Velocidade de onda de pulso, dilatação mediada por fluxo e espessura médio-intimal da carótida para avaliar o risco cardiovascular em população com síndrome metabólica

Resumo

O envelhecimento endotelial/vascular e a aterogênese são mecanismos fundamentais que promovem o desenvolvimento de doenças cardiovasculares. O presente protocolo descreve métodos para avaliar rigidez arterial, disfunção endotelial e aterogênese em pacientes com fatores de risco relacionados, que são altamente valiosos no campo da pesquisa cardiovascular.

Resumo

A velocidade da onda de pulso (VOP), a dilatação mediada por fluxo (FMD) e a espessura da íntima-média da carótida (CIMT) são métodos estabelecidos usados em pesquisas e ambientes clínicos para avaliar a rigidez arterial, a função endotelial e a aterogênese subclínica. Essas medidas podem refletir doença vascular e progressão aterosclerótica, que são as principais causas de eventos cardiovasculares adversos. Esses métodos são particularmente valiosos na determinação da disfunção cardiovascular entre populações com diferentes fatores de risco, como diabetes mellitus, hipertensão e outras condições relacionadas à disfunção metabólica. Eles fornecem uma fonte de informação não invasiva e confiável que complementa a prática clínica. A detecção precoce, a avaliação de risco e as decisões terapêuticas relacionadas à doença cardiovascular podem ser alcançadas, contribuindo para melhorar os resultados dos pacientes. As ferramentas tradicionais para avaliar doenças cardiovasculares não revelam se a síndrome metabólica afeta a doença cardiovascular subclínica precoce em pacientes com obesidade. Pesquisas recentes destacaram a importância de incluir a rigidez arterial e a função endotelial em uma avaliação cardiovascular abrangente. Portanto, o objetivo do presente estudo é descrever métodos que forneçam informações sobre envelhecimento vascular subclínico precoce, disfunção endotelial e doença aterogênica, permitindo a estratificação de risco alvo vascular entre populações com obesidade e diferentes perfis metabólicos.

Introdução

A obesidade é um importante problema de saúde em todo o mundo devido às suas complicações associadas, como hipertensão, dislipidemia, doença hepática, aterosclerose, resistência à insulina e diabetes mellitus tipo 2 (DM2), além de aumento do risco de doenças cardiovasculares (DCV)¹.

A constelação dessas condições, conhecida como Síndrome Metabólica (SM), tem sido relatada como uma das principais causas de patogênese das DCV, que é uma das principais causas de morte, sendo responsável por até 30% de todas as mortes em todo o mundo². Indivíduos obesos têm maior necessidade de oxigênio e nutrientes em todo o corpo devido ao aumento da demanda de suprimento sanguíneo, levando a alterações hemodinâmicas significativas. Essas alterações podem resultar em diminuição da disponibilidade de óxido nítrico (NO), aumento do estresse oxidativo e disfunção endotelial vascular ^3,4,5.

As doenças ateroscleróticas são as principais condições cardiovasculares e representam a principal causa de morte em todo o mundo. Esta é uma manifestação clínica de múltiplos fatores possíveis, incluindo fatores genéticos e ambientais⁶. Pessoas com anormalidades metabólicas, como resistência à insulina ou pré-diabetes, demonstraram ter uma prevalência e incidência significativamente maiores de aterosclerose coronariana do que pessoas saudáveis. Além disso, vasos sanguíneos congestionados com placa altamente lipídica foram encontrados antes mesmo do aparecimento de manifestações clínicas de disfunção metabólica 7,8,9,10.

A rigidez arterial, a disfunção endotelial e a aterogênese têm sido descritas como fatores importantes no desenvolvimento de doenças cardiovasculares. Esses processos estão relacionados ao envelhecimento vascular e à formação de placas aterogênicas em vasos críticos como artérias coronárias, carótidas ou membros. Pesquisas translacionais têm evidenciado que a rigidez arterial, a disfunção endotelial e a aterogênese estão relacionadas a danos vasculares comuns induzidos por inflamação crônica, menor produção de NO e estresse oxidativo^11,12.

