Efectos inotrópicos, cronotrópicos y dromotrópicos mediados a través de los ganglios parasimpáticos en el corazón del perro

Diferentes fibras nerviosas vagales controlan el corazón a través de células ganglionares en las paredes del corazón. Casi todas las células ganglionares parasimpáticas para la actividad del marcapasos del nódulo sinusal existen en el tejido graso que recubre las venas pulmonares derechas (almohadilla de grasa SA), y las que se encargan de la conducción auriculoventricular (AV) existen en el tejido graso de la unión de la vena cava inferior y la aurícula izquierda (almohadilla de grasa AV) (1, 7-9, 19,20). Los elementos neurales parasimpáticos que controlan la frecuencia sinusal también existen en el tejido adiposo que recubre las venas pulmonares derechas de los corazones humanos (3). Sin embargo, aún no se han identificado en el corazón de los mamíferos células ganglionares parasimpáticas agrupadas que controlen la fuerza contráctil auricular, aunque la estimulación de los elementos neurales parasimpáticos en la almohadilla grasa SA aumenta la longitud del ciclo sinusal espontáneo (SCL) y disminuye parcialmente la fuerza contráctil auricular en el corazón del perro (9). Recientemente, Chiou et al. (4) han informado de la existencia de células ganglionares en la almohadilla grasa situada entre la vena cava superior medial y la raíz aórtica (almohadilla grasa VCS-Ao) y de que la ablación con catéter de radiofrecuencia en la almohadilla grasa VCS-Ao conducía a la denervación vagal completa o a la atenuación del acortamiento del período refractario efectivo (PRE) inducido vagamente en las aurículas derecha e izquierda del perro. Sin embargo, muchas fibras nerviosas autónomas atraviesan y rodean la almohadilla grasa de la VCS-Ao en el perro (17, 21,22). Por lo tanto, en el presente estudio examinamos si las células ganglionares parasimpáticas de la almohadilla grasa de la VCS-Ao controlan de forma selectiva y total las respuestas eléctricas y contráctiles de la aurícula derecha a la activación de los nervios vagos en el perro anestesiado. Para lograr este propósito, estudiamos los efectos de la inyección tópica de un bloqueador de los receptores nicotínicos ganglionares, trimetafán, y de un bloqueador de los canales de sodio, lidocaína, en la almohadilla grasa de la VCS-Ao sobre la primera derivada de la presión auricular derecha (RA dP/d t), el SCL y el tiempo de conducción AV (AVCT) en respuesta a la estimulación del nervio parasimpático. Estimulamos eléctricamente ambos lados de los nervios vagos cervicales, los elementos neurales parasimpáticos relacionados con el ritmo sinusal en la almohadilla de grasa SA, o los elementos neurales parasimpáticos relacionados con la conducción AV en la almohadilla de grasa AV por separado (8,9).

Preparación.

Nuestros experimentos con animales fueron aprobados por el Comité de Estudios Animales de la Facultad de Medicina de la Universidad de Shinshu. Treinta y un perros mestizos, con un peso de 10-23 kg, fueron anestesiados con pentobarbital sódico (30 mg/kg iv), y se administraron dosis suplementarias para mantener una anestesia estable. Se insertó una cánula traqueal y se inició la ventilación con presión positiva intermitente. Se abrió el tórax transversalmente en el cuarto espacio intercostal. Para bloquear la conducción neural, se ligaron firmemente ambos nervios vagos cervicales y se aplastaron en el cuello, y se aplastaron ambos ganglios estrellados con una ligadura apretada en sus uniones con el ansa subclaviae. Estas maniobras eliminan casi toda la actividad neural tónica del corazón (10).

