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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.
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.
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 oxidativo11,12.
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 cardiovasculares13,14.
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.
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.
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.
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.
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.
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 vascular, reflejo de la rigidez arterial y la disfunción endotelial, determinados a través de parámetros hemodinámicos aórticos, DMA y óxido nítrico (NO), respectivamente. Además, la aterosclerosis subclínica se evaluó mediante la medición de CIMT (Tabla 2).
El grupo MUO presentó valores más bajos de DMF (4,87% ± 1,80% vs. 7,32% ± 2,90%, p = 0,001; Tabla 2) y NO plasmático (154,3 μM/L ± 6,15 μM/L vs. 170,6 μM/L ± 4,97 μM/L, p = 0,04; Tabla 2 y Figura 5) en comparación con el grupo MHO. Sin embargo, no se encontraron diferencias estadísticas en los parámetros hemodinámicos aórticos y la CIMT.
Figura 1: Representación esquemática de la evaluación de la velocidad de la onda de pulso carotídeo-femoral. Esta figura ilustra la metodología para evaluar la velocidad de la onda de pulso carotídeo-femoral (PWV), una medida clave de la rigidez arterial y la salud cardiovascular. La tonometría carotídea y la determinación del pulso femoral se describen como pasos integrales en el sistema de medición de la VOP arterial. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 2: Formas de onda de pulso carotídeo y femoral determinadas para evaluar la velocidad de la onda de pulso carótido-femoral. Se muestran el tiempo (eje x) y la amplitud de la forma de onda (eje y). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 3: Dilatación mediada por flujo (FMD). Evaluación del diámetro de la arteria braquial, ya sea (A) antes o (B) después de la oclusión de la arteria, para determinar la función endotelial mediante el cálculo de la dilatación. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 4: Ecografía carotídea para determinar el espesor íntima-media (CIMT). Es importante realizar tres mediciones desde los ángulos anterior, lateral y posterior. La determinación de CIMT se realiza en ambos lados del cuello del paciente. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 5: Pruebas de función endotelial. Comparación de la dilatación mediada por flujo (DMF, izquierda) y el óxido nítrico plasmático (NO, derecha) entre pacientes con MHO y MUO. El síndrome metabólico reduce significativamente la biodisponibilidad del NO; por lo tanto, las arterias de estos pacientes tienen una capacidad reducida para dilatarse después del esfuerzo durante la prueba de DFM. *p < 0,05. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Obesos Metabólicamente Saludables (MHO) | Metabólicamente Inestable Obeso (MUO) | Valor de p | |
n = 21 | n = 25 | ||
Edad | 43,3 ± 7,63 | 46,7 ± 7,75 | 0.0695 |
Sexo masculino | 5 (23.8) | 9 (36) | 0.5223 |
Hipertensión arterial sistémica | 7 (33.3) | 19 (76) | 0.0067* |
Diabetes mellitus tipo 2 | 1 (4.8) | 17 (68) | <0,0001* |
Dislipidemia | 3 (14.3) | 16 (64) | 0.0009* |
IMC | 46,27 ± 4,86 | 47,61 ± 6,90 | 0.2288 |
Glucosa | 90,59 ± 2,46 | 100,4 ± 3,38 | 0.0273* |
HbA1c | 5.514 ± 0.10 | 6.186 ± 0.19 | 0.0053* |
Insulina | 26,68 ± 3,6 | 46,64 ± 9,57 | 0.2723 |
Triglicéridos | 109,5 ± 7,82 | 197,1 ± 37,15 | 0.0005* |
Hdlc | 49,86 ±5,38 | 40 ± 1.72 | 0.1163 |
LDLc | 115,9 ± 7,095 | 115,3 ± 8,23 | 0.7131 |
Colesterol total | 186,7 ± 6,47 | 167,7 ± 11,84 | 0.0392* |
Las variables categóricas se compararon mediante la prueba exacta de Fisher; mientras que las variables cuantitativas se compararon mediante U-mann Withney independiente de 2 vías o prueba T, de acuerdo con la evaluación de normalidad. Se consideró significación estadística si p<0.05. Abreviaturas: IMC; Índice de Masa Corporal, HbA1c, Hemoglobina glicosilada A1c |
Tabla 1: Características basales de los pacientes. La tabla compara las características basales entre sujetos con MUO (obesidad metabólicamente no saludable) y MHO (obesidad metabólicamente saludable).
