónicos y la actividad continua de la adenosina trifosfatasa sodio-potasio, la cual expulsa sodio del interior celular e introduce potasio utilizando energía derivada del adenosina trifosfato.
Cuando una célula cardíaca permanece en reposo, la mayor parte de los canales rápidos de sodio dependientes de voltaje se encuentran disponibles para activarse durante el siguiente potencial de acción. La excitabilidad permanece conservada y la homeostasis intracelular requiere relativamente poca energía. Durante la isquemia, el mantenimiento de este potencial representa una ventaja importante porque disminuye la entrada anormal de sodio y calcio, limita la activación de mecanismos lesivos dependientes del calcio y reduce el consumo energético destinado al restablecimiento de los gradientes iónicos. Estos principios fisiológicos constituyen el fundamento del desarrollo de la cardioplejía polarizante.
Por qué la cardioplejía hipercalémica produce despolarización
Las soluciones tradicionales contienen concentraciones elevadas de potasio, habitualmente entre 15 y 30 mmol/L.
El incremento del potasio extracelular disminuye el gradiente entre el interior y el exterior celular. Como consecuencia, el potencial de membrana deja de situarse alrededor de −90 milivoltios y se aproxima aproximadamente a −50 milivoltios.
En este nivel de voltaje ocurre un fenómeno conocido como inactivación sostenida de los canales rápidos de sodio. Sin estos canales disponibles, el potencial de acción ya no puede propagarse y el corazón entra en paro diastólico.
Aunque este mecanismo resulta extremadamente eficaz para detener el corazón, también genera una situación bioquímica desfavorable.
La membrana permanece parcialmente despolarizada durante todo el tiempo del pinzamiento aórtico.
Esta despolarización sostenida favorece:
- Entrada continua de sodio al interior celular.
- Activación del intercambiador sodio-hidrógeno.
- Activación secundaria del intercambiador sodio-calcio.
- Acumulación intracelular de calcio.
- Activación de proteasas dependientes de calcio.
- Lesión mitocondrial.
- Producción excesiva de especies reactivas de oxígeno durante la reperfusión.
- Edema celular.
- Disfunción contráctil posterior.
Todos estos fenómenos incrementan el denominado daño por isquemia-reperfusión, uno de los principales determinantes de la disfunción ventricular posoperatoria.
Concepto de cardioplejía polarizante
La cardioplejía polarizante intenta producir el paro cardíaco sin modificar significativamente el potencial de membrana.
En lugar de despolarizar el cardiomiocito mediante potasio elevado, bloquea la generación del potencial de acción mediante mecanismos farmacológicos.
De esta manera:
- la membrana permanece cercana al potencial fisiológico,
- disminuye la entrada de sodio,
- disminuye la sobrecarga de calcio,
- se conserva la función mitocondrial,
- disminuye el consumo energético.
El corazón permanece detenido, pero en un estado bioeléctrico mucho más parecido al fisiológico.
Por este motivo se considera una estrategia metabólicamente más eficiente.
Composición de las soluciones polarizantes
Las formulaciones más estudiadas utilizan una combinación de tres componentes principales.
Esmolol
El esmolol es un antagonista β1-adrenérgico de vida media ultracorta.
Además de reducir la frecuencia cardíaca y la contractilidad, posee un efecto estabilizador sobre los canales rápidos de sodio.
Este efecto disminuye la excitabilidad miocárdica sin necesidad de inducir una despolarización sostenida.
También reduce el consumo de oxígeno porque limita el trabajo mecánico del corazón.
La corta vida media constituye una ventaja importante, ya que permite una recuperación rápida tras finalizar la circulación extracorpórea.
Adenosina
La adenosina ejerce múltiples efectos protectores.
Activa receptores A1 presentes en el miocardio.
La activación de estos receptores:
- abre canales de potasio sensibles al adenosina trifosfato,
- hiperpolariza parcialmente la membrana,
- disminuye la liberación de neurotransmisores simpáticos,
- reduce el consumo energético,
- participa en mecanismos de preacondicionamiento isquémico.
Además, la adenosina posee propiedades antiinflamatorias y mejora la microcirculación coronaria durante la reperfusión.
Magnesio
El magnesio actúa como antagonista fisiológico del calcio.
Reduce la entrada de calcio por canales tipo L.