Para registrar la actividad eléctrica de la aurícula y el ventrículo derechos, se colocaron dos electrodos bipolares en la base de la superficie epicárdica del apéndice auricular derecho y en la superficie epicárdica del ventrículo derecho, respectivamente. Se midieron el SCL y el AVCT espontáneos y se visualizaron en un recígrafo termográfico (modelo WT 685T; Nihon Kohden, Tokio, Japón). La presión auricular derecha se midió mediante un transductor de presión con punta de catéter (modelo TCP2, Nihon Kohden) que se introdujo en el centro de la cavidad auricular derecha a través de la vena yugular derecha. La presión de la aurícula derecha y la PAd/d t se registraron en el recígrafo. También se midió la presión arterial sistémica a través de la arteria femoral derecha.

Se utilizaron dos electrodos bipolares de plata, a una distancia interelectrodo de 2 mm, para estimular los elementos neurales parasimpáticos intracardiacos. Uno de ellos se colocó en el tejido graso que recubre el lado de la aurícula derecha de la unión de las venas pulmonares derechas (8, 19); nos referimos a esta estimulación eléctrica de los elementos neurales parasimpáticos intracardiacos a la región del nódulo SA como SAPS. Se colocó otro en el tejido graso en la unión de la vena cava inferior y la aurícula izquierda; nos referimos a esta estimulación eléctrica de los elementos neurales intracardiacos a la región nodal AV como AVPS. Ambos electrodos se conectaron a un estimulador eléctrico (modelo SEN 7103, Nihon Kohden). La estimulación fue subumbral para la activación de las células marcapasos y las células musculares cardíacas cuando se utilizó una duración de pulso de estimulación bastante estrecha (0,01-0,06 ms) para la estimulación del nervio parasimpático (8). Para estimular los nervios parasimpáticos eferentes extracardiacos al corazón, se insertaron dos electrodos de aguja fina de cobre en cada nervio vago cervical en el cuello; nos referimos a dicha estimulación eléctrica como complejo vagal cervical (CVS). Antes del experimento, determinamos arbitrariamente la duración del pulso y la frecuencia de la estimulación (SAPS y AVPS, 0,01-0,06 ms y 10-30 Hz; CVS, 0,01-0,04 ms y 5-20 Hz) para aumentar el SCL en 300 ms y prolongar el AVCT en 30 ms. La amplitud del voltaje de la estimulación fue de 10 V.

Protocolos.

Realizamos dos series de experimentos. En la primera serie, para determinar el papel de las células ganglionares parasimpáticas de la almohadilla grasa de la VCS-Ao en las respuestas cardíacas, investigamos los efectos de la inyección tópica de trimetafán (n = 8), un antagonista de los receptores ganglionares nicotínicos, o de lidocaína (n = 6), un bloqueador de los canales de sodio, en la almohadilla grasa de la VCS-Ao en las respuestas inotrópicas, cronotrópicas y dromotrópicas a la VCS en los perros anestesiados. Se inyectó trimetafán a una dosis de 0,3 mg en un volumen de 0,2 ml de solución salina, y se inyectó lidocaína a una dosis de 3,0 mg en un volumen de 0,2 ml de solución salina. Las dosis utilizadas de trimetafán o lidocaína no influyeron de forma significativa en el LCR, el AVCT y la contractilidad auricular. Se determinaron los efectos cardíacos directos de un bloqueador 3 min después de la administración del fármaco, y luego se determinaron los efectos del fármaco en las respuestas cardíacas a la CVS al final de una estimulación de 30 s.

En la segunda serie, para determinar las diferentes funciones entre las células ganglionares parasimpáticas de la almohadilla de grasa SVC-Ao y las del locus SAPS, se estudiaron los efectos de la inyección tópica de trimetafán a una dosis de 03 mg (n = 8) o lidocaína a una dosis de 3,0 mg (n = 5) en un volumen de 0,2 ml de solución salina en el locus SAPS sobre las respuestas inotrópicas, cronotrópicas y dromotrópicas a la CVS, SAPS o AVPS. Además, también estudiamos los efectos de la inyección tópica de trimetafán en la almohadilla de grasa del SVC-Ao, seguida de la inyección de trimetafán en el locus SAPS, sobre las respuestas inotrópicas y cronotrópicas al CVS o al SAPS en cuatro animales anestesiados. Cada estimulación estuvo separada por intervalos de 1 minuto o más para permitir un tiempo de recuperación suficiente.

