Inflammation and endothelial damage in coronary surgery

Introducción. La enfermedad de arteria coronaria ateroesclerótica es el tipo más común de enfermedad cardiovascular y una de las principales causas de muerte en países industrializados . Es una enfermedad de la intima de las arterias, crónica, progresiva y multifocal y está limitada a los vasos epicárdicos de grande y mediano calibre; la obstrucción distal severa los vasos de pequeño calibre tiende a ocurrir en corazones con enfermedad severa proximal o en pacientes diabéticos. La revascularización coronaria es uno de los tratamientos más frecuente en pacientes con enfermedad coronaria severa, y la realización de “bypass” coronario en pacientes presenta beneficios muy importantes, mejorando la calidad y las expectativas de vida . La cirugía coronaria comprende dos tipos: a) la destinada a mejorar el flujo coronario de territorios irrigados por arterias con estenosis significativas funcionalmente (cirugía de revascularización miocárdica), y b) la que tiene como objetivo la reparación de estructuras cardíacas dañadas por los episodios isquémicos (cirugía de las complicaciones agudas del infarto de miocardio y de la miocardiopatía isquémica). Los objetivos de la cirugía cardiaca son conseguir un adecuado resultado anatómico y funcional evitando al tiempo el daño miocárdico intraoperatorio. Para minimizar este daño, se utilizan las técnicas de protección miocárdica orientadas a mantener la viabilidad de los miocitos durante el tiempo de isquemia y evitar el daño por reperfusión, ya que una inadecuada protección del corazón conduce a situaciones de bajo gasto y mayor morbimortalidad de los pacientes. El endotelio es la capa de revestimiento celular de todos los vasos sanguíneos arteriales y venosos, del interior del corazón, vasos linfáticos y cuerpos cavernosos. Forma una barrera estructural entre el espacio vascular y los tejidos. La ateroesclerosis es una enfermedad inflamatoria que afecta al endotelio. Las lesiones de la ateroesclerosis se asocian con una serie de respuestas moleculares y celulares muy específicas características de una enfermedad inflamatoria . La inflamación se encuentra presente en todas las fases de la ateroesclerosis; los leucocitos de la sangre no se adhieren en un endotelio normal. Desde la etapa inicial de la ateroesclerosis, cuando la monocapa endotelial se inflama y se incrementa la expresión de las moléculas de adhesión que se unen a ligandos afines en los leucocitos; hasta etapas avanzadas, cuando la placa se rompe y el factor tisular inducido por la señal inflamatoria desencadena el trombo, que causa las complicaciones más graves de la aterosclerosis (Infartos agudos, accidentes cerebro vasculares, isquemias crónicas reagudizadas) . Los pacientes que han sido sometidos a procedimientos quirúrgicos pueden tener diferentes grados de inflamación de los tejidos asociándose a la liberación de citoquinas . En el caso de la cirugía cardíaca y con uso de circulación extracorpórea (CEC), se produce a una activación más pronunciada de estas citoquinas y de células inflamatorias como monocitos, en comparación con otros procedimientos quirúrgicos . Los monocitos juegan un papel en la aterogénesis, ya que la acumulación de monocitos en la pared vascular es un paso muy importante en el comienzo y en la progresión de la ateroesclerosis. Estudios in vitro y en animales de experimentación, se ha sugerido un papel selectivo de las distintas subpoblaciones de monocitos en el desarrollo de la misma , y en estudios en humanos con insuficiencia renal crónica y con enfermedad coronaria, el número de dichas subpoblaciones de monocitos puede llegar a predecir eventos cardiovasculares , . En personas sanas, la mayoría de los monocitos son fuertemente positivos para la molécula CD14 y negativos para CD16 (CD14++CD16- ó Mon 1, clásicos) y solamente menos del 10 % de todos los monocitos en sangre periférica son CD16 positivos (CD16+)5. Los monocitos CD16+ (CD14++CD16+ y CD14CD16++) son considerados monocitos proinflamatorios, porque producen citokinas proinflamatorias como factor de necrosis tumoral (TNF-α) e Interleukina-1 (IL-1) y pocas citoquinas anti-inflamatorias como interleuquina 10 (IL-10), comparándolos con los monocitos CD16 negativos (CD14++CD16-) ; además se encuentran incrementados en enfermedades inflamatorias e infecciosas como SIDA y pueden contribuir a la injuria vascular y de tejidos10. Además, se ha visto que los pacientes con enfermedad coronaria presentan niveles más altos de estas células con respecto a los sujetos sanos4,5. Los monocitos