Velocidad de la onda de pulso, dilatación mediada por flujo y grosor íntima-media carotídeo para evaluar el riesgo cardiovascular en población con síndrome metabólico

Resumen

El envejecimiento endotelial/vascular y la aterogénesis son mecanismos clave que promueven el desarrollo de enfermedades cardiovasculares. El presente protocolo describe métodos para evaluar la rigidez arterial, la disfunción endotelial y la aterogénesis en pacientes con factores de riesgo relacionados, que son de gran valor en el campo de la investigación cardiovascular.

Resumen

La velocidad de la onda de pulso (PWV), la dilatación mediada por flujo (FMD) y el grosor íntima media carotídeo (CIMT) son métodos establecidos que se utilizan en entornos clínicos y de investigación para evaluar la rigidez arterial, la función endotelial y la aterogénesis subclínica. Estas mediciones pueden reflejar la enfermedad vascular y la progresión aterosclerótica, que son las principales causas de eventos cardiovasculares adversos. Estos métodos son particularmente valiosos para determinar la disfunción cardiovascular en poblaciones con diferentes factores de riesgo, como diabetes mellitus, hipertensión y otras afecciones relacionadas con la disfunción metabólica. Proporcionan una fuente de información no invasiva y fiable que complementa la práctica clínica. La detección temprana, la evaluación de riesgos y las decisiones terapéuticas con respecto a las enfermedades cardiovasculares se pueden lograr, lo que en última instancia contribuye a mejorar los resultados de los pacientes. Las herramientas tradicionales para evaluar la enfermedad cardiovascular no revelan si el síndrome metabólico afecta a la enfermedad cardiovascular subclínica temprana en pacientes con obesidad. Investigaciones recientes han puesto de manifiesto la importancia de incluir la rigidez arterial y la función endotelial en una evaluación cardiovascular integral. Por lo tanto, el objetivo del presente estudio es describir métodos que proporcionen información sobre el envejecimiento vascular subclínico temprano, la disfunción endotelial y la enfermedad aterogénica, permitiendo la estratificación del riesgo vascular dirigido entre poblaciones con obesidad y diferentes perfiles metabólicos.

Introducción

La obesidad es un problema de salud importante en todo el mundo debido a sus complicaciones asociadas, como la hipertensión, la dislipidemia, la enfermedad hepática, la aterosclerosis, la resistencia a la insulina y la diabetes mellitus tipo 2 (DM2), así como un mayor riesgo de enfermedades cardiovasculares (ECV)¹.

Se ha informado que la constelación de estas afecciones, conocida como síndrome metabólico (EM), es una de las principales causas de patogénesis de las ECV, que es una de las principales causas de muerte, representando hasta el 30% de todas las muertes en todo el mundo². Las personas obesas tienen un mayor requerimiento de oxígeno y nutrientes en todo el cuerpo debido a una mayor demanda de suministro de sangre, lo que lleva a cambios hemodinámicos significativos. Estos cambios pueden resultar en una disminución de la disponibilidad de óxido nítrico (NO), un aumento del estrés oxidativo y disfunción endotelial vascular ^3,4,5.

Las enfermedades ateroscleróticas son las principales afecciones cardiovasculares y representan la principal causa de muerte en todo el mundo. Se trata de una manifestación clínica de múltiples factores posibles, incluyendo factores genéticos y ambientales⁶. Se ha demostrado que las personas con anomalías metabólicas, como resistencia a la insulina o prediabetes, tienen una prevalencia e incidencia significativamente mayores de aterosclerosis coronaria que las personas sanas. Además, se han encontrado vasos sanguíneos congestionados con placa altamente lipídica incluso antes de la aparición de manifestaciones clínicas de disfunción metabólica 7,8,9,10.

La rigidez arterial, la disfunción endotelial y la aterogénesis se han descrito como factores importantes en el desarrollo de enfermedades cardiovasculares. Estos procesos están relacionados con el envejecimiento vascular y la formación de placa aterogénica en vasos críticos como las arterias coronarias, carótidas o de las extremidades. La investigación traslacional ha evidenciado que la rigidez arterial, la disfunción endotelial y la aterogénesis están relacionadas con el daño vascular común inducido por la inflamación crónica, la menor producción de NO y el estrés oxidativo^11,12.

