Corazones y arterias

EL RESTO DEL RECORRIDO: LOS VASOS SANGUÍNEOS Y EL ENVEJECIMIENTO

El laboratorio de fisiología del ejercicio del NIA tiene el aspecto de un laboratorio de alquimia electrónica. La habitación tiene terminales de computadora por doquier, una justo al lado de la estera sinfín, dos en lo alto de un gabinete, una en un carrito de ruedas, otra en la pared. Aquí y allá se ven más instrumentos, quietos por el momento o destellando de vez en cuando. En tal entorno, el sonido de chorros de líquido es sorprendente. "Siempre pienso en lo ruidoso que debe ser el cuerpo", dice Eileen Shields, directora de mercadotecnia del condado de Carroll, Maryland, quien se encuentra en el laboratorio para que le practiquen un ecocardiograma. El sonido de los rítmicos y sonoros chorros, que inunda la habitación, proviene de un delgado tubo plateado que alguien apoya suavemente en la arteria carótida de la paciente. El sonido coincide con las ondas digitales que danzan en la terminal de computadora cercana, que registra el flujo y la presión de la sangre. Shields participa voluntariamente en un estudio con el que se pretende descubrir nuevas pistas acerca de la salud del corazón en lo referente a un fenómeno muy conocido: la pérdida gradual de elasticidad de las arterias a medida que las personas envejecen. Esa pérdida de elasticidad de las arterias se conoce con varios nombres (endurecimiento de las arterias, rigidez vascular o arteriosclerosis) y desde hace mucho los investigadores creen que interviene en enfermedades como la aterosclerosis y la hipertensión arterial. No obstante, hoy tienen pruebas de que su impacto puede llegar más allá de los vasos sanguíneos. "Sospechamos que la esclerosis afecta por igual a la estructura y el funcionamiento del corazón", dice Jerome Fleg, un investigador del laboratorio cardiovascular del NIA, "y queremos saber cómo se relacionan ambos fenómenos. ¿Es que las personas con las arterias más esclerosadas tienen las paredes cardiacas más gruesas? ¿Bombean sus corazones menores volúmenes de sangre con cada latido?" A medida que descubren las relaciones entre las arterias y el corazón, Fleg y sus colaboradores esperan descubrir también cómo se relaciona exactamente la esclerosis con la enfermedad. Desde hace mucho la arteriosclerosis se considera como una parte normal del envejecimiento en las sociedades industrializadas. Sin embargo, en algunas personas, por razones hasta hoy desconocidas, este fenómeno tan común da lugar a un proceso patológico. La esclerosis de las arterias es la causa principal de hipertensión arterial en las personas de mayor edad que es, a su vez, uno de los principales factores de riesgo de la apoplejía, la enfermedad coronaria, el ataque cardiaco y la insuficiencia cardiaca. Y ahora se sospecha que la esclerosis hace que las arterias estén más propensas a los procesos celulares en los que se basa la aterosclerosis, otro precursor importante de las enfermedades del corazón y la apoplejía (vea ¿Qué sucede durante la aterosclerosis?). Aún se considera que el envejecimiento es el principal factor de riesgo de esas enfermedades. Pero algunas de las primeras pruebas resultantes de los estudios de Fleg y de otros investigadores sugieren que el estilo de vida también tiene un papel protagónico. La alimentación con poca sal y el ejercicio aerobio habitual pueden reducir la arteriosclerosis.

