Investigación básica

 

El patrón discordante, representación visual de viabilidad miocárdica con PET

 

Discordant pattern, visual identification of myocardial viability with PET

 

Alexánderson E,* ** Ricalde A,** Zerón J,** Talayero JA,** Cruz R** Adame G,** Mendoza G,**Meave A***

 

* Departamento de Medicina Nuclear del Instituto Nacional de Cardiología Ignacio Chávez.

** Unidad PET–Ciclotrón, Facultad de Medicina UNAM.

*** Departamento de Resonancia Magnética del Instituto Nacional de Cardiología Ignacio Chávez.

 

Correspondencia:
Dr. Erick Alexánderson Rosas.
Departamento de Medicina Nuclear, Instituto Nacional de Cardiología "Ignacio Chávez"
(INCICH, Juan Badiano Núm. 1, col. Sección XVI, Tlalpan
14080, México D.F.).
Correo electrónico: alexanderick@yahoo.com

 

Recibido: 13 de julio de 2006
Aceptado: 18 de septiembre de 2006

 

Resumen

El estudio no invasivo de la perfusión y el metabolismo cardíaco mediante la tomografía por emisión de positrones (PET) es una técnica considerada como el estándar de oro para la detección de la viabilidad miocárdica. El radionúclido empleado para esta tarea es el 18 FDG (flúor–18–desoxiglucosa), el cual permite valorar la utilización de glucosa por el miocardio. La comparación del estudio de viabilidad con el de perfusión, para el cual se utilizan otros radiotrazadores como el ¹³N–amonio, permite establecer tres diferentes patrones para la evaluación de la viabilidad miocárdica: concordante transmural, concordante no transmural y el discordante. Este último está asociado al miocardio hibernante y demuestra la existencia de viabilidad miocárdica. La importancia de su detección es elemental para el estudio del paciente isquémico, pues permite establecer el diagnóstico preciso, el pronóstico y la decisión terapéutica más adecuada. Además, logra predecir tanto la recuperación de la función regional como la fracción de expulsión posterior a la revascularización en caso de haber sido determinada como necesaria. Todas estas consideraciones en torno a la viabilidad son determinantes para reducir el número de eventos adversos y mejorar el pronóstico del paciente.

Palabras clave: Viabilidad miocárdica, tomografía por emisión de positrones (PET), patrón discordante.

 

Summary

PET (positron emission tomography) as a non–invasive imaging method for studying cardiac perfusión and metabolism has turned into the gold standard for detecting myocardial viability. The utilization of 18 FDG as a tracer for its identification permits to spot the use of exogenous glucose by the myocardium segments. By studying and comparing viability and perfusión results, for which the latter uses tracers such as ¹³N–ammonia, three different patterns for myocardial viability evaluation arise: transmural concordant pattern, non–transmural concordant pattern, and the discordant pattern; the last one exemplifies the hibernating myocardium and proves the presence of myocardial viability. The importance of its detection is fundamental for the study of an ischemic patient, since it permits the establishment of and exact diagnosis, prognosis, and the best treatment option. It also allows foreseeing functional recovery of the affected region as well as the ejection fraction rate after revascularization treatment if this is determined as necessary. All these elements regarding viability are determinant in order to reduce adverse events and help improving patients' prognosis.

Key words: Myocardial viability, positron emission tomography (PET), discordant pattern.

 

Viabilidad miocárdica

En la década de los 80 's se observó que los pacientes que presentaban disfunción ventricular secundaria a infarto, si se sometían a un proceso de revascularización, tiempo después, la función ventricular mejoraba. A este fenómeno se le dio el nombre de viabilidad miocárdica.^1,2 Éste se definió clínicamente como un miocardio capaz de recuperar la función contráctil o de impedir la remodelación una vez que se restauraba el flujo sanguíneo en eventos isquémicos.³ Estudios histopatológicos posteriores demostraron la presencia de miocitos íntegros en medio de una zona de ñbrosis postinfarto. La célula miocárdica después de sufrir la agresión causada por la isquemia pierde su función contráctil en reposo, pero mantiene su viabilidad; esto lo logra mediante una modificación en su metabolismo, cambiando el sustrato utilizado para la producción de ATP. Dicha respuesta puede producir dos estados, el miocardio hibernante y el miocardio aturdido. El miocardio aturdido es aquél en el que se observa una disfunción contráctil posterior a un evento isquémico con un flujo sanguíneo restituido.⁴ Este miocardio recupera su función en un lapso de días a semanas después de la agresión. El miocardio hibernante se produce como consecuencia de una discordancia entre el flujo y la función, donde la función contráctil se encuentra alterada en respuesta a una disminución en el flujo.^3,5