CD14+CD16+ además de asociarse a niveles elevados de TNF-α, se asocian también a elevados niveles de lípidos aterogénicos como LDL, y se correlacionan negativamente con los niveles de HDL . En personas que presentan una patología asociada al desarrollo de inflamación crónica, el porcentaje de estos monocitos se eleva de forma significativa. Esto ha llevado a proponer que, además de biomarcadores del proceso de inflamación crónica, estas células pueden jugar un papel clave en el desarrollo y perpetuación tanto de este proceso inflamatorio y/o de patologías asociadas a la inflamación crónica, como la enfermedad cardiovascular , sepsis , infección por VIH , enfermedades inflamatorias como artritis reumatoide , enfermedad de Kawasaki , y ateroesclerosis . En el caso de los monocitos CD14++CD16+, sus niveles elevados están asociados a un alto índice de eventos cardiovasculares y a una mayor mortalidad de causa cardiovascular en pacientes con insuficiencia renal crónica sin diálisis . Los pacientes con aterosclerosis coronaria presentan disfunción del endotelio vascular que se relaciona con la progresión de la enfermedad aterosclerótica a largo plazo y con el índice de eventos cardiovasculares. En múltiples estudios la disfunción endotelial se ha mostrado como predictor independiente de los eventos adversos ocurridos en pacientes diagnosticados de síndrome coronario agudo. Bajo condiciones pro-ateroescleróticas, las células endoteliales pierden la habilidad de producir óxido nítrico bioactivo, y muestran un incremento en la expresión de factores vasoconstrictores, pro-inflamatorios y protrombóticos. Estas alteraciones en el fenotipo y función endotelial contribuyen a la formación, progresión y ruptura de lesiones ateroescleróticas. Como respuesta del organismo, en un intento de mantener la integridad vascular, inicialmente el endotelio dañado se recubre de células progenitoras endoteliales VEGFR2/CD133/CD34 (EPCs) procedentes de la médula ósea y otros tejidos que pueden diferenciarse a células endoteliales maduras y crear nuevos vasos sanguíneos . Estas EPCs tienen un papel muy importante en la reparación endotelial, ya que las células endoteliales maduras tienen una capacidad regenerativa limitada. Además, las EPCs no sólo pueden reparar el endotelio, sino que también pueden ser reclutadas células progenitoras que se diferencian hacia un fenotipo de células musculares lisas y que sustituyen el tejido necrótico vascular a este nivel . Varios estudios aseguran que existe un menor número de EPCs en los pacientes con enfermedad coronaria. Esta disminución parece estar relacionada no solo con los factores de riesgo clásicos, sino que tiene una relación directa con la obstrucción coronaria . En estos pacientes, se han observado valores plasmáticos de microvesículas endoteliales CD31/AnexinaV (MVs) incrementados que se han propuesto como un marcador de disfunción endotelial . Las MVs son producidas por las células endoteliales, y aumentan en respuesta a la activación celular o la apoptosis y pueden desempeñar un papel fundamental tanto en la lesión de los tejidos como en la reparación endotelial y la remodelación vascular . Las MVs se caracterizan por expresar diferentes moléculas como CD31+, anexina V+, CD144+ y/o CD62e+ que reflejan su origen endotelial y pueden servir como un nuevo biomarcador que facilita la estratificación de la enfermedad . A nivel funcional, se ha demostrado que las MVs pueden tener un efecto procoagulante, lo cual las implica directamente en el proceso arterosclerotico . En este trabajo estudiamos pacientes programados para revascularización coronaria con el fin de observar la influencia de la cirugía coronaria sobre el número de subpoblaciones de monocitos, especialmente los relacionados con riesgo cardiovascular, y posteriormente, el efecto de esta cirugía en la relación entre el daño y la capacidad de reparación endotelial. Hemos determinado las Microvesículas endoteliales (MVs) CD31 / anexina V en plasma, y las células progenitoras endoteliales (EPCs) en la sangre periférica de los pacientes durante la intervención y en el periodo postoperatorio. El estudio se realizó con 3 grupos de pacientes. El primer grupo de pacientes estaba diagnosticado de enfermedad coronaria aislada; un segundo grupo, formado por pacientes intervenidos de patología valvular sin enfermedad coronaria, y un tercer grupo formado por sujetos sanos sin factores de riesgo cardiovascular. Para el primer grupo, se seleccionaron 31 pacientes que habían sido ingresados para revascularización coronaria en 1 año, previo diagnóstico con cateterismo