Resumen
Introducción. El sistema de Purkinje y los falsos tendones (FT) están relacionados con la arritmia ventricular, pero la asociación entre las fibras de Purkinje y los FT no está clara. Este estudio investigó las asociaciones de las características anatómicas y electrofisiológicas entre las fibras de Purkinje y los FTs. Métodos y resultados. Optimizamos el protocolo de tinción con solución de yodo de Lugol de las fibras de Purkinje para estudiar la estructura anatómica y originamos un nuevo método de mapeo electrofisiológico, denominado método de mapeo visual directo (DVM), para estudiar las características electrofisiológicas. Utilizando las innovaciones mencionadas en 12 perros, encontramos lo siguiente (1) No se encontró ninguna fibra de Purkinje entre 0,5 cm y 1,0 cm por debajo del anillo valvular o en las valvas o cuerdas tendinosas de la válvula mitral o adyacentes al 1/3 superior del músculo papilar. (2) Las fibras de Purkinje existían en todos los FT, incluidos los más pequeños y diminutos. (3) Las fibras de Purkinje contenidas en los FT se extendían desde el extremo proximal al distal, y sus características electrofisiológicas eran similares a las de las fibras del endocardio, incluyendo la conducción anterógrada, retrógrada y decreciente y la automaticidad. Conclusiones. Las fibras de Purkinje se encuentran comúnmente en los FT. Las características electrofisiológicas de las fibras de Purkinje contenidas en los FT son similares a las fibras del endocardio. Los FT podrían tener una base anatómica y electrofisiológica para la arritmia ventricular.
1. Introducción
La red de Purkinje es un sistema de conducción especializado dentro del corazón responsable de la conducción eléctrica de los ventrículos, y también está implicada en el mecanismo de ciertas taquiarritmias ventriculares (denominadas arritmias relacionadas con Purkinje), incluyendo la taquicardia ventricular (TV) monomórfica, la TV polimórfica y la fibrilación ventricular (FV) . El falso tendón (FT) es una variación anatómica intraventricular común. Se refiere a una estructura fibrosa o fibromuscular que existe en el ventrículo además de la conexión normal del músculo papilar y la válvula mitral o tricúspide. Muchos estudios clínicos han demostrado que los FT están estrechamente relacionados con las arritmias ventriculares . La taquicardia ventricular izquierda idiopática (TVI) es una arritmia ventricular reentrante común que se origina en el ventrículo izquierdo. Se ha informado de que su sustrato anatómico está estrechamente relacionado con la FT . Los FT también están relacionados con la aparición de latidos prematuros ventriculares . ¿Tienen los FT la base anatómica y electrofisiológica de la arritmia ventricular? En algunos estudios anteriores, se encontraron células de Purkinje en los FT . Sin embargo, ¿la existencia de fibras de Purkinje en los FT es una coincidencia o un fenómeno común? No se ha investigado bien si estas fibras de Purkinje tienen propiedades de conducción eléctrica y qué funciones desempeñan estas fibras de Purkinje en las arritmias ventriculares.
2. Materiales y métodos
2.1. Aislamiento y preparación del corazón
Todos los protocolos para los experimentos con animales en esta investigación fueron aprobados por el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales (IACUC) del Hospital General del Comando del Teatro del Norte. Todos los procedimientos en los experimentos con animales cumplieron plenamente con las recomendaciones sobre estudios con animales según la Declaración de Helsinki de la Asociación Médica Mundial y las directrices europeas (2010/63/UE) para el cuidado y el uso de animales de laboratorio.
