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INTRODUCCIÓN
En el transcurso del pasado siglo, como consecuencia del progreso científico alcanzado en la prevención de las enfermedades infecciosas, se produjo una transición epidemiológica hacia las enfermedades crónicas no transmisibles (ECNT). Es en este contexto que se desarrollan las grandes epidemias del siglo XXI: obesidad, diabetes e hipertensión, como resultado del aumento en la prevalencia de estilos de vida sedentarios.1,2,3
El síndrome metabólico (SM) se ha convertido en uno de los principales problemas de salud del presente siglo; se ubica en la encrucijada que existe entre la Genética, el medio ambiente, la herencia cultural, la inactividad física y la alimentación excesiva e inadecuada, todo lo que ha conducido a la sociedad hacia la obesidad. Además, el SM no se considera una enfermedad específica, sino que agrupa una serie de anomalías metabólicas, bioquímicas y fisiológicas que implican una mayor disposición para desarrollar un variado grupo de enfermedades crónicas, todas las que pueden ser causa de mortalidad.4,5,6
Este síndrome fue inicialmente descrito por Reaven GM en el año 1988. Comprende obesidad, hipertensión, tolerancia alterada a la glucosa o diabetes, hiperinsulinemia, resistencia a la insulina y dislipidemia (caracterizada por aumento de los triglicéridos y baja concentración de lipoproteínas de alta densidad o HDL).7 Produce alteraciones a nivel sistémico y aumenta la incidencia de complicaciones del aparato cardiovascular y la prevalencia de diabetes tipo 2. Asimismo, guarda relación con enfermedades como el hígado graso no alcohólico, la disfunción renal, la demencia, los cambios funcionales respiratorios, los ovarios poliquísticos y los diversos tipos de cáncer: mama, páncreas, vejiga y próstata.5,8,9,10
La prevalencia del SM ha aumentado drásticamente en los últimos años debido al incremento de la obesidad y a los cambios en los hábitos dietéticos de la población, se estima que actualmente lo padece el 25% de la población adulta a nivel mundial.3,8,9,10 En el año 2012 la Organización Mundial de la Salud preveía que las defunciones por enfermedad cardiovascular, íntimamente ligadas al SM, se incrementarían de 17 a 25 millones hacia el año 2030.11 En Cuba se calcula que la frecuencia del SM es del 39% en la población general y del 69,5% en sujetos obesos.12
Dentro de las ECNT que forman parte del SM las enfermedades cardiovasculares ocupan un lugar preponderante, constituyeron el 29,82% de las muertes a nivel mundial.13 En Cuba el panorama no resulta diferente y la mortalidad por ECNT abarca el 76% de todas las muertes;14 las enfermedades del corazón ocupan el primer lugar, con una tasa de 241,6 por 100 000 habitantes y, específicamente en la Provincia de Villa Clara, de 247,3 por 100 000 de habitantes, según el Anuario Estadístico de Salud de 2017.15
El SM se caracteriza por alteraciones histológicas y funcionales del corazón que incrementan, de forma independiente y significativa, el riesgo cardiovascular y causa hiperplasia e hipertrofia de las fibras musculares cardíacas.16,17 La hipertrofia ventricular izquierda puede ser encontrada en el 40% de los pacientes hipertensos, en el 45% de los hipertensos obesos, en el 56% de los hipertensos diabéticos y en el 51% de los individuos hipertensos con diagnóstico de SM.18 La hipertrofia del miocardio puede desarrollarse por diferentes mecanismos fisiopatogénicos como la resistencia a la insulina y la hiperinsulinemia, el incremento de la actividad del sistema renina-angiotensina-aldosterona, la hiperactividad del sistema nervioso simpático, el aumento de las cargas hemodinámicas, la hiperleptinemia y la hipoadiponectinemia. Todos estos factores se presentan asociados a sus respectivas patologías, que pueden influir de forma aislada y aumentar su potencial patogénico cuando se suman como factores de riesgo para el SM.16,17,18,19,20
La investigación científica en el campo del SM requiere inevitablemente de estudios en modelos animales que permitan el análisis de los procesos fisiopatológicos asociados al mismo, a sus características histológicas y a la evaluación nuevas terapias. Para estos fines la utilización de roedores resulta ideal porque su similitud biológica con el ser humano, unido al conocimiento actual sobre las características genéticas, moleculares y enzimáticas de esta especie, facilitan la comprensión del proceso salud-enfermedad, así como la respuesta a potenciales tratamientos.21
La morfometría es un método ampliamente utilizado, que emplea el análisis estadístico univariado de datos lineales de estructuras macro y microscópicas;22 constituye un instrumento imprescindible en la evaluación de la morfología celular y, en el caso particular del estudio del corazón, posibilita la evaluación de importantes parámetros morfométricos como el diámetro y el área (tanto celular como nuclear), la longitud de los miocitos cardíacos y el grosor de las paredes del corazón.16,22,23,24,25 Además, en la actualidad, existen programas de computación que, apoyados en el procesamiento digital de imágenes, son capaces de determinar parámetros morfométricos cuantitativos que pueden ser usados como complemento del diagnóstico cualitativo básico para una mejor comprensión de los procesos patológicos.17,19,23
El creciente interés en el estudio del SM se encuentra plenamente justificado por la disminución de la esperanza y la calidad de vida que implica, así como su asociación a mortalidad por enfermedades cardiovasculares y otras patologías crónicas. Por otra parte, se debe tener en cuenta el alto costo que representa para el sistema de salud de cualquier nación el manejo de una enfermedad con unas elevadas morbilidad y mortalidad que es fundamentalmente prevenible.5,9
Debido a la importancia del desarrollo del programa de ECNT en Cuba y teniendo en cuenta las estadísticas anteriormente expuestas y el escaso conocimiento sobre los indicadores morfométricos del SM en el músculo cardíaco y su importancia para establecer parámetros cuantitativos que apoyen el diagnóstico y el pronóstico de esta enfermedad, surge la motivación necesaria para determinar las diferencias histomorfométricas que existen entre el músculo cardíaco de un grupo de ratas sanas y otro sometido a un estado de síndrome metabólico.