A medição da velocidade da onda de pulso carotídeo-femoral (cfPWV) representa o método padrão-ouro para medir a rigidez arterial. A VPcf pode ser medida usando um tonômetro carotídeo simultaneamente com um manguito de perna para capturar formas de onda de pressão arterial nos locais carotídeo e femoral. Em seguida, um software pode realizar o cálculo da velocidade calculando D/Δt, onde D é a distância de trânsito entre os locais de pulso carotídeo e femoral, e Δt é o atraso de tempo da onda R do pico de ECG até o pé da forma de onda de pressão correspondente entre as formas de onda carotídea e femoral. O aumento da rigidez das artérias centrais, como a aorta, provoca uma maior velocidade do pulso ejetado do ventrículo esquerdo através das artérias, bem como um retorno mais rápido da pressão refletida, com consequente elevação da pressão durante a ejeção do ventrículo esquerdo, o que potencialmente diminui a perfusão da artéria coronária. Portanto, a VPcf pode ser útil como marcador de doença arterial coronariana, acidente vascular cerebral e doenças cardiovasculares^13,14.

Da mesma forma, a Análise de Ondas de Pulso (PWA) é um parâmetro vascular não invasivo que avalia as características da onda de pressão central, onde as pressões arteriais sistólica e diastólica da aorta são as principais variáveis. Ao medir a rigidez arterial e a complacência elástica, a PWA reflete a extensibilidade arterial, que está intimamente relacionada ao risco cardiovascular. Este método permite medir parâmetros como o Augmentation Index, que tem a capacidade de prever a gravidade das doenças cardiovasculares e arteriais coronarianas. O Augmentation Index pode ser descrito da seguinte forma: uma onda arterial incidente precoce é produzida após a ejeção do ventrículo esquerdo, com uma onda refletida subsequente originada da periferia. A velocidade dessas ondas aumenta de acordo com a rigidez arterial e, se a onda refletida chegar à aorta central precocemente, a pressão sistólica aórtica aumentará. Isso é conhecido como Pressão Aumentada (AP), enquanto sua porcentagem em relação à Pressão de Pulso é conhecida como Índice de Aumento. A PWA pode ser medida através do método de tonometria de aplanação, envolvendo uma leve compressão da artéria braquial de modo que sua pressão transmural seja zero. Neste ponto, a pressão arterial média pode ser medida. Após o dimensionamento da onda da pressão arterial, analisa-se a parte sistólica da onda AP, considerando-se também dados biométricos e demográficos15,16,17. Particularmente, o método de tonometria de aplanação (SphygmoCor) mostrou repetibilidade aceitável e correlação significativa com o cateterismo aórtico invasivo na determinação da VOP aórtica, bem como boa concordância com as Diretrizes da Artery Society 18,19,20.

Outros testes vasculares, como a dilatação mediada por fluxo (FMD) e a espessura médio-intimal da carótida (CIMT), representam técnicas não invasivas realizadas por ultrassonografia com transdutores lineares. Esses procedimentos de avaliação são úteis para avaliar a saúde vascular, especificamente a disfunção endotelial e a aterogênese subclínica, respectivamente. Ambos mostraram capacidade prognóstica para eventos cardiovasculares. A DFM é comumente considerada um reflexo da função arterial dependente do endotélio, mediada principalmente pelo óxido nítrico. Ele serve como um marcador substituto para a saúde vascular e tem sido utilizado de forma não invasiva para comparar grupos de sujeitos e avaliar os efeitos das intervenções em indivíduos²¹.

O objetivo do presente estudo é descrever o uso de métodos que permitem a determinação de marcadores que reflitam envelhecimento vascular subclínico precoce, disfunção endotelial e doença aterogênica. Tais informações permitem a estratificação de risco entre populações com obesidade e diferentes perfis metabólicos. Esses métodos podem ser úteis para determinar o dano cardiovascular e o prognóstico, bem como para avaliar as respostas vasculares e aterogênicas a intervenções farmacológicas e não farmacológicas, particularmente entre populações com fatores de risco metabólicos.

Protocolo

O comitê de ética em pesquisa institucional do Centro Médico Nacional "20 de Noviembre" ISSSTE aprovou este protocolo (ID nº 386.2013). Todos os pacientes inscritos forneceram consentimento informado por escrito. Os detalhes do equipamento e software utilizados neste estudo estão listados na Tabela de Materiais.

Critérios de inclusão/exclusão de pacientes:
Os pacientes elegíveis eram maiores de 18 anos e diagnosticados com obesidade mórbida (Índice de Massa Corporal [IMC] >40 kg/m² ou IMC >35 kg/m² com condições de saúde relacionadas à obesidade, como diabetes mellitus, hipertensão ou apneia/hipopneia obstrutiva do sono) e candidatos à cirurgia bariátrica. Os pacientes foram excluídos se tivessem usado terapia de redução de peso durante os 6 meses anteriores à inscrição, tivessem doenças inflamatórias significativas, doença renal e/ou hepática grave, malignidade ativa, gravidez ou evidência de doença cardiovascular (autorrelatada ou diagnosticada com doença cardíaca isquêmica, doença arterial coronariana, anormalidades estruturais do miocárdio, intervenções cardíacas ou estar em tratamento para qualquer uma dessas condições).