En esta investigación se utilizaron doce perros mestizos (21,5 ± 2,5 kg). Estos perros fueron anestesiados con midazolam (0,5 mg/kg IM) y luego se les dio muerte inyectando aire (100-150 ml) en su vena femoral. Los corazones se cosecharon a través de un enfoque de esternotomía medial inmediatamente después de la muerte. De acuerdo con los distintos fines experimentales, los corazones se prepararon y procesaron lo antes posible. El endocardio de seis corazones se tiñó con solución de Lugol para observar la estructura anatómica de las fibras de Purkinje. Otros seis corazones se utilizaron para observar las características electrofisiológicas del sistema de Purkinje mediante un método de mapeo visual. El método de preparación del corazón para la tinción con solución de Lugol y el mapeo visual fue el siguiente. En primer lugar, se realizó una incisión en el corazón in vitro desde el anillo de la válvula mitral hasta el ápice a lo largo del ventrículo izquierdo de pared libre, y se realizó una incisión en el anillo aórtico para exponer completamente los músculos papilares anteriores y posteriores del ventrículo izquierdo. A continuación, se aplanó relativamente el endocardio, y la sangre residual en el endocardio se limpió con un hisopo de algodón.
2.2. Tinción con solución de Lugol
La solución de Lugol se preparó con antelación (menos de una semana) disolviendo I2 (4%, ) y KI (4%, ) en agua desionizada en condiciones suaves, y se protegió de la luz. La solución de Lugol se roció uniformemente sobre el endocardio de un corazón preparado y se dejó en remojo durante 0,5-2 minutos para teñir las fibras de Purkinje. El proceso de tinción se repitió si el color se desvanecía o desaparecía. Se utilizó un microscopio estereoscópico (lente anatómica) para revelar estructuras anatómicas pequeñas o complejas.
2.3. Tinción histológica
Los corazones se fijaron en formol al 10%, se incrustaron con parafina y se seccionaron en cortes de 5 μm. Las secciones de tejido se tiñeron con tinción de hematoxilina-eosina (HE), tinción de Masson, tinción de ácido periódico de Schiff (PAS) y tinción inmunohistoquímica de anexina 40.
2.4. Método de mapeo visual directo
El corazón preparado se sumergió en una solución de Ringer lactato calentada (37°C). Se colocaron dos catéteres de 20 electrodos de alta densidad (electrodo de 1 mm; separación de 1 mm) cerca de la región de interés bajo visión directa, como la rama de las fibras de Purkinje, los músculos papilares anteriores o posteriores y los FT. A continuación, se realizaron in vitro el estudio y la cartografía electrofisiológicos, incluyendo la estimulación programada, la cartografía de activación y la cartografía de ritmo. El corazón se sumergió en solución de Ringer lactato fría (<10°C) durante cinco segundos, si la arritmia sostenida (como la TV o la FV) no era terminable por ritmo o era necesario detener la actividad eléctrica automática. Este método de mapeo endocárdico se denomina método de mapeo visual directo (DVM).
3. Resultados
3.1. Las características anatómicas de las fibras de Purkinje
El sistema His-Purkinje izquierdo se originó por debajo del límite entre el seno no coronario y el seno coronario derecho. Daba lugar a una rama del haz izquierdo y otro derecho. No se encontró ninguna rama de fibra de Purkinje entre 0,5 cm y 1,0 cm por debajo del anillo valvular, incluyendo la válvula aórtica y la válvula mitral, excepto el haz de His izquierdo entre el seno no coronario y el seno coronario derecho. No había ninguna rama de fibra de Purkinje en las valvas o cuerdas tendinosas de la válvula mitral. Las ramas principales de las ramas anteriores o posteriores izquierdas se extendían a los FT que se conectaban a las paredes laterales de los músculos papilares. Sin embargo, no se encontró ninguna rama de fibra de Purkinje adyacente al 1/3 superior del músculo papilar (Figura 1).