La edad y las arterias

Antes que nada, ¿qué hizo suponer a los investigadores que existe una relación entre la esclerosis de los vasos sanguíneos y el funcionamiento del corazón? Esto se remonta a lo que se ha descubierto acerca de ambos fenómenos en las últimas décadas, gracias en parte al BLSA, en el que participan unos 1.200 voluntarios como Eileen Shields. La edad de los voluntarios va de 20 a más de 90 años y los investigadores, al comparar a los voluntarios jóvenes con los de mayor edad, han logrado armar el rompecabezas de lo que sucede en el corazón y los vasos sanguíneos a medida que las personas envejecen. El corazón, según descubrieron, se adapta a la edad de muchas maneras sutiles relacionadas entre sí: sus paredes engruesan y se llena de sangre y la bombea de una manera distinta, incluso con mecanismos un tanto diferentes que los de la juventud. Las gruesas y elásticas arterias más próximas al corazón también cambian de maneras complejas. Imaginemos un gráfico animado por computadora de las arterias a la edad de, digamos, 25 años, cuando las paredes son elásticas. La arteria de mayor calibre del cuerpo, la aorta, sale del corazón y se dirige primero hacia el cuello, donde surge la arteria carótida que abastece de sangre a la cabeza y el cerebro, y luego desciende hacia el resto del cuerpo. Cuando la válvula aórtica se abre, la aorta recibe el chorro de sangre bombeado por el corazón. Pero también recibe la presión que pasa de las paredes del corazón a sus propias paredes. Esa presión recorre las paredes de la aorta, oleada tras oleada, hasta llegar a las paredes de las arterias de menor calibre que conducen la sangre al resto del cuerpo. En ese punto, las oleadas de presión disminuyen y algunas de ellas regresan por las paredes de la aorta, generando un fenómeno llamado reflexión o rebote de ondas. Ahora agreguémosle a esa imagen, digamos, 50 años. Las arterias, incluyendo la aorta, se han vuelto más rígidas, sus paredes son más gruesas y sus diámetros son mayores. Las paredes esclerosadas ya no se expanden tanto en el momento en que la sangre fluye por su interior. Tarde o temprano, la resistencia de la aorta esclerosada aumenta considerablemente. Por lo común, se duplica en el transcurso de la vida y contribuye al aumento de la presión arterial sistólica que suele acompañar al envejecimiento. ARTERIAS: JÓVENES Y VIEJAS Ahora las oleadas de presión corren más rápidamente a lo largo de las paredes de la aorta esclerosada y, por lo tanto, el rebote de ondas ocurre antes que en la juventud. De hecho, la sincronía del rebote de ondas es uno de los efectos de la arteriosclerosis que puede medirse sin necesidad de cirugía (vea Cuantificación de la esclerosis). A medida que la sangre ingresa en las arterias de menor calibre, los fenómenos hidráulicos cambian. El pulso se estabiliza y el flujo se vuelve más uniforme. Lo opuesto a ese flujo uniforme se llama resistencia vascular periférica (RVP); hasta la fecha, las investigaciones han demostrado que entre los hombres, la RVP en reposo no cambia con el envejecimiento normal, pero se eleva un poco en las mujeres. En la mayoría de las personas que padecen hipertensión arterial sistólica, la RVP está elevada. Imaginemos ahora los efectos del movimiento (cuando la persona se sienta, se pone de pie o empieza a caminar o correr). La frecuencia cardiaca aumenta y lo mismo sucede con la presión arterial. Un grupo de nervios sensibles a la presión, presentes en la aorta, responde a los cambios de presión enviando un mensaje al cerebro. A su vez, el cerebro envía un mensaje de regreso al corazón, que cambia su frecuencia y la fuerza de sus contracciones. Este sistema de comunicación entre la aorta, el cerebro y el corazón se llama respuesta de los barorreceptores. Asimismo, los vasos sanguíneos se dilatan para permitir un flujo mayor de sangre. Por si fuera poco, el flujo sanguíneo hacia los músculos que no lo necesitan (por ejemplo, el estómago) se reduce temporalmente, de modo que aumenta el flujo hacia los músculos activos. LA EDAD Y LAS ARTERIAS La sangre fluye del corazón a las arterias (sangre roja) y regresa al corazón por medio de las venas (sangre azul). La edad provoca cambios en las arterias. En las personas de edad avanzada, la respuesta de los barorreceptores se entorpece, quizás como consecuencia de la esclerosis arterial; pero es posible que la esclerosis afecte los nervios de la aorta. Por otro lado, en condiciones de máximo esfuerzo, las arterias de grueso calibre no se dilatan tanto como en los jóvenes. Estos son, en breve resumen, algunos de los principales cambios que ocurren en la hidráulica de los vasos sanguíneos con la edad. Una de las razones por las que dichos cambios intrigan a los investigadores, es que pueden afectar de manera importante la dinámica del corazón. La esclerosis aumenta el grado de resistencia que el corazón debe vencer para bombear la sangre hacia las arterias, y cualquier resistencia al flujo significa una sobrecarga para el corazón. El estudio en el que Eileen Shields participa nos revelará el impacto de esa carga.

Ejercicio y alimentación

Quizás lo más curioso de todo sea la diferencia que imprime el estilo de vida en la arteriosclerosis. En una de las pruebas rutinarias que se hacen a los voluntarios de la investigación, se les pide que caminen en la estera sinfín a velocidades crecientes hasta quedar exhaustos. Con esta prueba se cuantifica la competencia física al medir el consumo de oxígeno en el momento de máximo esfuerzo o VO2 máx. Según una investigación de Fleg y colaboradores, las personas que caminan por más tiempo en la estera sinfín, es decir, los que están en mejor estado físico, tienen las arterias menos esclerosadas. Cuanto más ejercicio pudieron hacer los participantes voluntarios de esta investigación, menos esclerosadas tenían sus arterias. Una vez que aprendieron que la competencia física se relacionaba con la presencia de arterias menos esclerosadas y más elásticas, los investigadores se preguntaron cuál sería la relación de causa y efecto: ¿el ejercicio habitual, que mejora la competencia física, es la verdadera razón de que las arterias se mantengan elásticas? Según el siguiente estudio, la respuesta es un cauteloso "quizás". En dicha investigación, los científicos midieron la arteriosclerosis en un grupo de hombres cuyas edades fluctuaban entre 54 y 75 años, entrenados en ejercicios de resistencia, y la compararon con un grupo de hombres sedentarios de edades equivalentes. También compararon al grupo con uno de hombres más jóvenes, pero de hábitos sedentarios. La capacidad de ejercicio de los atletas viejos fue similar a la de los hombres jóvenes y superó por mucho a la del otro grupo de hombres mayores. Pero lo más sorprendente fue que la arteriosclerosis de los atletas de mayor edad resultó mucho menor que la del grupo sedentario de edad avanzada. "Esto demuestra que el entrenamiento de resistencia puede darnos al menos cierto control sobre el estado de nuestras arterias, cuando pensábamos que era una variable que nos controlaba", dice el investigador del NIA, Edward Lakatta.