1. Avaliação do perfil cardiometabólico

NOTA: A amostra do estudo utilizada para este experimento foi composta por 21 pacientes com Obesidade Metabolicamente Saudável (MHO) e 25 Obesos Metabolicamente Não Saudáveis (MUO), determinados pela ausência ou presença de síndrome metabólica, respectivamente. Os participantes tinham idade entre 43 ± 9 anos, IMC de 45 ± 7,8 kg/m², e 78% eram do sexo feminino. As comorbidades mais prevalentes foram diabetes mellitus tipo 2, hipertensão arterial sistêmica e/ou dislipidemia. A amostra foi planejada para ser pareada por idade.

1. Avaliar o perfil cardiometabólico
   1. Obter características demográficas e antropométricas, como idade, sexo, altura, peso, doenças crônicas (DM2, hipertensão, etc.) e medicamentos consumidos. Calcule o IMC dividindo o peso pelo quadrado da altura. Obtenha a circunferência da cintura medindo entre o ponto inferior da última costela e a crista ilíaca.
   2. Realizar exames bioquímicos clínicos de rotina, incluindo glicose, insulina, testes de função hepática e perfil lipídico²².
   3. Designe os pacientes como MUO ou MHO, conforme determinado pela presença ou ausência de síndrome metabólica, respectivamente.
      NOTA: A Síndrome Metabólica é diagnosticada de acordo com os critérios do NCEP/ATP III²³. Um paciente é diagnosticado com síndrome metabólica se apresentar pelo menos três dos cinco fatores de risco a seguir:
   4. Obesidade abdominal (circunferência da cintura >102 cm em homens ou >88 cm em mulheres). (2) Nível sérico de triglicerídeos ≥150 mg/dL (1,7 mmol/L). (3) Nível de colesterol HDL <40 mg/dL (1,0 mmol/L) em homens ou <50 mg/dL (1,3 mmol/L) em mulheres. (4) Pressão arterial sistólica ≥130 mmHg ou pressão arterial diastólica ≥85 mmHg. (5) Nível de glicose plasmática em jejum ≥100 mg/dL (5,6 mmol/L).

2. Envelhecimento vascular (rigidez arterial)

NOTA: O envelhecimento vascular pode ser avaliado em termos de rigidez aórtica, que é determinada pela pressão de pulso aórtico central e velocidade da onda de pulso carotídeo-femoral (cfPWV). Atualmente, a VPcf é o padrão-ouro para determinar a rigidez arterial¹³.

