INTRODUCCIÓN

En el año 19841 realizamos un estudio de seguimiento retrospectivo a largo plazo sobre la hipertensión pulmonar primaria diagnosticada por criterios estrictamente clínicos y hemodinámicos en el que se incluyó a 120 pacientes. El objetivo de esta investigación era obtener una mejor comprensión de la historia natural de esta enfermedad y de los mecanismos fisiopatológicos involucrados en su progresión. Hicimos estudios anatomopatológicos del tejido pulmonar obtenido de las autopsias realizadas a 56 pacientes. En la mayor parte de los casos (el 57% de los pacientes), el principal hallazgo histológico fue la presencia de trombos sin evidencia de lesiones plexiformes. Observamos que se trataba de una enfermedad letal, con tasas de supervivencia muy bajas a los 10 años de seguimiento1. Un dato interesante que obtuvimos fue que los pacientes que estaban tomando anticoagulación oral presentaban mejores tasas de supervivencia (fig. 1). En aquellos años no se disponía de las herramientas adecuadas para investigar esta enfermedad, si exceptuamos los tratamientos vasodilatadores. Por esta razón, decidimos abandonar el estudio de este proceso patológicos y nos centramos en la enfermedad coronaria. Años después, la imagen por resonancia magnética (RM) nos permitió profundizar en los mecanismos involucrados en la progresión de la enfermedad coronaria y en el estudio de su etiología. A partir del éxito de esas investigaciones nos planteamos la posibilidad de utilizar esta tecnología para abordar el estudio de la hipertensión pulmonar. Si las tecnologías de imagen no invasivas nos han permitido profundizar en el conocimiento biológico de la enfermedad aterotrombótica, no hay ninguna razón para considerar que no puedan ser también herramientas muy poderosas para investigar la fisiopatología de la hipertensión pulmonar. En nuestra opinión, el estudio de la hipertensión pulmonar con imagen de RM va a experimentar un gran desarrollo en los próximos años, ya que representa un campo de investigación completamente novedoso.

Fig. 1. Tasas de supervivencia de los pacientes con hipertensión pulmonar primaria con y sin tratamiento anticoagulante. La hipertensión arterial primaria es una enfermedad muy letal, con unas tasas de supervivencia muy bajas a los pocos años de evolución (por debajo del 10% a los 10 años). El tratamiento anticoagulante reduce significativamente la mortalidad. A/C: antiacoagulación. Modificado a partir de Fuster et al.1

ESTUDIOS MORFOLOGICOS CON TECNOLOGIA DE IMAGEN NO INVASIVA: RELACION ENTRE EL VENTRICULO DERECHO Y LA HIPERTENSION PULMONAR

La imagen por RM es la tecnología más precisa de que disponemos en la actualidad para estudiar la función, el volumen y la masa del ventrículo derecho. Es posible diagnosticar de forma fiable la presencia de hipertensión arterial pulmonar a partir de imágenes obtenidas por RM. Al tratarse de una técnica en 3 dimensiones, es independiente de asunciones geométricas. Además, tiene la ventaja de ser extremadamente precisa y, gracias a su excelente reproducibilidad, permite hacer un seguimiento clínico a lo largo del tiempo de cualquier paciente que no tenga contraindicaciones2. Estudios realizados en animales de experimentación han demostrado que el cálculo de la masa ventricular derecha a partir de imágenes obtenidas por RM, efectuado por 2 observadores independientes, es prácticamente idéntico al obtenido a partir de las necropsias de los animales estudiados, con una variabilidad intraobservador e interobservador muy pequeña3. Nuestro grupo ha utilizado recientemente las ventajas que ofrece esta tecnología de imagen para investigar la importancia que tienen algunos parámetros anatómicos y funcionales del ventrículo derecho sobre el desarrollo y la gravedad del la hipertensión arterial pulmonar. En concreto, a partir de imágenes obtenidas por RM se ha analizado el papel de 3 variables independientes: la curvatura del septo interventricular, el tamaño de la cicatriz después de un infarto de miocardio y la velocidad de la sangre en la arteria pulmonar.

En estudios previos se ha demostrado que en pacientes con hipertensión pulmonar, cuanto más aumenta la presión dentro del ventrículo derecho, menor es la curvatura del septo interventricular y de la pared libre del ventrículo izquierdo4. Este tipo de respuesta adaptativa se puede cuantificar a partir del radio del septo interventricular y del radio de la pared ventricular izquierda libre mediante una fórmula que relaciona las dos variables y nos da una medida de la curvatura septal, así como del gradiente de presión transeptal (fig. 2). Cuando se realizaron estas determinaciones a 46 pacientes con hipertensión arterial confirmada se observó una buena correlación entre la presión pulmonar y el movimiento del septo (fig. 3)5.

Fig. 2. Relación entre la hipertensión pulmonar y la curvatura septal. A partir de las imágenes de resonancia magnética, mediante una fórmula matemática que considera el radio del septo interventricular y el radio de la pared libre del ventrículo izquierdo es posible calcular el gradiente de presión transeptal. En pacientes con hipertensión pulmonar, la curvatura del septo interventricular se relaciona de forma inversa con la presión del ventrículo derecho. Modificado a partir de Dellegrottaglie et al5.