MEDIDA DE LA RIGIDEZ Con el tiempo, los cambios en la arteriosclerosis son mucho más acentuados que los cambios en la presión arterial y pueden ser un método mejor para el diagnóstico de la salud cardiovascular. Actualmente, el uso de métodos más nuevos y dignos de confianza para medir la rigidez arterial es prerrogativa de los investigadores, pero no está lejos el día en que podamos usarlos como elementos pronósticos y de evaluación clínica. Las nuevas pruebas miden la esclerosis cuantificando la velocidad de las ondas del pulso (las ondas de presión que recorren las paredes de las arterias a medida que la sangre fluye por su interior). En una prueba, los investigadores miden las ondas del pulso en dos puntos: uno cerca de la aorta ascendente y otro en la arteria femoral, sobre el muslo; luego calculan el tiempo que tarda la onda en llegar del cuello al muslo. Cuanto mas rápido es el flujo de la sangre, más esclerosadas están las arterias. "Es mecánica hidráulica pura", declara Amit Nussbacher, uno de los becarios postdoctorales del laboratorio de Ciencias Cardiovasculares del NIA, encargado de llevar a cabo esas pruebas como parte de las investigaciones sobre esclerosis vascular. En las arterias todavía elásticas, explica, las oleadas de presión viajan más lentamente; la rigidez las acelera. En la segunda prueba se cuantifica el rebote de ondas en las paredes de la aorta. Dicho rebote ocurre cuando las ondas del pulso llegan al punto donde la aorta se divide en arterias de menor calibre. Las ondas de presión rebotan y recorren de regreso las paredes aórticas, aumentando la presión de las nuevas ondas. Eso significa que si el rebote de ondas ocurre poco después de la contracción cardiaca (medida por un electrocardiograma simultáneo), la aorta está relativamente esclerosada. Si ocurre más tarde en el ciclo cardiaco, es decir, después del cierre de la válvula aórtica, la esclerosis no está muy avanzada. Un programa de computadora convierte la sincronía del rebote de ondas en un número llamado índice de amplificación. Cuanto más alto sea el índice de amplificación, mayor será la esclerosis de las arterias.

El control del estado de nuestras arterias también puede depender de la cantidad de sal que consumimos. En las culturas donde la gente consume poco sodio (en forma de sal común), la presión arterial no aumenta con la edad como se observa en los países occidentales. También se han observado diferencias culturales en lo referente a la arteriosclerosis. En un estudio se compararon las poblaciones rurales y urbanas de China. La población urbana consume cantidades mucho mayores de sal que los habitantes rurales; por supuesto, sus arterias están más esclerosadas. Actualmente, otra investigación llevada a cabo en Taiwán (Formosa) está dando seguimiento a ese descubrimiento al comparar otros dos grupos rurales y urbanos. Sin embargo, en ésta no sólo se está evaluando la arteriosclerosis, sino además la estructura y el funcionamiento del corazón. Según Harold Spurgeon, coordinador de esta investigación en el laboratorio del NIA en Baltimore, los primeros resultados indican que las personas con mayor grado de arteriosclerosis tienen las paredes del corazón más gruesas. Algunas de las siguientes preguntas que encaran los investigadores cardiovasculares se enfocan en las células y moléculas del sistema cardiovascular. ¿De qué manera puede el ejercicio conservar la elasticidad de las arterias? Puede ser que el ejercicio suscite una cadena de fenómenos dentro de las células de las paredes arteriales que culmina con una reducción del colágeno y un aumento de la elastina. En última instancia, según los investigadores cardiovasculares, el rompecabezas de la arteriosclerosis se resolverá en el campo de la bioquímica y la biofísica del sistema cardiovascular, un extenso territorio en el que aún existen muchas regiones por explorar. Referencias bibliográficas Avolio AP, Chen SG, Wang RP, Zhang CL, Li MF, and O'Rourke MF. Effects of aging on changing arterial compliance and left ventricular load in a northern Chinese urban community. Circulation 68:50-58, 1983. Avolio AP, Deng FQ Li WQ Luo YF, Huang ZD, Xing LF, and O'Rourke MF. Effects of aging on arterial distensibility in populations with high and low prevalence of hypertension: Comparison between urban and rural communities in China. Circulation 71:202-210, 1985. Vaitkevicius PV, Fleg JL, Engel JH, O'Connor FC, Wright JG, Lakatta LE, Yin FCP, and Lakatta EG. Effects of age and aerobic capacity on arterial stiffness in healthy adults. Circulation 88:1456-1462, 1993. Yin FCP, Weisfeldt ML, and Milnor WR. Role of aortic input impedance in the decreased cardiovascular response to exercise with aging in dogs. Journal of Clinical Investigation 68:28-38, 1981.