La medición de la velocidad de la onda de pulso carotídeo-femoral (cfPWV) representa el método de referencia para medir la rigidez arterial. El cfPWV se puede medir utilizando un tonómetro carotídeo simultáneamente con un manguito en la pierna para capturar las formas de onda de la presión arterial en los sitios carotídeo y femoral. Luego, un software puede realizar el cálculo de la velocidad calculando D / Δt, donde D es la distancia de tránsito entre los sitios de pulso carotídeo y femoral, y Δt es el retraso de tiempo desde la onda R pico del ECG hasta el pie de la forma de onda de presión correspondiente entre las formas de onda carotídea y femoral. El aumento de la rigidez de las arterias centrales, como la aorta, provoca una mayor velocidad del pulso expulsado del ventrículo izquierdo a través de las arterias, así como un retorno más rápido de la presión reflejada, con la consiguiente elevación de la presión durante la eyección del ventrículo izquierdo, lo que potencialmente disminuye la perfusión de las arterias coronarias. Por lo tanto, el cfPWV puede ser útil como marcador de enfermedad arterial coronaria, accidente cerebrovascular y enfermedades cardiovasculares^13,14.

Asimismo, el análisis de ondas de pulso (PWA) es un parámetro vascular no invasivo que evalúa las características de las ondas de presión central, donde las presiones arteriales aórticas, sistólicas y diastólicas son las principales variables. Al medir la rigidez arterial y la distensibilidad elástica, la PWA refleja la distensibilidad arterial, que está estrechamente relacionada con el riesgo cardiovascular. Este método permite medir parámetros como el Índice de Aumento, que tiene la capacidad de predecir la gravedad de las enfermedades cardiovasculares y de las arterias coronarias. El Índice de Aumento puede describirse de la siguiente manera: se produce una onda arterial incidente temprana después de la eyección del ventrículo izquierdo, con una onda reflejada posterior que se origina en la periferia. La velocidad de estas ondas aumenta según la rigidez arterial, y si la onda reflejada llega temprano a la aorta central, la presión sistólica aórtica aumentará. Esto se conoce como Presión Aumentada (AP), mientras que su porcentaje relativo a la Presión de Pulso se conoce como Índice de Aumento. La PWA se puede medir mediante el método de tonometría de aplanación, que implica una ligera compresión de la arteria braquial para que su presión transmural sea cero. En este punto, se puede medir la presión arterial media. Después de escalar la forma de onda de la presión arterial, se analiza la parte sistólica de la forma de onda AP, considerando también los datos biométricos y demográficos 15,16,17. En particular, el método de tonometría de aplanamiento (SphygmoCor) ha mostrado una repetibilidad aceptable y una correlación significativa con el cateterismo aórtico invasivo en la determinación del VOP aórtico, así como una buena concordancia con las Guías de la Artery Society 18,19,20.

Otras pruebas vasculares como la dilatación mediada por flujo (DMF) y el grosor íntima-media carotídeo (CIMT) representan técnicas no invasivas realizadas por ecografía con transductores lineales. Estos procedimientos de evaluación son útiles para evaluar la salud vascular, específicamente la disfunción endotelial y la aterogénesis subclínica, respectivamente. Ambos han mostrado capacidad pronóstica para eventos cardiovasculares. La DFM se considera comúnmente un reflejo de la función arterial dependiente del endotelio, mediada principalmente por el óxido nítrico. Sirve como marcador sustituto de la salud vascular y se ha utilizado de forma no invasiva para comparar grupos de sujetos y evaluar los efectos de las intervenciones en los individuos²¹.

El objetivo del presente estudio es describir el uso de métodos que permitan determinar marcadores que reflejen el envejecimiento vascular subclínico temprano, la disfunción endotelial y la enfermedad aterogénica. Dicha información permite estratificar el riesgo entre poblaciones con obesidad y diferentes perfiles metabólicos. Estos métodos podrían ser útiles para determinar el daño cardiovascular y el pronóstico, así como para evaluar las respuestas vasculares y aterogénicas a las intervenciones farmacológicas y no farmacológicas, particularmente entre las poblaciones con factores de riesgo metabólico.