 

Patrones MATCH y MISMATCH

Los estudios de perfusión miocárdica con SPECT o con ¹³N–amonio mediante PET en correlación con el estudio con 18–FDG PET permiten establecer 3 diferentes patrones para la evaluación de la viabilidad miocárdica.

1.  Patrón concordante transmural: Cuando la captación tanto en el estudio de perfusión (SPECT o ¹³N–amonio mediante PET) como en el de viabilidad (18–FDG PET) están ausentes o reducidas de forma importante en el mismo segmento miocárdico estudiado se le denomina patrón "concordante o match transmural", lo que implica la existencia de un infarto transmural sin viabilidad miocárdica detectable.

2.  Patrón concordante no transmural: Si existe una reducción ligera o moderada de la captación en el estudio de perfusión y de viabilidad se le denomina "patrón concordante o match no transmural", lo que sugiere la presencia de una combinación de tejido viable y no viable en una región miocárdica dada y por lo tanto necrosis miocárdica no transmural.¹¹

3. Patrón "discordante": Cuando la captación miocárdica en el estudio de perfusión (SPECT o ¹³N–amonio mediante PET) está reducida de forma importante o ausente y existe una captación de FDG incrementada de forma desproporcionada en el mismo segmento miocárdico se le denomina patrón "discordante o mismatch". Este patrón representa el miocardio hibernante y por lo tanto viabilidad miocárdica (Figs. 1 y 2).

 

Bases físicas de la tomografia por emisión de positrones (PET)

Con esta técnica es posible estudiar no sólo la perfusión miocárdica sino también permite el estudio del metabolismo cardíaco, el índice de reacciones bioquímicas en el tejido miocárdico y algunos mecanismos farmacológicos con una alta sensibilidad y especificidad.^6,7 Actualmente el PET es considerado el estándar de oro para la detección de viabilidad miocárdica de forma no invasiva.^6,8

Para su funcionamiento el PET utiliza radioisótopos emisores de positrones (electrones cargados positivamente) que permiten marcar compuestos biológicos y de esta forma estudiar el metabolismo a nivel celular. La inestabilidad de los radioisótopos por el exceso de protones en su núcleo conlleva a la emisión de positrones. Éstos son emitidos con un rango continuo de energías hasta un valor máximo característico de cada isótopo; posteriormente cada positrón choca con un electrón generando una reacción denominada "reacción de aniquilación de positrones" cuando su energía es cercana a cero, lo que da como resultado un par de fotones que viajan con una energía de 511 KeV en direcciones totalmente opuestas.⁷ La cámara PET gracias a sus diversos detectores, capta los dos fotones de manera simultánea. Con la información obtenida se realiza el análisis y reconstrucción de imágenes.

Para el estudio de la viabilidad miocárdica, el radionúclido empleado es 18F (flúor) a partir del cual se produce 18 F 2–deoxy–2 fluoro D glucosa (18 FDG) que tiene una vida media de 109.8 minutos.⁷ El 18 FDG al igual que la glucosa libre entra al miocito mediante el sistema de transportadores sarcolémicos GLUT 1 y GLUT 4 y es fosforilada a 18 FDG–6 fosfato por una hexoki–nasa en una reacción unidireccional. Debido a que en el miocardio no existe la fosfatasa encargada de su conversión, la captación miocárdica de 18 FDG permite valorar la utilización exóge–na de glucosa por el miocardio de forma segmentaria lo que refleja la distribución relativa de ésta, y por lo tanto se relaciona con la presencia de metabolismo cardiaco y por lo tanto de viabilidad.^6,9,10