MÉTODOS
El presente trabajo responde a un proyecto de investigación en las Ciencias Básicas Biomédicas que fue realizado en la Unidad de Investigaciones Biomédicas de la Universidad de Ciencias Médicas de Villa Clara en el período comprendido desde octubre de 2015 hasta septiembre de 2019. Se realizó un estudio investigativo de desarrollo, correlacional y transversal, con enfoque cuantitativo, que utilizó un sistema de métodos morfométricos.
Se utilizaron ratas Sprague-Dawley machos, con peso corporal de 180 a 200g, provenientes del Centro Nacional de Producción de Animales de Laboratorio, sometidas a condiciones de alimentación convencional y agua ad libitum, así como a ciclos de luz/oscuridad de 12/12, temperatura ambiente de 25°C y humedad controlada de 50 a 70%.
La muestra quedó constituida por 16 ratas machos. Se crearon de forma aleatoria dos grupos experimentales: de control y de inducción, conformados por ocho animales cada uno.
Técnicas y procedimientos
En la semana 12 se aplicó la eutanasia y se obtuvieron las muestras de órganos y tejidos. Se utilizó la metodología adecuada para la conservación de las muestras y su posterior procesamiento.
La obtención de los animales hiperlipémicos se logró mediante la aplicación de una solución de sacarosa al 35% como agua de bebida durante cuatro meses, que se mantuvo hasta finalizar el estudio.
El estudio morfométrico del corazón se realizó a partir de las muestras de corazón procesadas por la técnica clásica de inclusión en parafina que permitió obtener incisiones seriadas que se colocaron en láminas histológicas y se colorearon con hematoxilina y eosina bajo control de pH.
Se realizó la separación, la clasificación y el ordenamiento de las láminas histológicas para el examen morfométrico de la muestra. Se llevó a cabo la captación de imágenes mediante una cámara digital Olympus G11 semiprofesional, acoplada a un microscopio binocular Olympus BH-2 CCD Scion (lente objetivo 4x y 40x y lente ocular 10x). Las mediciones se determinaron mediante el programa de análisis y el procesamiento de imágenes de dominio público, ImageJ®, versión 1.44p (National Institutes of Health, USA). Los análisis se llevaron a cabo sobre las fotografías al 100% de su tamaño, excepto para la pared ventricular que se realizó al 25%. Una escala de 10μm (434 píxeles) se utilizó para realizar las medidas. Todas las imágenes procesadas se respaldaron con sus trazos y anotaciones para consultas posteriores. La opción de cálculo fue el área. Se procesaron las fibras cardíacas en corte transversal que tenían los contornos y con núcleo presente. A cada muestra se le realizaron tres tomas de imágenes para su estudio.
Los datos se guardaron en una hoja de cálculo de Microsoft Excel 2016, especialmente diseñada para este fin, que posteriormente fue importada al paquete de programas estadísticos SPSS (System Package for the Social Sciences) versión 20.0 sobre Windows, para el procesamiento estadístico de la información. Todos los datos fueron resguardados en medios externos de almacenamiento.
Variables
Las variables se correspondieron con los parámetros histológicos analizados: área de la fibra y área del núcleo. Las variables se operacionalizaron de la siguiente manera:
- Área de la fibra: se marca con cuidado el contorno celular hasta rodearlo completamente, es una imagen plana bidimensional. La computadora brinda su valor de forma automática en micrómetros cuadrados. Clasificación: cuantitativa continua.
- Área del núcleo: se marca con cuidado el contorno del núcleo celular hasta rodearlo completamente, es una imagen plana bidimensional. La computadora brinda su valor de forma automática en micrómetros cuadrados. Clasificación: cuantitativa continua.
Métodos de análisis y procesamiento de la información
Se emplearon técnicas de estadística descriptiva para la caracterización de la muestra por las diferentes variables estudiadas, así como se empleó la inferencia estadística para la obtención de los intervalos de confianza y los contrastes entre variables en función de los objetivos planteados, lo que posibilitó obtener el comportamiento puntual y poblacional de la media, la mediana y la desviación estándar. En el estudio se aplicó la prueba paramétrica ANOVA de un factor para análisis de varianza para las comparaciones de los grupos con un nivel de significación de 0,05.