CUANDO EL CEREBRO LE HABLA AL CORAZÓN ¿HAY ALGUNA DIFERENCIA RELACIONADA CON LA EDAD? El cerebro le habla al corazón por medio del sistema nervioso y para ello recurre al lenguaje de la bioquímica. Ciertas sustancias, llamadas neurotransmisores, recorren la distancia que separa a la neurona de la célula del corazón, le transmiten a esta última el mensaje del cerebro al unirse a receptores especiales presentes en la membrana de la célula cardiaca, y desencadenan una serie de fenómenos moleculares que culmina con un aumento de la frecuencia cardiaca, contracciones más vigorosas y un relajamiento más rápido entre latidos. O bien, según el neurotransmisor, el cerebro le indica al corazón que debe revertir tales efectos. Éste es, a grandes rasgos, el sistema nervioso autónomo que controla la musculatura involuntaria, como la del corazón. A medida que envejecemos, en algún punto de la línea de comunicación aparece un eslabón débil. Dónde se encuentra ese eslabón y cómo entorpece el mensaje del cerebro, son dos de los misterios que aún no han podido resolver las ciencias cardiovasculares. No obstante, los investigadores han logrado definir mejor sus indagaciones. Un tipo de neurotransmisores, las catecolaminas, abundan durante el ejercicio y otras clases de esfuerzo y posiblemente desempeñen un papel. Otros sospechosos son los receptores beta-adrenérgicos, con los cuales se conjugan las catecolaminas. Ciertos investigadores, como Frank Yin del NIA, actualmente en Johns Hopkins, han tratado de averiguar si la cantidad de catecolaminas pudiera ser el problema. Yin inyectó catecolaminas en el torrente sanguíneo de voluntarios jóvenes y viejos para simular el efecto del ejercicio. Como era de esperar, descubrió que la frecuencia cardiaca de los jóvenes aumentaba; sin embargo, la de los de mayor edad aumentaba en menor grado a pesar de que todos recibieron la misma dosis de catecolaminas. Así pues, el problema no es la cantidad. ¿Podría entonces el problema estar en la respuesta del sistema cardiovascular de las personas de mayor edad a las catecolaminas? Las investigaciones han demostrado que esa podría ser la causa. Existe un fármaco, llamado propranolol, que inhibe la respuesta del organismo a las catecolaminas al bloquear los receptores beta-adrenérgicos de las células del corazón y los vasos sanguíneos. Según varios estudios, el propranolol y el envejecimiento ejercen efectos similares. Al parecer, los corazones y vasos sanguíneos viejos tienen bloqueados los receptores beta-adrenérgicos. ¿Cuáles pueden ser las causas fundamentales de la respuesta más apagada? Los investigadores se concentraron en los receptores beta en las células cardiacas: ¿declinó su número con la edad? La respuesta es no, según los estudios realizados en células sanguíneas circulantes, con receptores similares a los del corazón de los animales. Sin embargo, los investigadores descubrieron que ocurre otro cambio relacionado con los receptores; el número de receptores listos para conjugarse con las catecolaminas, es decir, los que se encuentran en "alto grado de afinidad", parecen declinar con la edad. La razón de esta respuesta menguada, puede encontrarse en cualquier punto de la cascada de fenómenos que tienen lugar dentro de las células cardiacas luego de que las catecolaminas se conjuguen con el receptor. Los investigadores están descubriendo un buen número de posibles mecanismos celulares que podrían explicar la disminución de la respuesta. Según esperan, una vez que entiendan los mecanismos, podrán encontrar alguna manera de restablecer la comunicación o de impedir que se apaguen los mensajes. En última instancia, tales descubrimientos pueden significar nuevas maneras de prevenir la insuficiencia cardiaca. Yin FCP, Spurgeon HL, Raizes GS, Greene HL, Weisfeldt ML, and Shock NW. Age-associated decrease in chronotropic response to isoproterenol. Circulation 4/Supplement 2:II-167, 1976.