El miocardio hibernante se caracteriza por un incremento en el almacenamiento de glucógeno y una sobreexpresión de los transportadores de glucosa, por lo que el incremento de la captación de 18 FDG en regiones disfuncionales del miocardio, representa la presencia de viabilidad miocárdica.¹¹ El estudio de viabilidad con 18 FDG–PET se realiza en condiciones "post–prandiales" aunado a un "CLAMP" euglicémico–hi–perinsulinémico, a la administración oral de un derivado del ácido nicotínico (Acipimox), o bien a la administración oral de glucosa, lo que genera una menor heterogeneidad de la captación miocárdica de 18 FDG y mejora la calidad de imagen.^11–13

La evaluación de la distribución de FDG en el miocardio se puede realizar tanto con cámaras PET como con cámaras de coincidencia.^14,15 Para la comparación del estudio de perfusión con el de viabilidad se utilizan radionúclidos como el TC–99m sestamibi, tetrofosmin, Talio–201 o amonio (perfusión) y por otro lado FDG (viabilidad).^16–22 Existe buena correlación entre los resultados obtenidos en los estudios de viabilidad miocárdica realizados con FDG mediante PET y con FDG mediante SPECT.^19,23–26

 

Fundamentos fisiológicos del patrón discordante

Para la comprensión adecuada de la génesis del patrón discordante es importante conocer algunos fundamentos del metabolismo cardíaco en condiciones normales y en presencia de isquemia. En condiciones normales los ácidos grasos libres son el sustrato principal del metabolismo cardíaco. En períodos de ayuno, hasta el 80% del aporte energético proviene de la β–oxidación de ácidos grasos, siendo el resto, producto del metabolismo de la glucosa y el lactato. En el período postprandial, la utilización de glucosa como sustrato energético aumenta por dos factores: la acción de la insulina sobre el miocito y los efectos que tiene el metabolismo de los ácidos grasos sobre el metabolismo de la glucosa. La insulina aumenta la expresión de transportadores GLUT 4 en la membrana plasmática, y la actividad de la hexocinasa en ratones.²⁷ Además, inhibe la lipólisis en tejido adiposo disminuyendo así los ácidos grasos libres que pueden ser utilizados como sustrato.²⁸

Los ácidos grasos poseen un papel inhibidor en el metabolismo de la glucosa. Esta inhibición ocurre a diferentes niveles y está mediada por la concentración intracelular de ácidos grasos o sus derivados. El aumento intracelular del ácido graso activado acil–CoA activa a la protein cinasa C, la cual a su vez fosforila al receptor de insulina y a algunos de sus sustratos como la protein cinasa B, provocando así su inactivación.²⁹ El aumento de la β–oxidación produce un aumento de la relación acetil–CoA/CoA mitocondrial, ocasionando la inhibición del complejo enzimático piruvato deshidrogenasa (PDH) que cataliza el paso limitante en la oxidación de los carbohidratos.²⁸

No sólo los ácidos grasos juegan un papel regulador en el metabolismo. El metabolismo de los carbohidratos posee actividad reguladora sobre el metabolismo de los ácidos grasos. La glucosa inhibe la β–oxidación de ácidos grasos de cadena larga a través del malonil–CoA que actúa inhibiendo a la enzima carnitina palmitoil transfe–rasa 1, que forma el paso limitante para la transferencia de los grupos acilo al interior de la mitocondria.^30–31

Situaciones especiales como el ejercicio intenso, la diabetes mellitus o la isquemia alteran el metabolismo cardiaco. Durante el ejercicio intenso el principal sustrato utilizado para la producción de ATP es el lactato.³² Durante la isquemia o la diabetes mellitus los cambios son más complejos, y se caracterizan por la utilización de glucosa como sustrato principal del metabolismo. Este aumento está producido por una mayor traslocación de transportadores GLUT 4 y GLUT 1 a la membrana del miocito.^33–34 Este cambio juega un papel protector, ya que a pesar de una disminución del flujo sanguíneo y la concentración de glucosa en el espacio intersticial, la célula es capaz de concentrar altas cantidades de glucosa en su citoplasma, manteniendo así energía suficiente para su metabolismo basal. El fundamento bioquímico que explica el cambio de sustratos durante la isquemia es simple; menos moles de oxígeno son necesarios para la oxidación de glucosa que para la de los ácidos grasos. Si la isquemia continúa y el aporte de oxígeno no es suficiente para llevar a cabo la oxidación de la glucosa, ésta se metaboliza por la vía de la glucólisis anaerobia como último recurso para producir ATP, teniendo como principal efecto adverso la formación de ácido láctico y protones que alteran el pH intracelular.³⁵ Es por ello que en presencia de viabilidad miocárdica tras un infarto, la perfusión está tan reducida que no se observa en los estudios de perfusión miocárdica. Sin embargo, las células mantienen su viabilidad y su metabolismo está basado en glucosa como sustrato metabólico, el cual puede ser detectado utilizando FDG con la técnica PET, que a su vez genera un patrón discordante entre el estudio de perfusión y el de viabilidad.