cardiaco e indicación conjunta del servicio de Cardiología y Cirugía cardiovascular del Hospital Universitario Reina Sofía de Córdoba; se excluyeron pacientes que requerían cirugía valvular o de aorta en el mismo procedimiento. Las intervenciones fueron realizadas por 4 cirujanos de nuestro hospital con amplia experiencia en cirugía cardiaca, y el objetivo de la cirugía coronaria era la revascularización completa usando arteria mamaria interna izquierda o derecha, arteria radial o vena safena interna según cada caso. Los 10 pacientes del segundo grupo, fueron intervenidos mediante una técnica de reemplazo valvular simple; descartándose previamente con el cateterismo diagnóstico la existencia de lesiones coronarias. Los sujetos del tercer grupo fueron reclutados entre los trabajadores sanos de nuestro entorno, previa explicación del estudio y la firma de consentimiento informado. Los objetivos de nuestro estudio fueron: 1. En muestras de sangre periférica en 5 tiempos꞉ previo a la cirugía, en el momento de la intervención y a las 4, 24 y 48 horas postoperatorias, determinar que influencia tiene, la cirugía coronaria sobre el número de los monocitos CD14++CD16-, CD14+CD16+ y CD14++CD16+, estos últimos relacionados con riesgo cardiovascular. 2. Analizar el comportamiento de parámetros hemodinámicos y marcadores bioquímicos en los mismos 5 tiempos en estos pacientes. 3. Evaluar si hay algún efecto en el uso de Circulación extracorpórea en los parámetros inflamatorios, el daño y la reparación endotelial estudiados en los pacientes intervenidos de revascularización coronaria. 4. Observar los cambios que hay en las 3 subpoblaciones de monocitos entre pacientes coronarios y pacientes valvulares durante los 5 tiempos y posteriormente compararlos con controles sanos. 5. Determinar la capacidad de los pacientes con enfermedad coronaria para la reparación del endotelio, cuantificando las EPCs. 6. Valorar la respuesta del endotelio ante el estrés quirúrgico y la revascularización coronaria en relación con los parámetros EPCs y MVs en 5 tiempos, desde el momento previo a la revascularización quirúrgica, hasta 48 horas después, y comparar dichos valores con los pacientes sanos. Los resultados encontrados fueron 1. Monocitos Al concluir el estudio observamos que los monocitos CD14++CD16- en los pacientes ( coronarios y valvulares) tuvieron un pico mínimo en intraoperatorio y pico máximo en el postoperatorio inmediato ( las 4 horas), cuando observamos los monocitos CD14+CD16+ (monocitos involucrados en la inflamación) los controles sanos presentan niveles mucho menores comparados con los niveles basales de ambos grupos de pacientes con una disminución en el tiempo llegando a presentar niveles muy cercanos a los presentados por individuos sanos y al observar el último grupo de monocitos CD14++CD16+ relacionados con riesgo cardiovascular, los controles sanos y los pacientes valvulares tiene unos niveles mucho menores en relación con pacientes coronarios, y con el tiempo los pacientes valvulares presentan leve variación sin embargo los pacientes coronarios a partir del postoperatorio presentan una reducción muy significativa Al considerar la influencia del factor CEC en los pacientes, no se encontraron diferencias significativas en las diferentes tipos de monocitos en los pacientes coronarios intervenidos con y sin CEC . 2. Células progenitoras del endotelio. Al comparar los porcentajes de células progenitoras del endotelio EPCs en los enfermos sometidos a revascularización coronaria con respecto a los pacientes sanos observamos unos niveles iniciales significativamente más bajos 0,21 0,12 % coronarios, 0,97 0,12 % en controles P<0,001 . La comparación entre los 5 tiempos de las células precursoras del endotelio (EPCs). Mostró que los porcentajes de EPCs ascienden de manera progresiva después de la cirugía hasta las 48 horas (0,49 0,20), alcanzado diferencias estadísticamente significativas entre el periodo intraoperatorio y postoperatorios inmediatos (T2, T3, T4) y las 48 horas postoperatorias (T5) (p<0,001) .Los porcentajes de EPCs en pacientes estudiados fueron inferiores a los observados en sujetos sanos durante todo el tiempo del estudio. 3. Concentración de Microvesiculas endoteliales MVs (CD31 / Annexin V) Los niveles preoperatorios de MVs en los pacientes coronarios estuvieron significativamente más elevados que en los sujetos sanos (175 37 versus 53 24 respectivamente; p<0,001) , y aunque disminuyeron a las 48 horas (161 37) coronarios vs sanos; siempre se encontraron significativamente más elevados que en sujetos control (p