Cambios electrofisiológicos durante la isquemia aguda y la reperfusión en un modelo bidimensional cardiaco

Resumen

INTRODUCCION: El estudio de los cambios regionales a nivel electrofisiológico que suceden durante la isquemia aguda y la reperfusión ha representado un gran reto en los modelos de corazón intacto. Esto es debido principalmente a la complejidad del miocardio cardiaco en tres dimensiones y la distribución geométrica vascular. Nuestro objetivo fue caracterizar los cambios electrofisiológicos regionales y la inducción de arritmias en un modelo bidimensional durante la isquemia aguda y la reperfusión. METODOS: Se cultivaron miocitos de rata neonata en una superficie de plástico de 22 mm x 22 mm, para conseguir un modelo bidimensional cardiaco (cultivo en monocapa) que carece de las heterogeneidades macroscópicas presentes en el miocardio intacto (cambios de orientación de fibras, vasos, etc.). Se realizó la técnica de mapeo óptico con la tinción de los miocitos con colorantes sensibles a luz para detectar el voltaje de membrana (Rh-237) y el calcio intracelular citosólico (Rhod-2). Para producir isquemia regional, se cubrió la porción central de la preparación con un cristal circular, que evita la entrada de oxígeno y nutrientes en dicha zona central. Según trabajos previos, esta técnica produce tres zonas: la zona central o isquémica, la zona circundante o no isquémica y una zona de 1-2 mm entre ambas llamada zona peri-isquémica. Para mimetizar la reperfusión, se retiraba el cristal de dicha zona, permitiendo la llegada de oxigeno y nutrientes. Además, los cultivos en monocapa fueron teñidas en distintas etapas (basal, isquemia y reperfusión) con anticuerpos fluorescentes específicos para la conexina 43 total y su forma no fosforilada (no funcional). RESULTADOS: Durante la fase isquémica, se observaron los siguientes cambios electrofisiológicos: el potencial de acción se acorta, la duración de la salida de calcio intracelular al citosol se prolonga, y la velocidad de conducción local disminuye progresivamente (VC), hasta alcanzar la pérdida total de excitabilidad a los 10.6±3.6 min. El enlentecimiento en la VC se correlacionó con un aumento en la forma no fosforilada de la conexina 43. En la fase isquémica, se induce reentrada espontáneamente en 5/11 preparaciones, iniciada por extrasístoles que se originaban en la zona peri-isquémica o por bloqueo unidireccional a nivel de la zona isquémica. Durante la fase de reperfusión, la excitabilidad se recupera rápidamente (1.0±0.8 min), mientras que la VC se mantiene disminuida hasta los 9.0±3.0 min, facilitando el inicio de reentrada en la zona reperfundida. Coincidiendo con la normalización en la VC y la desaparición de las arritmias, se recupera la fosforilación de la conexina 43. CONCLUSIONES: El modelo de isquemia y reperfusión regional en los cultivos en monocapa reproduce los cambios electrofisiológicos y la inducción de arritmias de forma similar a los hallazgos observados en el corazón intacto. Este modelo permitirá estudiar, en el futuro más en profundidad, nuevos mecanismos de las arritmias en la isquemia y la reperfusión en un modelo sin heterogeneidades macroscópicas significativas. Además, nuestros resultados apoyan que durante la fase precoz de la reperfusión, una lenta recuperación en la fosforilación de la conexina 43 da lugar a un enlentecimiento en la VC que persiste creando un substrato arritmogénico.