Obesos Metabólicamente Saludables (MHO) | Obesidad metabólicamente poco saludable (MUO) | p | |
n = 21 | n = 25 | ||
Presión sistólica aórtica (mmHg) | 121,1 ± 3,77 | 119,7 ± 2,93 | 0.9608 |
Presión diastólica aórtica (mmHg) | 79,9 ± 2,56 | 75,96 ± 1,79 | 0.515 |
AIX (%) | 26 ± 3.16 | 30.08 ± 2.19 | 0.2823 |
Velocidad de la onda de pulso (m/s) | 6.089 ± 0.32 | 6.854 ± 0.26 | 0.3154 |
fiebre aftosa (%) & | 7,32 ± 2,90 | 4,87 ± 1,80 | 0.0011* |
CIMT (milímetros) | 0,69 ± 0,02 | 0,704 ± 0,03 | 0.933 |
Óxido nítrico (uM/L) | 170,6 ± 4,97 | 154,3 ±6,15 | 0.0443* |
Las variables cuantitativas se compararon mediante 2 vías, U-mann Withney independiente o T-test, de acuerdo con la evaluación de normalidad. Se consideró significación estadística si p<0.05. Abreviaturas: AIX – Índice de Aumento Aórtico; DMA – Dilatación Mediada por Flujo; CIMT – Espesor Cartid Intima-Media. (&) Debido al área física limitada en nuestro laboratorio, los datos de FMD mostrados se obtuvieron en posición sentada, lo que puede alterar el valor de FMD, ya que se recomienda la medición de FMD en posición supina. |
Tabla 2: Evaluación del riesgo cardiovascular. La tabla compara los factores de riesgo cardiovascular entre sujetos con MUO (obesidad metabólicamente no saludable) y MHO (obesidad metabólicamente saludable).
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 aterosclerosis proporcionan una evaluación más completa. Estos métodos son de gran utilidad para los estudios traslacionales, la caracterización de los factores de riesgo cardiovascular y las evaluaciones cardiovasculares en ensayos clínicos, mejorando así nuestra comprensión de la salud vascular y la progresión de las enfermedades cardiovasculares y coronarias30,31.
Por ejemplo, la dilatación mediada por flujo (DMF) se ha empleado para comprender mejor las consecuencias endoteliales y vasculares inducidas por la COVID-19, para caracterizar la disfunción endotelial en trastornos del sistema inmunitario como el lupus eritematoso sistémico y para explorar si el daño endotelial contribuye a la hipertensión y al riesgo cardiovascular en la hiperuricemia 32,33,34.
Además, otros estudios han investigado el impacto de las modificaciones en el estilo de vida, como el ejercicio y los cambios en la dieta, sobre la rigidez arterial, la función endotelial y la CIMT. Al utilizar estas herramientas, los investigadores pueden medir objetivamente la eficacia de las intervenciones y monitorear los cambios en la salud arterial a lo largo del tiempo35.
En el presente estudio, se compararon marcadores que reflejan el envejecimiento vascular en poblaciones con riesgo cardiometabólico. Curiosamente, el grupo con mayor riesgo cardiometabólico mostró un deterioro significativo de la función endotelial, determinado por los niveles de DFM y NO, mientras que no se observaron diferencias en la progresión de la aterosclerosis según el CIMT.
En este caso, los resultados de la DMA son consistentes con los hallazgos de otros estudios36,37, apoyando el impacto del riesgo metabólico en la respuesta de dilatación vascular. La falta de asociación entre la DFM y la CIMT puede atribuirse al desfase temporal entre la disfunción endotelial y el posterior desarrollo de lesiones vasculares. Además, es probable que la disfunción endotelial se asocie con respuestas inflamatorias, mientras que los cambios morfológicos en la estructura vascular pueden estar relacionados con el remodelado extracelular38. Esto sugiere que las personas con síndrome metabólico pueden mostrar diferentes respuestas a las terapias dirigidas a la función vascular, mientras que la progresión de la aterosclerosis puede estar influenciada por otros factores. Esto subraya la importancia de utilizar múltiples biomarcadores para evaluar de forma exhaustiva la salud vascular general.
Pueden surgir algunos desafíos durante las mediciones de la rigidez arterial, la DMF y la CIMT si el equipo es inadecuado o el entorno no es adecuado. Para la validación, se recomienda evaluar la variabilidad entre observadores e intraobservadores. Del mismo modo, algunas limitaciones de estas técnicas incluyen: (1) los resultados obtenidos pueden aplicarse a funciones vasculares y regiones anatómicas específicas, por lo que no reflejan la salud vascular general; (2) la precisión de las medidas puede depender del operador, y los resultados pueden variar dentro de un mismo individuo a lo largo del tiempo debido a factores como el estado de hidratación, la posición corporal y las comidas recientes; (3) Si bien las pruebas pueden indicar la presencia de rigidez arterial, disfunción endotelial o aterogénesis acelerada, es posible que no proporcionen información sobre las causas subyacentes. Además, la salud vascular es dinámica y puede cambiar con el tiempo, y es posible que las mediciones no capturen el perfil completo de riesgo cardiovascular de un individuo. La investigación en curso está mejorando nuestra comprensión de estas mediciones, y los refinamientos en las técnicas de medición e interpretación aún están evolucionando.
En conclusión, los parámetros hemodinámicos aórticos, la DMF y la CIMT representan herramientas diagnósticas útiles y no invasivas para evaluar la salud y la enfermedad cardiovascular.
Los autores no tienen nada que revelar.
Los autores agradecen el apoyo del Programa Institucional E015.
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) |
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