 

Ventajas de la detección de viabilidad

La detección de viabilidad con FDG–PET permite predecir tanto la recuperación de la función regional como la fracción de expulsión del ventrículo izquierdo (FEVI) posterior a la revascularización con un valor predictivo positivo (VPP) del 71% y un valor predictivo negativo (VPN) del 86%.^36–37 Es importante demostrar la presencia de viabilidad en los pacientes con infarto del miocardio y disfunción ventricular previo a la revascularización, ya que no sólo se ha visto mejoría en la FEVI en los pacientes con patrón discordante (viabilidad), sino que se ha observado que en los pacientes que no tienen dicho patrón la FEVI después de la revascularización permanece igual o incluso disminuye.³⁸⁴¹ A su vez, la mayoría de los pacientes con disfunción ventricular desarrollan sintomatología de insuficiencia cardíaca. En torno a esto se ha demostrado que la detección de viabilidad se correlaciona con mejoría en la sintomatología posterior a la revascularización en aquellos pacientes que tienen un patrón discordante en estudio por PET o SPECT con FDG.^42,43–45

La evaluación de viabilidad permite tomar decisiones terapéuticas ya que los pacientes en los cuales se detecta viabilidad y son llevados a revascularización tienen menos eventos adversos que aquellos que son manejados únicamente con terapia médica (13% y 48% respectivamente) y presentan una supervivencia mayor [(75% y 30% respectivamente (p = 0.007)]. En cambio, en los pacientes que no se detecta viabilidad y son llevados a revascularización, tienen un promedio de eventos adversos similar al de aquellos que reciben únicamente terapia médica (13% y 15% respectivamente) .^{42,43,46–48}

La detección de viabilidad es de gran importancia en pacientes en espera de un trasplante cardíaco por cardiopatía isquémica y disfunción ventricular, ya que se demostró que los pacientes en los cuales existe viabilidad miocárdica y se llevan a revascularización tienen una mortalidad menor (16.7%) que los pacientes transplantados y que aquellos que reciben solamente terapia médica (18.2% y 44.9% respectivamente). La supervivencia a 5 años de los pacientes llevados a revascularización es de 71.4% y la de los pacientes trasplantados es de 80.1%, mientras que en los que solamente reciben terapia médica, es de 42.2%. Estas consideraciones disminuyen el número de pacientes candidatos a trasplante y reducen costos de forma significativa.⁴⁹ Muchos pacientes en lista de trasplante se beneficiarían con un procedimiento de revascularización si se demuestra la presencia de viabilidad.

 

Conclusiones

1.  La viabilidad miocárdica debe ser investigada en pacientes con antecedente de infarto del miocardio y disfunción ventricular izquierda, en los que no se ha demostrado isquemia residual.

2.  Dentro del área de cardiología nuclear, el estudio más sensible para detección de miocardio viable es el de 18 FDG–PET. El Talio 201 SPECT puede subestimar la presencia de tejido viable hasta en un 40% de los casos.

3. Para la correcta interpretación de un estudio con FDG–PET siempre deberá tenerse un estudio de perfusión (201 Talio, 99mTC sestamibi o tetrofosmin SPECT, o ¹³N amonio PET) con el que se comparará. La falta de un estudio de perfusión para el análisis de las imágenes del metabolismo del PET, puede llevar a errores graves en la correcta interpretación del estudio.

 

Agradecimiento:

Agradecemos a los técnicos T.M.N Luis Osorio Cardiel y T.M.N. Isabel Porras Orta por su valiosa colaboración en la adquisición de las imágenes.

 

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