Protocolo

El Comité de Ética en Investigación Institucional del Centro Médico Nacional "20 de Noviembre" del ISSSTE aprobó este protocolo (ID Nº 386.2013). Todos los pacientes inscritos dieron su consentimiento informado por escrito. Los detalles del equipo y software utilizado en este estudio se enumeran en la Tabla de Materiales.

Criterios de inclusión/exclusión de pacientes:
Los pacientes elegibles fueron mayores de 18 años y diagnosticados de obesidad mórbida (Índice de Masa Corporal [IMC] >40 kg/m² o IMC >35 kg/m² con condiciones de salud relacionadas con la obesidad, como diabetes mellitus, hipertensión o apnea/hipopnea obstructiva del sueño) y candidatos a cirugía bariátrica. Se excluyó a los pacientes que habían utilizado terapia para reducir de peso durante los 6 meses anteriores a la inscripción, tenían enfermedades inflamatorias significativas, enfermedad renal y/o hepática grave, neoplasia maligna activa, embarazo o evidencia de enfermedad cardiovascular (ya sea autoinformada o diagnosticada con cardiopatía isquémica, enfermedad de las arterias coronarias, anomalías estructurales miocárdicas, intervenciones cardíacas o estar en tratamiento para cualquiera de estas afecciones).

1. Evaluación del perfil cardiometabólico

NOTA: La muestra de estudio utilizada para este experimento comprendió 21 pacientes con obesidad metabólicamente saludable (MHO) y 25 pacientes obesos metabólicamente no saludables (MUO), determinados por la ausencia o presencia de síndrome metabólico, respectivamente. Los participantes tenían entre 43 ± 9 años, con un IMC de 45 ± 7,8 kg/m², y el 78% eran mujeres. Las comorbilidades más prevalentes fueron diabetes mellitus tipo 2, hipertensión arterial sistémica y/o dislipidemia. Se pretendía que la muestra fuera emparejada por edad.

1. Evaluar el perfil cardiometabólico
   1. Obtener características demográficas y antropométricas, como edad, sexo, talla, peso, enfermedades crónicas (DM2, hipertensión, etc.) y medicamentos consumidos. Calcula el IMC dividiendo el peso por el cuadrado de la altura. Obtener la circunferencia de la cintura midiendo entre el punto inferior de la última costilla y la cresta ilíaca.
   2. Realizar pruebas bioquímicas clínicas de rutina, incluyendo glucosa, insulina, pruebas de función hepática y perfil lipídico²².
   3. Designar a los pacientes como MUO o MHO, según lo determine la presencia o ausencia de síndrome metabólico, respectivamente.
      NOTA: El Síndrome Metabólico se diagnostica según los criterios NCEP/ATP III²³. Un paciente es diagnosticado con síndrome metabólico si presenta al menos tres de los siguientes cinco factores de riesgo:
   4. Obesidad abdominal (circunferencia de la cintura >102 cm en hombres o >88 cm en mujeres). (2) Nivel sérico de triglicéridos ≥150 mg/dL (1,7 mmol/L). (3) Nivel de colesterol HDL <40 mg/dL (1,0 mmol/L) en hombres o <50 mg/dL (1,3 mmol/L) en mujeres. (4) Presión arterial sistólica ≥130 mmHg o presión arterial diastólica ≥85 mmHg. (5) Nivel de glucosa plasmática en ayunas ≥100 mg/dL (5,6 mmol/L).

2. Envejecimiento vascular (rigidez arterial)

NOTA: El envejecimiento vascular puede evaluarse en términos de rigidez aórtica, que está determinada por la presión del pulso aórtico central y la velocidad de la onda del pulso carótido-femoral (cfPWV). En la actualidad, la cfPWV es el estándar de oro para determinar la rigidez arterial¹³.