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3.2. Las características anatómicas de los FT
Los FT se encontraron en el endocardio en los 12 perros y la longitud varió. En total, 19 FT eran más largos que 1 cm (2,4 ± 1,03 cm de media; de uno a tres FT en cada uno de los 12 perros). Además, había 66 FT más pequeños que oscilaban entre 0,5 y 1 cm de longitud (de dos a ocho FT en cada uno de los 12 perros), y los FT diminutos (menos de 0,5 cm) eran más frecuentes en cada perro. Entre los 19 FT más largos, cinco se conectaban a los músculos papilares anteriores, 12 se conectaban a los músculos papilares posteriores y los dos restantes no se conectaban a ningún músculo papilar. Todos los FT contienen fibras de Purkinje, incluidos los FT más pequeños y diminutos. Las fibras de Purkinje contenidas en los FT se extienden desde el extremo proximal al distal y conectan las fibras de Purkinje endocárdicas a los músculos papilares o a las fibras de Purkinje endocárdicas adyacentes (Figura 2). Curiosamente, existía un miocardio de trabajo típico y vasa vasorum en los FT más grandes (Figura 3). Por el contrario, no había ninguna fibra de Purkinje ni miocardio contenido en las cuerdas tendinosas (verdaderos tendones), que conectaban los músculos papilares con la valva de la válvula mitral (Figura 2).
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3.3. Características electrofisiológicas de las fibras de Purkinje en los FT
Por medio del método DVM, se registró la actividad eléctrica de las fibras de Purkinje en el endocardio ventricular de los corazones cosechados mediante la estimulación del ventrículo izquierdo o el registro de la actividad eléctrica automática. La activación eléctrica del corazón cosechado pudo registrarse en 38 min∼80 min (56,5 ± 15,1 min).
Las características electrofisiológicas de las fibras de Purkinje en los FT fueron similares a las fibras en el endocardio, incluyendo la conducción bidireccional y la automaticidad (Figura 4). También se encontró una disminución de la conducción en las fibras de Purkinje en los FT (Figura 4), especialmente durante la lesión mecánica por tracción leve. Se registraron múltiples filas de potenciales de Purkinje en la zona de superposición de los FT (Figura 5).
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4. Discusión
4.1. Hallazgos principales
Las fibras de Purkinje están ampliamente distribuidas en los FT, que conectaron las fibras de Purkinje endocárdicas con las fibras de Purkinje de los músculos papilares o del endocardio adyacente. Las características electrofisiológicas de las fibras de Purkinje contenidas en los FT eran similares a las fibras de Purkinje del endocardio.
4.2. La distribución anatómica del sistema de Purkinje en el endocardio del ventrículo izquierdo
La distribución de las fibras de Purkinje en el endocardio tiene ciertas características. En este estudio, aunque las fibras de Purkinje están ampliamente distribuidas en el endocardio, no hay ninguna rama de fibras de Purkinje bajo la válvula mitral y el 1/3 superior del músculo papilar. No hay ninguna rama de fibras de Purkinje en el tracto de salida del ventrículo izquierdo bajo la válvula aórtica, excepto el haz de His izquierdo entre el seno no coronario y el seno coronario derecho (figura 1). Estas características son muy importantes para analizar los mecanismos de las arritmias ventriculares. Por ejemplo, al cartografiar los complejos ventriculares prematuros (CVP) que se originan en la zona de la CCR, es habitual que se registren potenciales de alta frecuencia adyacentes a la CCR delante de las ondas QRS de los CVP. Los potenciales no deben considerarse como potenciales de fibra de Purkinje.
4.3. Las características anatómicas y electrofisiológicas de los FT
Los FT son estructuras únicas o múltiples, delgadas, fibrosas o fibromusculares que atraviesan la cavidad del ventrículo izquierdo y no tienen conexión con las cúspides valvulares. Los FT son muy comunes en el endocardio canino. Se ha informado de que los FT contienen tejidos fibrosos, fibras miocárdicas, fibras de Purkinje y vasos sanguíneos. Las células de Purkinje no se observaron en los especímenes estudiados.
Encontramos que las fibras de Purkinje se encontraban comúnmente en los FT, incluyendo los FT más pequeños y diminutos. Las fibras de Purkinje contenidas en los FT se extienden desde el extremo proximal hasta el distal (Figura 2). Las características electrofisiológicas de las fibras de Purkinje contenidas en los FT fueron similares a las fibras del endocardio, incluyendo la conducción bidireccional, la conducción decreciente y la automaticidad (Figuras 4 y 5). Los diferentes componentes de los FT no son iguales: algunos contienen fibra de colágeno y fibra de Purkinje, y otros también contienen fibras miocárdicas y vasos nutritivos (Figura 3).