Fármacos.

Los fármacos utilizados en los experimentos fueron camsilato de trimetófano (Nippon Rosch, Tokio, Japón) y clorhidrato de lidocaína (Fujisawa, Osaka, Japón).

Análisis estadístico.

Todos los datos son medias ± SE. Se utilizó el ANOVA con la prueba de Bonferroni para el análisis estadístico de las comparaciones múltiples de los datos. Para la comparación entre los dos grupos se utilizó la prueba t de Student para datos paritarios. Los valores de P inferiores a 0,05 se consideraron estadísticamente significativos.

RESULTADOS

Efectos del trimetafán o de la lidocaína inyectados en la almohadilla de grasa del SVC-Ao.

Antes del tratamiento con trimetafán o lidocaína en la almohadilla de grasa de la VCS-Ao, determinamos la fuerza contráctil auricular, el SCL espontáneo y el AVCT en respuestas a la estimulación de ambos lados de la VCS, la estimulación de los elementos neurales parasimpáticos relacionados con el ritmo a la región nodal SA en la almohadilla grasa SA (SAPS), o la estimulación de los elementos neurales parasimpáticos relacionados con la conducción AV a la región nodal AV en la almohadilla grasa AV (AVPS), como se muestra en la Fig.1. El CVS disminuyó la presión auricular derecha y el dP/d t de la AR, aumentó el SCL y prolongó el AVCT (Fig. 1A). Utilizamos el dP/d t de la AR como indicador de la fuerza contráctil auricular. Por otro lado, el SAPS aumentó el SCL con una disminución de las respuestas de la presión auricular pero no prolongó el AVCT (Fig. 1B), y el AVPS prolongó el AVCT sin cambios en el SCL y las respuestas de la presión auricular (Fig. 1C). Los datos resumidos se muestran en la Tabla 1.

Para determinar cómo las células ganglionares parasimpáticas de la almohadilla de grasa de la VCS-Ao controlan las respuestas cardíacas, estudiamos a continuación los efectos del trimetafán inyectado en la almohadilla de grasa de la VCS-Ao sobre los cambios en la fuerza contráctil de la aurícula derecha, el SCL y la conducción AV en respuesta a la VCS. Tres minutos después de la inyección tópica de trimetafán en la almohadilla de grasa de la VCS-Ao, la frecuencia cardíaca basal y la presión arterial del perro anestesiado no cambiaron significativamente con respecto a los niveles de control previos al fármaco.

La inyección tópica de trimetafán en una dosis de 0.3 mg en un volumen de 0,2 ml de solución salina en la almohadilla de grasa de la VCS-Ao atenuó de forma similar las disminuciones de la dP/d t de la AR, los aumentos de la SCL y la prolongación de la AVCT en respuesta a la VCS en un 37,4 ± 4,7%, 34,3 ± 5,4% y 33,1 ± 6,5% con respecto al nivel de control respectivo (100%) en ocho experimentos (Fig. 2). Los 0,2 ml de solución salina inyectados en la almohadilla de grasa de la VCS-Ao no afectaron a las respuestas cardíacas ni a la presión arterial.

Para inhibir la acción de las fibras nerviosas que atraviesan la almohadilla grasa de la VCS-Ao, así como la acción mediada por los receptores nicotínicos ganglionares, estudiamos los efectos de la lidocaína inyectada en la almohadilla grasa de la VCS-Ao sobre las respuestas cardíacas a la CVS. La inyección tópica de lidocaína a una dosis de 3,0 mg deprimió las disminuciones de la dP/d t de la AR, los aumentos de la SCL y la prolongación de la AVCT en respuesta a la CVS en un 83,1 ± 2,4%, 89,0 ± 2,2% y 53,2 ± 13,1% respecto al nivel de control respectivo (100%) en seis experimentos (Fig. 3). Tres minutos después del tratamiento con lidocaína, la frecuencia cardíaca basal y la presión arterial no cambiaron significativamente con respecto a los niveles de control previos a la administración del fármaco.