1. Evaluación de la presión aórtica
   NOTA: La evaluación de la presión aórtica se realiza utilizando un dispositivo para medir la reflexión de las ondas arteriales y el análisis de ondas de pulso (PWA), en el que se determinan los parámetros de la forma de onda de la presión aórtica central.
   1. Cree un perfil del paciente en el software del dispositivo e introduzca datos como el ID del paciente, el nombre, la fecha de nacimiento, el sexo y la altura.
   2. Coloque al paciente en posición supina durante al menos 5 minutos antes de comenzar la evaluación.
   3. Coloque un manguito braquial y asegúrelo alrededor del brazo del paciente, centrado en la arteria braquial, asegurándose de que el centro del manguito y el corazón estén al mismo nivel.
   4. El dispositivo realiza PWA automáticamente. Presione el botón de inicio . El manguito se inflará automáticamente por primera vez para determinar la presión braquial, sistólica y diastólica. A continuación, el brazalete se desinflará y se inflará de nuevo para capturar la forma de onda de la PWA.
   5. Obtención de PWA por tonometría de aplanación, que permite registrar el pulso periférico y la generación de formas de onda de presión aórtica central. Las localizaciones periféricas de la tonometría de aplanación incluyen las arterias braquiales o radiales.
   6. Después de escalar la forma de onda de la presión arterial, analice la parte sistólica de la forma de onda, considerando también los datos biométricos y demográficos.
      NOTA: El software calcula en base a la fórmula K· Psa· (1 + Ts/Td), donde Psa es el área bajo la parte sistólica de la curva por encima de la presión diastólica final, Ts y Td son las duraciones de la sístole y la diástole, respectivamente, y K es una constante relacionada con el volumen sistólico^24,25.
   7. Calcule el Índice de Aumento siguiendo la NOTA a continuación.
      NOTA: Después de la eyección del ventrículo izquierdo, se produce una onda arterial incidente temprana, con una onda reflejada posterior que se origina desde la periferia. La velocidad de estas ondas aumenta según la rigidez arterial, y si la onda reflejada llega temprano a la aorta central, la presión sistólica aórtica aumentará. Esto se conoce como Presión Aumentada, mientras que su porcentaje relativo a la Presión de Pulso se conoce como Índice de Aumento (Aix).
   8. Obtener un informe automático de la prueba, que contiene parámetros aórticos, incluida la forma de onda de presión central promedio: SP (presión sistólica aórtica), DP (presión diastólica aórtica), PP (presión del pulso aórtico), MAP (presión arterial media) y FC (frecuencia cardíaca); parámetros clínicos que se representan en un gráfico de barras; así como Aix.
2. Realizar la determinación de cfPWV mediante el método de tonometría de aplanación (SphygmoCor)
   1. Coloque un manguito femoral alrededor del muslo del paciente, lo más alto posible, asegurándose de que el tubo esté centrado en la parte superior de la pierna.
   2. Encuentre el pulso carotídeo en el cuello del paciente, debajo de la mandíbula. Pida al paciente que gire ligeramente la cabeza a un lado; Si es necesario, coloque una almohada debajo del cuello para brindar apoyo. Una vez que se encuentre el pulso carotídeo en el sitio percibido más fuerte, coloque una marca indicadora en la piel del paciente.
   3. Obtén tres mediciones. Primero, la distancia entre el pulso carotídeo y la escotadura supraesternal; en segundo lugar, la distancia entre la escotadura supraesternal y el manguito femoral; y por último, la distancia entre la arteria femoral al palpar el pulso en la ingle del paciente y el manguito femoral.
      NOTA: Todas las distancias se tomarán en línea recta (evitando las curvas corporales del paciente) y se deben presentar en milímetros.
      1. A continuación, introduzca la información sobre las tres distancias en el software cfPWV.
   4. Coloque la punta del tonómetro en el sitio donde anteriormente se encontraba el pulso carotídeo. A continuación, pulse el botón START . El sensor detectará automáticamente el pulso carotídeo y registrará la forma del pulso una vez que se registre un patrón regular. El dispositivo sincronizará ambos pulsos (carotídeo y femoral) para determinar los pulsos de onda y estimar el cfPWV y el tiempo de tránsito del pulso (Figura 1).
   5. Asegúrese de que el software realice automáticamente el cálculo de la velocidad calculando D / Δt, donde D es la distancia de tránsito entre los sitios de pulso carotídeo y femoral, y Δt es el retraso de tiempo desde la onda R pico del ECG hasta el pie de la forma de onda de presión correspondiente entre las formas de onda carotídea y femoral.
   6. Evalúe una prueba de control de calidad, según lo informado por el dispositivo, para determinar si las mediciones son aceptables.
      NOTA: Sostenga la punta del tonómetro como un lápiz para garantizar la máxima estabilidad. Los ajustes de presión y posición en el tonómetro deben ser delicados y suaves para obtener mediciones precisas, que se indicarán mediante un color verde o amarillo de una línea superior en la pantalla y formas de onda; De lo contrario, el color se volverá rojo, lo que indica la necesidad de una reducción en la presión del tonómetro (si el indicador del nivel de presión sube) o un aumento en la presión del tonómetro (si el indicador baja). El operador debe asegurarse de que haya una carrera ascendente bien definida en las formas de onda carotídeas, ya que es una característica importante que se utilizará para determinar el cfPWV. Es importante ubicar la pantalla de la computadora en un lugar conveniente para que el operador la vea antes de la determinación. Si la pantalla está en un lugar donde el operador tiene dificultades para ver, puede dificultar la captura de datos. El dispositivo necesitará un mínimo de 10 s de formas de onda simultáneas consistentes de los pulsos carotídeos y femorales y capturará automáticamente las formas de onda; sin embargo, algunas circunstancias requerirán que el operador capture las ondas de pulso manualmente (Figura 2).