1. Avaliação da pressão aórtica
   NOTA: A avaliação da pressão aórtica é realizada usando um dispositivo para medir a reflexão da onda arterial e a Análise de Onda de Pulso (PWA), na qual os parâmetros da forma de onda da pressão aórtica central são determinados.
   1. Crie um perfil do paciente no software do dispositivo e introduza dados como ID do paciente, nome, data de nascimento, sexo e altura.
   2. Coloque o paciente em decúbito dorsal por pelo menos 5 minutos antes de iniciar a avaliação.
   3. Coloque um manguito braquial e prenda-o ao redor do braço do paciente, centralizado na artéria braquial, garantindo que o centro do manguito e o coração estejam no mesmo nível.
   4. O dispositivo executa automaticamente o PWA. Pressione o botão Iniciar . O manguito inflará automaticamente pela primeira vez para determinar a pressão sistólica e diastólica braquial. Em seguida, o manguito esvaziará e inflará novamente para capturar a forma de onda PWA.
   5. Obter PWA por tonometria de aplanação, que permite registrar pulso periférico e geração de formas de onda de pressão aórtica central. As localizações periféricas para tonometria de aplanação incluem artérias braquiais ou radiais.
   6. Após dimensionar a forma de onda da pressão arterial, analise a parte sistólica da forma de onda, considerando também dados biométricos e demográficos.
      NOTA: O software calcula com base na fórmula K· Psa· (1 + Ts/Td), onde Psa é a área sob a parte sistólica da curva acima da pressão diastólica final, Ts e Td são as durações da sístole e da diástole, respectivamente, e K é uma constante relacionada ao volume sistólico^24,25.
   7. Calcule o Índice de Aumento seguindo a NOTA abaixo.
      NOTA: Uma onda arterial incidente precoce é produzida após a ejeção do ventrículo esquerdo, com uma onda refletida subsequente originada da periferia. A velocidade dessas ondas aumenta de acordo com a rigidez arterial e, se a onda refletida chegar à aorta central precocemente, a pressão sistólica aórtica aumentará. Isso é conhecido como Pressão Aumentada, enquanto sua porcentagem em relação à Pressão de Pulso é conhecida como Índice de Aumento (Aix).
   8. Obtenha um relatório automático do teste, contendo parâmetros aórticos, incluindo a forma de onda média da pressão central: SP (pressão sistólica aórtica), DP (pressão diastólica aórtica), PP (pressão de pulso aórtico), PAM (pressão arterial média) e FC (frequência cardíaca); parâmetros clínicos representados num gráfico de barras; bem como Aix.
2. Realizar a determinação da vPcf através do método de tonometria de aplanação (SphygmoCor)
   1. Coloque um manguito femoral ao redor da coxa do paciente, o mais alto possível, garantindo que o tubo esteja centralizado na parte superior da perna.
   2. Encontre o pulso carotídeo no pescoço do paciente abaixo da mandíbula. Peça ao paciente para girar levemente a cabeça para o lado; Se necessário, coloque um travesseiro abaixo do pescoço para fornecer suporte. Assim que o pulso carotídeo for encontrado no local mais forte percebido, coloque uma marca indicadora na pele do paciente.
   3. Obtenha três medições. Primeiro, a distância entre o pulso carotídeo e a incisura supraesternal; segundo, a distância entre a fúrcula supraesternal e o manguito femoral; e, finalmente, a distância entre a artéria femoral palpando o pulso na virilha do paciente e o manguito femoral.
      NOTA: Todas as distâncias devem ser feitas em linhas retas (evitando as curvas corporais do paciente) e devem ser apresentadas em milímetros.
      1. Em seguida, introduza informações sobre as três distâncias no software cfPWV.
   4. Coloque a ponta do tonômetro no local onde o pulso carotídeo estava localizado anteriormente. Em seguida, pressione o botão START . O sensor detectará automaticamente o pulso carotídeo e registrará a forma do pulso assim que um padrão regular for registrado. O dispositivo sincronizará os dois pulsos (carótida e femoral) para determinar os pulsos de onda e estimar o cfPWV e o tempo de trânsito do pulso (Figura 1).
   5. Certifique-se de que o software execute automaticamente o cálculo da velocidade calculando D/Δt, onde D é a distância de trânsito entre os locais de pulso carotídeo e femoral, e Δt é o atraso de tempo desde o pico da onda R do ECG até o pé da forma de onda de pressão correspondente entre as formas de onda carotídea e femoral.
   6. Avalie um teste de controle de qualidade, conforme relatado pelo dispositivo, para determinar se as medições são aceitáveis.
      NOTA: Segure a ponta do tonômetro como um lápis para garantir a máxima estabilidade. Os ajustes de pressão e posição no tonômetro devem ser delicados e suaves para obter medições precisas, que serão indicadas por uma cor verde ou amarela de uma linha superior na tela e formas de onda; caso contrário, a cor ficará vermelha, indicando a necessidade de uma redução na pressão do tonômetro (se o indicador do nível de pressão subir) ou um aumento na pressão do tonômetro (se o indicador diminuir). O operador deve garantir que haja um curso ascendente bem definido nas formas de onda carotídeas, pois é uma característica importante que será usada para determinar o cfPWV. É importante colocar a tela do computador em um local conveniente para o operador view antes da determinação. Se a tela estiver em um local onde o operador tenha dificuldade de visualização, isso pode dificultar a captura de dados. O dispositivo precisará de um mínimo de 10 s de formas de onda simultâneas consistentes dos pulsos carotídeo e femoral e capturará automaticamente as formas de onda; no entanto, algumas circunstâncias exigirão que o operador capture as ondas de pulso manualmente (Figura 2).

3. Disfunção endotelial (dilatação mediada por fluxo [FMD])

NOTA: O teste de Dilatação Mediada por Fluxo (FMD) é uma técnica não invasiva para avaliar a saúde vascular; É especificamente útil para avaliar a função endotelial e tem sido descrito como uma ferramenta útil para prever eventos cardiovasculares futuros²¹. É realizada por meio de ultrassonografia com transdutor linear.