Efectos del trimetafán o la lidocaína inyectados en el locus SAPS.

Para investigar la relación entre el papel funcional de las células ganglionares parasimpáticas en la almohadilla de grasa de la VCS-Ao y las del locus SAPS, estudiamos los efectos del trimetafán inyectado en el locus SAPS sobre los cambios en la fuerza contráctil de la aurícula derecha, SCL y AVCT en respuesta a la VCS, SAPS o AVPS. La inyección tópica de trimetafán en el locus SAPS suprimió las respuestas cronotrópicas e inotrópicas negativas al SAPS en un 98,0 ± 1,0% y 95,8 ± 2.3% del nivel de control respectivo (100%), respectivamente, y también suprimió la respuesta cronotrópica negativa a la CVS en un 86,0 ± 3,5% (Fig. 4). Sin embargo, el trimetafán inyectado en el locus SAPS atenuó parcialmente la respuesta inotrópica negativa a la CVS en un 42,4 ± 3,5%. Las respuestas dromotrópicas a la CVS y al AVPS no se vieron afectadas por el trimetafán inyectado en el locus SAPS.

También estudiamos los efectos de la lidocaína inyectada en el locus SAPS sobre las respuestas cardíacas al CVS, SAPS o AVPS (Fig.5). La inyección tópica de lidocaína a una dosis de 3,0 mg en un volumen de 0,2 ml de solución salina en el locus SAPS abolió las respuestas cronotrópicas negativas al SAPS y al CVS y la respuesta inotrópica negativa al SAPS. La lidocaína atenuó parcialmente la respuesta inotrópica negativa a la CVS en un 56,0 ± 6,7% respecto al nivel de control respectivo (100%). Estos efectos de la lidocaína sobre las respuestas cardíacas a la CVS y a la SAPS fueron similares a los efectos del trimetafán inyectado en el locus de la SAPS (Figs. 4 y 5). La lidocaína no afectó a las respuestas dromotrópicas a cada estimulación parasimpática.

Además, investigamos los efectos del trimetafán en las respuestas cardíacas a la CVS o a la SAPS cuando se inyectaba trimetafán en la almohadilla de grasa de la SVC-Ao seguido de una inyección en el locus de la SAPS en cuatro perros anestesiados (Fig. 6). La inyección tópica de trimetafán en la almohadilla de grasa de la VCS-Ao atenuó las respuestas inotrópicas negativas (Fig. 6A) y cronotrópicas (Fig. 6B) a la VCS en un 29,9 ± 6,4% y un 35,6 ± 9,3% respecto al nivel de control (100%), respectivamente. La inyección de trimetafán en el locus SAPS tras la inyección de trimetafán en la almohadilla de grasa SVC-Ao atenuó aún más la respuesta inotrópica negativa a la CVS en un 49,9 ± 2,4% respecto al nivel de control previo al fármaco y suprimió la respuesta cronotrópica negativa residual a la CVS en un 91,8 ± 2,0%. Las respuestas inotrópicas negativas (Fig. 6C) y cronotrópicas (Fig. 6D) al SAPS se atenuaron ligera pero no significativamente con la inyección de trimetafán en la almohadilla de grasa SVC-Ao y se suprimieron con la siguiente inyección de trimetafán en el locus del SAPS. La inhibición de las respuestas cardíacas negativas a la CVS o a la SAPS mediante la inyección de trimetafán en la almohadilla de grasa de la SVC-Ao no se sumó a la inhibición del tratamiento con trimetafán solo.