1. Caracterización estadística mediante los estadígrafos descriptivos: media aritmética, mediana, mínimo, máximo, desviación estándar.
2. Las pruebas estadísticas paramétricas incluyen: ANOVA de un factor para análisis de varianza.
Se considerarán los siguientes valores de significación estadística:
- Si p es menor que 0,05 existen diferencias significativas
- Si p es mayor e igual a 0,05 no existen diferencias significativas.
Consideraciones éticas
Se cumplieron los principios éticos de la experimentación animal, así como las normas de Bioseguridad y Bioética establecidas. La investigación fue respaldada por los avales del Comité de Ética de la Investigación y de la Comisión Científica de la Unidad de Investigaciones Biomédicas de la Universidad de Ciencias Médicas de Villa Clara.
RESULTADOS
En la presente investigación se estudiaron dos grupos de animales: un grupo control (sano) y un grupo con síndrome metabólico inducido (enfermo), cada uno compuesto por ocho animales, para un total de 16, que proporcionaron dos parámetros morfométricos: área de la fibra muscular y área del núcleo.
La Tabla 1 refleja los resultados descriptivos para el área de la fibra muscular. Se destaca que sus valores medios y mínimos crecen desde el grupo control al inducido.
Al analizar los resultados con la prueba paramétrica ANOVA de un factor para análisis de varianza el valor de significación asociado (0,014) resulta menor de 0,05, lo que indica una diferencia significativa para esta variable en los grupos (Tabla 2).
Al analizar la variable área del núcleo se aprecia que la media crece desde el grupo control al inducido (Tabla 3).
En este caso el valor asintótico correspondiente a la prueba ANOVA de una vía (0,003) indica una diferencia significativa para la media en los grupos (Tabla 4).
DISCUSIÓN
El presente trabajo se propuso la caracterización morfométrica de la fibra muscular cardíaca de trabajo en el contexto de las alteraciones histomorfométricas inducidas por el SM, en este sentido se constataron similitudes con los resultados informados en la literatura consultada.16,18,19,20,24,26
El comportamiento de la variable área de la fibra manifestó variaciones estadísticamente significativas, se observó el incremento de sus valores desde el grupo control al inducido. Estos hallazgos son consistentes con la hipertrofia de la fibra muscular cardíaca resultante de las alteraciones propias del SM. Comparables resultados se aprecian en varios trabajos revisados que describen la asociación entre la hipertrofia ventricular y la hipertrofia de los cardiomiocitos, lo que se considera la causa básica del remodelado cardíaco en las enfermedades relacionadas con este síndrome.16,17,20,23,27,28 En este sentido las investigaciones realizadas en humanos indican que la hipertrofia de los cardiomiocitos producida por sobrecarga cardíaca pudiera ser reversible con el manejo adecuado;29,30 sin embargo, en muchos casos el daño puede hacerse irreversible y puede destruir finalmente las fibras y reemplazarlas por una cicatriz fibrosa.24,29
La variable morfométrica área del núcleo mostró crecimiento de sus valores desde el grupo control al inducido tratado, con diferencias altamente significativas entre los grupos, lo que indica una hipertrofia nuclear que alcanza su mayor expresión en el grupo enfermo. Este hallazgo no resulta sorprendente si se tiene en cuenta el papel rector del núcleo en el metabolismo celular, específicamente en la síntesis de los componentes citoplasmáticos que demandaría una célula hipertrófica. La persistencia de la presión arterial elevada induciría un incremento de la síntesis de proteínas por la fibra miocárdica destinadas a lograr una contracción efectiva en su lucha contra la sobrecarga, así como también la síntesis de las proteínas destinadas a la formación de la matriz extracelular, en el proceso estructural adaptativo de la hipertrofia ventricular izquierda (HVI) en el SM. Similares resultados pueden encontrarse en varios estudios realizados que informan asociación entre la hipertrofia de la fibra muscular cardíaca y la hipertrofia nuclear, e incluso la presencia de células con varios núcleos.20,23,24,26,27,28,29,30
El desarrollo de la HVI en el SM conlleva a la pérdida progresiva de los cardiomiocitos, los que son reemplazados por tejido conectivo fibroso. El progreso de este cuadro a la cronicidad mantiene la sobrecarga de los miocitos remanentes hasta que el daño se hace irreversible, se debilita la pared ventricular con disminución de su grosor y se producen la dilatación cardíaca, el fallo cardíaco y, finalmente, la muerte.
CONCLUSIONES
La fibra cardíaca de trabajo es sensible a las afectaciones provocadas por las diferentes enfermedades que forman el síndrome metabólico de forma independiente y asociadas (o ambas), lo que provoca un remodelado cardíaco y que se instale la hipertrofia cardíaca, con la siguiente pérdida de miocitos, hasta llegar a la fibrosis cardíaca.