Disminuye la liberación de calcio desde el retículo sarcoplásmico.
Inhibe parcialmente la activación de receptores excitatorios.
Reduce el riesgo de arritmias.
Contribuye significativamente a limitar la sobrecarga cálcica, considerada uno de los principales mecanismos de muerte celular durante la reperfusión.
Solución ALM
Una variante ampliamente estudiada sustituye el esmolol por lidocaína.
La combinación recibe el nombre de ALM:
- Adenosina.
- Lidocaína.
- Magnesio.
La lidocaína bloquea los canales rápidos de sodio.
Al impedir la despolarización rápida del potencial de acción, contribuye al paro cardíaco manteniendo la membrana relativamente polarizada.
Esta formulación ha sido investigada extensamente por su potencial protector sobre el endotelio, las mitocondrias y la microcirculación coronaria.
Preservación energética observada experimentalmente
Uno de los hallazgos más consistentes corresponde a la mejor conservación de los depósitos energéticos.
En modelos porcinos sometidos a circulación extracorpórea, la solución STH-POL mostró concentraciones significativamente mayores de fosfocreatina durante el periodo de isquemia.
La fosfocreatina representa la principal reserva inmediata de energía del cardiomiocito.
Actúa como amortiguador del adenosina trifosfato mediante la creatina cinasa.
Su preservación implica que el corazón continúa disponiendo de reservas energéticas suficientes para reiniciar la contracción tras la reperfusión.
Igualmente importante fue la mayor concentración de adenosina trifosfato durante la reperfusión temprana.
La conservación del adenosina trifosfato refleja una menor utilización energética durante el paro cardíaco y una mejor función mitocondrial.
Estos hallazgos sugieren que mantener el potencial de membrana cercano al reposo disminuye considerablemente el gasto energético requerido para sostener los gradientes iónicos durante la isquemia.
Mejor recuperación hemodinámica
La protección metabólica se tradujo en una recuperación funcional superior.
Los animales tratados con cardioplejía polarizante presentaron:
- mayor índice cardíaco,
- mayor presión sistólica ventricular izquierda,
- mayor presión arterial media,
- mayor trabajo cardíaco externo,
- incremento significativo del dP/dt máximo.
El parámetro dP/dt máximo constituye uno de los mejores indicadores experimentales de contractilidad ventricular.
Su incremento demuestra que el miocardio recuperó con mayor rapidez su capacidad contráctil después de la reperfusión.
Este hallazgo sugiere menor aturdimiento miocárdico, fenómeno frecuente después de periodos prolongados de isquemia.
Menor lesión ultraestructural
Los estudios mediante microscopía electrónica mostraron diferencias importantes.
Los corazones protegidos con soluciones polarizantes presentaron:
- menor edema citoplasmático,
- menor tumefacción mitocondrial,
- conservación de las crestas mitocondriales,
- menor disrupción de miofibrillas.
La preservación mitocondrial posee enorme relevancia clínica porque las mitocondrias producen aproximadamente el noventa por ciento del adenosina trifosfato necesario para la contracción cardíaca.
Cuando la membrana mitocondrial permanece íntegra:
- disminuye la producción de radicales libres,
- disminuye la apertura del poro de transición de permeabilidad mitocondrial,
- disminuye la apoptosis,
- mejora la recuperación funcional.
Evidencia clínica en humanos
La transición desde modelos animales hacia estudios clínicos constituye un aspecto esencial para evaluar la utilidad de cualquier estrategia de protección miocárdica.
En una cohorte consecutiva de 1,000 pacientes sometidos a cirugía cardíaca, la cardioplejía ALM fue comparada con la cardioplejía despolarizante de Buckberg.
Los resultados demostraron menor liberación de troponina I ultrasensible durante la hospitalización.
La troponina constituye el biomarcador más específico de lesión miocárdica.
Su reducción indica menor daño estructural de los cardiomiocitos durante el procedimiento quirúrgico.
Además, una proporción significativamente mayor de pacientes recuperó espontáneamente el ritmo sinusal inmediatamente después del retiro del pinzamiento aórtico.
Este hallazgo refleja una recuperación eléctrica más rápida y una menor alteración de la conducción cardíaca.
Asimismo, los pacientes requirieron menores dosis máximas de agentes vasoactivos e inotrópicos.