Especulamos que la correlación entre los FT y el sistema de fibras de Purkinje podría proporcionar una base anatómica y electrofisiológica para que los FT participen en la arritmia ventricular. Cuando el sistema de fibras de Purkinje (incluidos los FT) se ve afectado por tracción mecánica, isquemia, hipoxia u otros factores, sus características electrofisiológicas podrían cambiar en consecuencia, dando lugar a arritmias ventriculares.
4.4. Implicación clínica
La prevalencia reportada de FTs en pacientes referidos para ecocardiografía ha variado ampliamente entre 0,8% y 61% en niños y entre 0,3 y 71% en adultos . Algunos estudios indican que los FT podrían desempeñar un papel importante en las arritmias ventriculares, como la TV fascicular idiopática o la TV en la cardiopatía estructural, especialmente en algunos pacientes con cardiopatía isquémica. Suwa et al. informaron de que la TVL dejó de inducirse tras la resección quirúrgica de los FT . Sin embargo, las características anatómicas y electrofisiológicas de los FT relacionadas con las arritmias ventriculares no han sido bien aclaradas.
Debido a la correlación entre las fibras de Purkinje y los FT, los FT pueden estar implicados en una variedad de arritmias ventriculares. Por ejemplo, se ha demostrado que el mecanismo subyacente de la taquicardia ventricular fascicular posterior izquierda (TVPF) es una reentrada que implica al sistema de conducción ventricular izquierdo . Sin embargo, el circuito de reentrada exacto, especialmente el sustrato de la zona de conducción lenta, sigue sin estar claro. En unos pocos casos de FPL-VT, se ha identificado un FT que conecta la porción septal del FPL y los músculos papilares como una parte del circuito de reentrada. Sin embargo, en la mayoría de los casos con LPF-VT, no se pudieron detectar FT considerables. En el presente estudio, se encontraron FT diminutos que conectaban la red de Purkinje adyacente en el endocardio. Especulamos que los FT diminutos podrían desempeñar un papel importante en el circuito de reentrada de la LPF-VT. El giro brusco o la conducción anisotrópica entre el FT y la red de Purkinje adyacente podría ser el sustrato de la zona de conducción lenta (Figura 6).
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4.5. Limitaciones
Hubo varias limitaciones en el presente estudio. En primer lugar, se trataba de un estudio animal in vitro, y las propiedades electrofisiológicas podrían ser diferentes en cierta medida de las de un modelo cardíaco in vivo o en perfusión de Langendorff. En segundo lugar, la duración disponible para el mapeo visual de las características electrofisiológicas de las fibras de Purkinje en detalle era limitada. En tercer lugar, las características de los FT más pequeños y diminutos y su respuesta al verapamilo o a la catecolamina no se han aclarado bien en este estudio. Deben realizarse más investigaciones sobre las características histológicas y electrofisiológicas de los FT más pequeños y diminutos.
5. Conclusiones
Las fibras de Purkinje están ampliamente distribuidas en los FT caninos, incluyendo los FT más pequeños y diminutos. Las fibras de Purkinje contenidas en los FT se extienden desde el extremo proximal al distal, conectando anatómica y electrofisiológicamente el sistema de fibras de Purkinje endocárdico, que podría ser el sustrato importante para las arritmias ventriculares.
Disponibilidad de datos
Los datos estadísticos y de imagen utilizados para apoyar los hallazgos de este estudio se incluyen dentro del artículo.
Conflictos de intereses
Los autores declaran que no hay conflictos de intereses en relación con la publicación de este artículo.
Agradecimientos
Los autores agradecen al Dr. Hongyue Wang su asistencia técnica en la tinción histológica y al Dr. Shehata la revisión del idioma. Este trabajo fue apoyado por el Proyecto Clave Nacional de Investigación y Desarrollo (contrato nº 2016YFC0900, 2017YFC1307800 y 2016YFC1301300).