3. Disfunción endotelial (dilatación mediada por flujo [DMF])

NOTA: La prueba de Dilatación Mediada por Flujo (DMF) es una técnica no invasiva para evaluar la salud vascular; Es específicamente útil para evaluar la función endotelial y ha sido descrito como una herramienta útil para predecir eventos cardiovasculares futuros²¹. Se realiza mediante ecografía con transductor lineal.

1. Realizar el protocolo de fiebre aftosa de acuerdo con las recomendaciones internacionales²⁶. Use un esfigmomanómetro y coloque el brazalete alrededor del antebrazo derecho.
2. Coloque un transductor lineal de alta resolución en modo B acoplado al software de análisis compatible en la arteria braquial.
3. Escanear longitudinalmente 5-10 cm por encima del codo. Adquiera la imagen más clara en modo B de las interfaces íntimas anterior y posterior y determine el diámetro basal de la arteria.
4. Sostenga el transductor en el mismo punto para garantizar la consistencia del sitio de medición.
5. Ocluir durante 5 min utilizando el manguito de presión arterial, alcanzando una presión de 30-50 mmHg por encima de la presión sistólica determinada.
6. Después del desinflado del manguito, realice un registro continuo de la imagen longitudinal de la arteria braquial durante 3 minutos y determine el diámetro nuevamente.
7. Calcule la DMF como el cambio porcentual en relación con el diámetro del vaso antes del inflado del manguito, de la siguiente manera: (diámetro del pico − diámetro de la línea de base)/diámetro de la línea de base (diámetro del pico − diámetro de la línea de base) / diámetro de la línea de base x 100 (Figura 3). El % de DMF mide la capacidad de las arterias para responder con la liberación endotelial de óxido nítrico durante la hiperemia reactiva (mediada por flujo)²⁷.
8. Evaluar más a fondo la disfunción endotelial mediante la determinación del NO plasmático (kit de ensayo de óxido nítrico, disponible comercialmente) medido mediante un ensayo de inmunoabsorción ligado a enzimas.
   1. Prepare la curva estándar y las muestras, luego agréguelas a los pocillos en la placa de ensayo.
   2. Agregue la nitrato reductasa y el cofactor enzimático e incube durante 60 minutos a temperatura ambiente para convertir el nitrato en nitrito.
   3. Añadir potenciadores y reactivos de Griess; luego se desarrollan a temperatura ambiente durante 10 minutos, permitiendo que el nitrito se convierta en un compuesto azocromóforo de color púrpura oscuro, que refleja con precisión las cantidades de NO.
   4. Analice en un lector de microplacas midiendo a una densidad óptica de 540 nm.