La reducción del soporte farmacológico sugiere una mejor preservación de la función ventricular tras la circulación extracorpórea.
Aunque la mortalidad hospitalaria y las complicaciones mayores fueron similares entre ambos grupos, la disminución de biomarcadores de lesión y la mejor recuperación funcional respaldan el potencial fisiológico de la estrategia polarizante.
Papel de la solución glucosa-insulina-potasio
La solución glucosa-insulina-potasio representa un concepto diferente. No pretende producir paro cardíaco. Su finalidad consiste en optimizar el metabolismo del miocardio.
Durante la isquemia, la oxidación de ácidos grasos consume aproximadamente doce por ciento más oxígeno que la utilización de glucosa para producir la misma cantidad de adenosina trifosfato.
La administración conjunta de glucosa e insulina favorece el transporte de glucosa hacia el interior del cardiomiocito mediante la translocación de transportadores específicos, incrementa la glucólisis y reduce la dependencia de la oxidación de ácidos grasos. Como consecuencia, mejora la eficiencia energética durante condiciones de aporte limitado de oxígeno.
El potasio incluido en la formulación compensa el desplazamiento intracelular inducido por la insulina y contribuye a mantener la estabilidad eléctrica.
En cirugía cardíaca, un régimen modificado de glucosa-insulina-potasio redujo la incidencia de eventos cardiovasculares mayores intrahospitalarios, probablemente gracias a una mejor utilización metabólica de los sustratos energéticos y a una disminución de la lesión por reperfusión.
En el síndrome coronario agudo tratado en el ámbito prehospitalario, la solución no disminuyó la progresión hacia infarto de miocardio establecido; sin embargo, sí redujo el desenlace compuesto de paro cardíaco o mortalidad intrahospitalaria, lo que sugiere un posible beneficio sobre la estabilidad eléctrica y la supervivencia temprana sin modificar de manera significativa el tamaño final del infarto.
Limitaciones actuales
A pesar de sus resultados prometedores, la cardioplejía polarizante todavía no ha sustituido de forma generalizada a las soluciones hipercalémicas.
La mayoría de los estudios clínicos disponibles proceden de centros con amplia experiencia en esta técnica.
Todavía son necesarios ensayos clínicos multicéntricos aleatorizados con mayor potencia estadística para confirmar beneficios sobre variables clínicas mayores como mortalidad, insuficiencia cardíaca posoperatoria, necesidad de asistencia mecánica circulatoria, duración de la estancia hospitalaria y supervivencia a largo plazo.
Asimismo, continúan investigándose la dosis óptima de los componentes, el intervalo ideal de readministración, su comportamiento en cirugías prolongadas, la protección del ventrículo derecho, los posibles efectos en pacientes con hipertrofia ventricular, insuficiencia cardíaca avanzada o enfermedad coronaria difusa, y la combinación con otras estrategias de acondicionamiento isquémico y farmacológico.
La cardioplejía polarizante representa una evolución conceptual de la protección miocárdica porque busca detener el corazón preservando el potencial de membrana fisiológico en lugar de inducir una despolarización sostenida mediante concentraciones elevadas de potasio. Desde el punto de vista fisiopatológico, esta estrategia limita la entrada de sodio y calcio, preserva las reservas de fosfocreatina y adenosina trifosfato, mantiene la integridad mitocondrial, reduce el edema celular y favorece una recuperación más eficiente de la función contráctil y eléctrica tras la reperfusión. Los estudios experimentales han demostrado una protección metabólica y estructural superior, mientras que la evidencia clínica disponible muestra menor lesión miocárdica bioquímica, recuperación espontánea más frecuente del ritmo sinusal y menor necesidad de soporte inotrópico, aunque sin diferencias concluyentes en mortalidad o morbilidad hospitalaria. Paralelamente, la solución glucosa-insulina-potasio constituye una estrategia complementaria orientada a optimizar el metabolismo energético del miocardio, más que a inducir el paro cardíaco. En conjunto, ambas aproximaciones reflejan la transición desde un enfoque centrado exclusivamente en detener el corazón hacia otro orientado a preservar la fisiología celular, el metabolismo energético y la función mitocondrial durante la cirugía cardíaca.
Fuente y lecturas recomendadas:
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