1. Executar o protocolo da FMD de acordo com as recomendações internacionais²⁶. Use um esfigmomanômetro e coloque o manguito ao redor do antebraço direito.
2. Colocar um transdutor linear de alta resolução no modo B acoplado ao software de análise compatível na artéria braquial.
3. Digitalize longitudinalmente 5-10 cm acima do cotovelo. Adquira a imagem mais nítida do modo B das interfaces íntimas anterior e posterior e determine o diâmetro basal da artéria.
4. Segure o transdutor no mesmo ponto para garantir a consistência do local de medição.
5. Ocluir por 5 min usando o manguito de pressão arterial, atingindo uma pressão de 30-50 mmHg acima da pressão sistólica determinada.
6. Após a desinsuflação do balonete, realizar um registro contínuo da imagem longitudinal da artéria braquial por 3 min e determinar o diâmetro novamente.
7. Calcular a FMD como a variação percentual em relação ao diâmetro do vaso antes da insuflação do balonete, da seguinte forma: (diâmetro do pico − diâmetro da linha de base)/diâmetro da linha de base (diâmetro do pico − diâmetro da linha de base)/diâmetro da linha de base x 100 (Figura 3). A FMD% mede a capacidade das artérias de responder com liberação endotelial de óxido nítrico durante a hiperemia reativa (mediada por fluxo)²⁷.
8. Avalie ainda mais a disfunção endotelial determinando o NO plasmático (kit de ensaio de óxido nítrico, disponível comercialmente) conforme medido por ensaio imunoenzimático.
   1. Prepare a curva padrão e as amostras e, em seguida, adicione-as aos poços na placa de ensaio.
   2. Adicione nitrato redutase e cofator enzimático e incube por 60 min em temperatura ambiente para converter nitrato em nitrito.
   3. Adicione intensificadores e reagentes Griess; em seguida, desenvolva-se à temperatura ambiente por 10 min, permitindo que o nitrito se transforme em um composto de azocromóforo roxo profundo, que reflete com precisão as quantidades de NO.
   4. Analisar num leitor de microplacas medindo a uma densidade óptica de 540 nm.

4. Aterogênese subclínica (espessura médio-intimal da carótida [CIMT])

NOTA: Os pacientes devem ser colocados confortavelmente em decúbito dorsal, com a cabeça girada para expor a veia jugular e a artéria carótida; Uma toalha enrolada ou travesseiro sob o pescoço pode ser usado para expor melhor a carótida.

1. Realizar o protocolo de medição da espessura médio-intimal da carótida (EMIC) de acordo com o consenso de especialistas^28,29 da seguinte forma: aplicar uma sonda ultrassonográfica de 4,0 MHz para identificar estruturas vasculares do pescoço, como a artéria carótida e a veia jugular, bem como a glândula tireoide, em orientação transversal na base do pescoço.
2. Localize a artéria carótida direita usando uma orientação transversal do transdutor, movendo-se na direção cefálica até que o bulbo carotídeo e a bifurcação da artéria carótida interna e externa sejam identificados. Em seguida, gire o transdutor 90° para obter uma visão longitudinal do bulbo carotídeo.
3. Determine a espessura médio-intimal da carótida medindo a distância entre as interfaces íntima-lúmen e média-adventícia ao longo de uma faixa de 1 cm distal ao bulbo carotídeo (Figura 4).
   NOTA: O protocolo não inclui acompanhamento, medicamentos ou intervenções.

Resultados

Os indivíduos foram classificados como MHO e MUO com base em seus perfis cardiometabólicos. O grupo OMU apresentou maior prevalência de doenças crônicas, como hipertensão arterial sistêmica, diabetes mellitus tipo 2 (DM2) e dislipidemia. Da mesma forma, o fenótipo MUO apresentou níveis elevados de glicose e HbA1c, bem como diferenças nos triglicerídeos e colesterol total (Tabela 1).

O envelhecimento vascular foi então avaliado, ref...

Discussão

Abordar a saúde vascular e compreender e gerenciar o risco cardiovascular são essenciais para a prevenção, intervenção precoce e redução da carga global de doenças cardiovasculares. Nesse sentido, o uso combinado de métodos para avaliar a elasticidade e a complacência da parede arterial (incluindo parâmetros hemodinâmicos da aorta, VFPcf para rigidez arterial e Índice de Aumento), produção de óxido nítrico endotelial e aterosclerose fornecem uma avaliação mais abrange...

Materiais

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)