4. Aterogénesis subclínica (espesor íntima-media carotídeo [CIMT])

NOTA: Los pacientes deben colocarse en posición supina cómodamente, con la cabeza girada para exponer la vena yugular y la arteria carótida; Se puede usar una toalla enrollada o una almohada debajo del cuello para exponer mejor la carótida.

1. Realizar el protocolo de medición del grosor íntima-media carotídeo (CIMT) según el Consenso^{de expertos 28,29} de la siguiente manera: aplicar una sonda ultrasonográfica de 4,0 MHz para identificar las estructuras vasculares del cuello, como la arteria carótida y la vena yugular, así como la glándula tiroides, en orientación transversal en la base del cuello.
2. Localizar la arteria carótida derecha utilizando una orientación transversal del transductor, moviéndose en dirección cefálica hasta identificar el bulbo carotídeo y la bifurcación de la arteria carótida interna y externa. A continuación, gire el transductor 90° para lograr una vista longitudinal del bulbo carotídeo.
3. Determine el grosor íntima-media carotídeo midiendo la distancia entre las interfaces íntima-lumen y media-adventicia a lo largo de un rango de 1 cm distal del bulbo carotídeo (Figura 4).
   NOTA: El protocolo no incluye seguimiento, medicamentos ni intervenciones.

Resultados

Los sujetos se clasificaron como MHO y MUO en función de sus perfiles cardiometabólicos. El grupo MUO presentó una mayor prevalencia de enfermedades crónicas, como hipertensión arterial sistémica, diabetes mellitus tipo 2 (DM2) y dislipidemia. Del mismo modo, el fenotipo MUO mostró niveles elevados de glucosa y HbA1c, así como diferencias en triglicéridos y colesterol total (Tabla 1).

A continuación, se evaluó el envejecimiento vasc...

Discusión

Abordar la salud vascular y comprender y controlar el riesgo cardiovascular son esenciales para la prevención, la intervención temprana y la reducción de la carga mundial de enfermedades cardiovasculares. En este sentido, el uso combinado de métodos para evaluar la elasticidad y la distensibilidad de la pared arterial (incluidos los parámetros hemodinámicos aórticos, cfPWV para la rigidez arterial y el índice de aumento), la producción de óxido nítrico endotelial y la ateroscl...

Materiales

Name	Company	Catalog Number	Comments
Device for measuring arterial wave reflection and Pulse Wave Analysis	ATCOR	SphygmoCor	Analyzer of pulse wave for central pressure. It contains a brachial cuff and a femoral cuff
Microplate reader for absorbance, Sunrise	Tecan	30190079	Detection Mode: Absorbance; Wavelength Range: 340 nm - 750 nm; Filter Wavelength: 405 nm, 450 nm, 492 nm, 620 nm; Plate Format 96 well plates
Nitric oxide assay kit	Abcam	ab65328	Nitric Oxide Assay Kit, Colorimetric, Abcam Cat. ab65328 for 96-well plates
Portatil ultrasound to measure FMD	Sonolife	MED 36-13	Ultrasonography linear transducer
Software for FMD WirelessUSG	SonoStarMed Technologies	WirelessUSG v. 3.6.52	Software used to measure artery diameter for FMD
Software used to calculate vascular parameters from Waveform Analysis	ATCOR	SphygmoCor XCEL	Software used to integrate patient profile, waveform analysis, calculation of PWA, PWV and other vascular parameters
Sphygmomanometer	Homecare	ANEROIDE 1000	100% cotton self-adjustable bracelet with hook, Adult artery indicator cuff.
Ultrasound to measure CIMT	Philips	EPIQ7L12-3 Broadband Linear Array Transducer	Linear transducer (Broadband Linear Array Transducer)