DISCUSIÓN

Las células ganglionares parasimpáticas del locus SAPS y del locus AVPS controlan selectivamente la actividad del marcapasos auricular y la conducción AV, respectivamente, en el corazón del perro (5, 7). Dado que el SAPS causó un efecto cronotrópico e inotrópico negativo y fue bloqueado por el tratamiento con hexametomio (7) o con trimetafán en este estudio, es posible que las células ganglionares no se activen directamente por el estímulo, sino que lo hagan las fibras preganglionares. Miyazaki et al. (13) demostraron que 1) la transmisión neuronal vagal en el corazón se inhibía fácilmente con hexametonio, un bloqueador ganglionar, o con tetrodotoxina, un bloqueador axonal, y 2) la neurotransmisión simpática se bloqueaba con tetrodotoxina pero no con hexametonio. En el presente estudio, demostramos que el trimetafán, un bloqueador ganglionar, bloqueó fácilmente los efectos cronotrópicos e inotrópicos negativos inducidos por el SAPS, confirmando los resultados demostrados por Miyazaki et al. (13). Para inhibir el acortamiento del período refractario auricular por la activación parasimpática, Chiou et al. (4) aplicaron la ablación con catéter de radiofrecuencia epicárdico a la almohadilla de grasa de la VCS-Ao en el corazón del perro. A partir de sus resultados, pensaron que los elementos neurales parasimpáticos de la almohadilla grasa de la VCS-Ao eran la estación de cabecera de las fibras vagales hacia ambas aurículas y hacia los nodos sinusal y AV en el perro. Investigaron los cambios en el período refractario auricular en las almohadillas de grasa, pero no estudiaron otras respuestas cardíacas, aunque hay células ganglionares parasimpáticas en la almohadilla de grasa de la VCS-Ao del perro. En 1992, Mick et al. (12) informaron de que existe otra almohadilla de grasa que controla la función sinusal en el sitio auricular posterior (PAFP, posterior atrial fat pad) vecino a la almohadilla de grasa VCS-Ao en el corazón del perro. Sin embargo, la PAFP no es idéntica a la almohadilla de grasa VCS-Ao que Chiou et al. (4) comunicaron, en cuanto a su localización anatómica, ya que la almohadilla de grasa VCS-Ao está situada entre la VCS medial y la raíz aórtica, superior a la arteria pulmonar derecha, y la PAFP está situada el sitio auricular posterior. En el presente estudio demostramos en primer lugar que las células ganglionares parasimpáticas de la almohadilla grasa de la VCS-Ao controlan la fuerza contráctil de la aurícula derecha, la actividad del nodo sinusal y la conducción AV de forma parcial y no selectiva en el corazón del perro. Estos resultados sugieren que las células ganglionares parasimpáticas de la almohadilla grasa de la VCS-Ao son funcionalmente diferentes de las del locus SAPS y del locus AVPS. Las células ganglionares parasimpáticas del locus SAPS y del locus AVPS controlan selectivamente la actividad cronotrópica y dromotrópica, respectivamente. Por otra parte, las de la almohadilla grasa de la VCS-Ao afectan en cierto grado a la actividad inotrópica, cronotrópica y dromotrópica, respectivamente.

Control de la actividad del marcapasos del nodo sinusal.

El efecto de la aplicación de lidocaína o trimetafán en el locus SAPS o en la almohadilla grasa de la VCS-Ao (Figs. 2-5) sugiere que1) casi todas las fibras nerviosas parasimpáticas que inducen el efecto cronotrópico negativo pasan a través de la almohadilla grasa SVC-Ao,2) cambian la neurotransmisión ganglionar en las células ganglionares parasimpáticas en el corazón del perro, y 3) algunas de las fibras nerviosas cervicales cambian las sinapsis en la almohadilla grasa SVC-Ao y/o el locus SAPS en el corazón del perro.

Control de la fuerza contráctil auricular.

Estudiamos la presión de la onda a y su primera derivada de la aurícula derecha como indicador de la contractilidad miocárdica de la aurícula derecha en el corazón del perro. La primera derivada de la presión de la onda a refleja la suma de la contracción de los músculos de la aurícula derecha que forman la cavidad intraauricular derecha, aunque la presión de la onda a está influida por el momento del cierre de las válvulas tricúspides y otros factores, por ejemplo el retorno venoso como precarga, y la presión ventricular derecha como poscarga (16).

En el presente estudio, confirmamos que las células ganglionares parasimpáticas del locus SAPS de ambos lados del CVS controlan parcialmente la contractilidad miocárdica auricular derecha en el corazón del perro (9). Además, la lidocaína inyectada en la almohadilla de grasa de la VCS-Ao suprimió la respuesta inotrópica negativa a la VCS (fig. 3), y el trimetafán inyectado sólo en la almohadilla de grasa de la VCS-Ao y en la almohadilla de grasa de la VCS-Ao y el locus SAPS también atenuó en parte la respuesta inotrópica a la VCS (figs. 2 y 6). Por lo tanto, estos resultados sugieren que la mitad de las células ganglionares parasimpáticas que controlan la contractilidad de la aurícula derecha existen en el locus SAPS y en la almohadilla grasa SVC-Ao, y es posible que no exista un grupo selectivo de los ganglios parasimpáticos intracardíacos para el control de la fuerza contráctil auricular en el corazón del perro. Hay muchos grupos de células ganglionares en el corazón del perro (2,24), pero el AVPS o la estimulación de los grupos de células ganglionares en la almohadilla grasa AV no afectaron a la contractilidad auricular derecha en el perro anestesiado (14). Las respuestas cardíacas a la estimulación del vago también están reguladas por la regulación neural intracardíaca y extracardíaca en el corazón del perro (11). Por lo tanto, para controlar la fuerza contráctil auricular en los ganglios parasimpáticos, necesitamos más estudios para definir las células ganglionares parasimpáticas residuales en el corazón o en sitios extracardiacos.

En el presente estudio, nos hemos centrado en el control selectivo de las células ganglionares parasimpáticas en la almohadilla de grasa SVC-Ao sobre la fuerza contráctil auricular. Por lo tanto, no hemos investigado con precisión la relación entre las células ganglionares parasimpáticas de la almohadilla grasa de la VCS-Ao y las del locus AVPS. Sin embargo, a partir de los resultados actuales y de informes anteriores (7, 18), podemos especular que el control de la respuesta dromotrópica a las activaciones nerviosas parasimpáticas implica de forma similar tanto la almohadilla grasa SVC-Ao como el locus SAPS.

Hay tres grupos de ganglios parasimpáticos funcionales en el corazón del perro: las células ganglionares parasimpáticas de la almohadilla grasa SA para la actividad del marcapasos y las de la almohadilla grasa AV para la conducción AV (1, 8, 19), y las células ganglionares parasimpáticas de la almohadilla grasa SVC-Ao para la actividad del marcapasos, la contractilidad auricular y la conducción AV mostradas en el presente estudio. Los ganglios parasimpáticos de la almohadilla grasa SA actúan como controladores de la frecuencia auricular y los de la almohadilla grasa AV actúan como controladores de la conducción AV. Hemos investigado si esos ganglios parasimpáticos controlan las funciones cardíacas respectivas en el sitio presináptico o en el corazón (6-9, 14, 23). Algunas de las células ganglionares parasimpáticas de la almohadilla grasa SA regulan la fuerza contráctil auricular y el período refractario sólo en parte (9, 23). Por otra parte, Chiou et al. (4) pensaron que los elementos neurales parasimpáticos, incluidos los ganglios parasimpáticos de la almohadilla grasa SVC-Ao, eran la estación de cabecera de las fibras vagales hacia ambas aurículas y hacia los ganglios SA y AV en el perro. Sin embargo, en el presente estudio, presentamos que las células ganglionares parasimpáticas de la almohadilla grasa de la VCS-Ao podrían no ser la estación principal de las fibras vagales a la aurícula derecha y a los nodos sinusal y AV en el perro. Podrían funcionar como un modulador general de la actividad del marcapasos auricular, la contractilidad auricular y la conducción AV en el corazón del perro. Este modulador podría equilibrar la actividad de los marcapasos y la conductividad AV para completar los latidos del corazón, como se había sugerido anteriormente (15).

NOTA DE PUNTO

• Dirección para solicitudes de reimpresión y correspondencia: S. Chiba, Departamento de Farmacología, Escuela de Medicina de la Universidad de Shinshu, Matsumoto 390-8621, Japón.

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