Fig. 3. Correlación entre la presión pulmonar (dP-ratio, calculada a partir del cociente entre la presión transmural de distensión y el gradiente de presión transeptal) y la curvatura septal (C-ratio, calculada a partir del cociente entre la curvatura de la pared ventricular izquierda libre y la curvatura del septo interventricular). Hay una buena correlación entre las 2 variables. SEE: error estándar de la media. Modificado a partir de Dellegrottaglie et al5.

Se ha analizado el potencial de la RM para la evaluación de la estructura y la función cardiacas en diversos estudios, tomando como referencia grandes poblaciones de pacientes que han experimentado un infarto agudo de miocardio. En este tipo de estudios se ha demostrado que la RM por imagen es una tecnología útil y fiable para detectar secuelas morfológicas y funcionales asociadas con el infarto de miocardio que pueden tener un importante valor predictivo sobre el remodelado adverso y la ocurrencia de episodios cardíacos adversos mayores6. En este sentido, es importante recordar que otro hallazgo anatómico que puede relacionarse con la severidad de la hipertensión arterial pulmonar se asemeja al tamaño de la cicatriz después de un infarto de miocardio. Es posible visualizar el contraste por RM cuando queda retenido en la zona fibrosa cicatrizal que se forma en el área necrótica después de un infarto de miocardio. En la hipertensión pulmonar puede haber cicatrización en el lugar de unión del septo con el ventrículo derecho. Este fenómeno de retención del contraste se puede utilizar de forma eficaz para medir el tamaño de la cicatriz. En un estudio previo realizado en 25 pacientes con hipertensión pulmonar ya se había demostrado la existencia de este fenómeno de realce tardío de contraste en los puntos de inserción del ventrículo derecho y en el septo interventricular en la mayoría de los pacientes estudiados7. Los resultados de este estudio demostraron que la extensión de la retención de contraste se correlacionaba con la función del ventrículo derecho y con el estado hemodinámico pulmonar (fig. 4) y, según los autores, el grado de retención de contraste podía proporcionar información sobre anomalías septales ocultas relacionadas directamente con el estrés hemodinámico que experimentan estos pacientes7.

Fig. 4. Aumento de la retención de contraste cardiovascular en imágenes de resonancia magnética de pacientes con hipertensión pulmonar. La mayoría de pacientes con esta enfermedad presenta un patrón de imagen característico en el que se aprecian áreas de realce tardío del contraste que corresponden a los puntos de inserción del ventrículo derecho y que se extienden hacia el septo interventricular. La extensión de estas áreas se correlaciona con la función del ventrículo derecho y el estado hemodinámico pulmonar.

Basándonos en estas observaciones, decidimos investigar si el tamaño de la cicatriz podría tener alguna correlación con el grado de hipertensión arterial pulmonar. Incluimos a un total de 55 pacientes, que dividimos en dos grupos: un grupo presentaba hipertensión pulmonar fija, y en el otro, la presión arterial pulmonar era normal, pero aumentaba de forma patológica con el ejercicio en el 50% de los casos. Al utilizar la técnica de RM con realce tardío de contraste observamos que había una gran diferencia en cuanto al tamaño de la zona cicatrizal entre los 2 grupos; adicionalmente, había una correlación moderada entre esta variable anatómica y el grado de hipertensión arterial pulmonar (fig. 5)8. El tamaño de la cicatriz parece ser un determinante anatómico menos relevante que el parámetro funcional relacionado con el movimiento del septo mencionado con anterioridad para determinar la severidad de la hipertensión arterial pulmonar.

Fig. 5. Aumento de la retención de contraste como medida de las áreas cicatrizales, según imágenes obtenidas por resonancia magnética con contraste y realce tardío en pacientes con hipertensión pulmonar. Grupo 1: hipertensión pulmonar fija; grupo 2: presión arterial pulmonar normal con aumentos patológicos asociados con el ejercicio físico en el 50% de los casos. Aunque el tamaño de la zona cicatrizal es muy diferente en los 2 grupos de pacientes, la correlación entre esta variable anatómica y la severidad de la hipertensión arterial pulmonar es sólo moderada. PAPS: presión arterial pulmonar sistólica. Modificado a partir de Sanz et al8.

Por último, utilizamos la RM para estudiar la velocidad de la sangre y cuantificar el área de la arteria pulmonar. En diversos estudios previos se había demostrado la utilidad de la RM para estimar de una forma no invasiva la resistencia vascular pulmonar9-11. Para ello, hicimos varios cortes anatómicos en la entrada de la arteria pulmonar, visualizamos la velocidad del flujo sanguíneo y cuantificamos el área arterial. Nos preguntamos hasta qué punto estos parámetros hemodinámicos obtenidos por RM nos podían proporcionar una información precisa sobre el grado de hipertensión arterial pulmonar. Hicimos una cuantificación sistemática en 59 pacientes que se fueron añadiendo progresivamente y lo que observamos, en este caso, fue una buena correlación entre los parámetros de la curva de velocidad de la sangre y el grado de hipertensión y de resistencia pulmonar12.

Estas observaciones tienen el interés de que están abriendo una vía para la resolución de un problema que hasta ahora no ha tenido una solución satisfactoria: la etiología, el diagnóstico y el tratamiento del paciente con hipertensión arterial pulmonar en sus distintas presentaciones. Los resultados que hemos obtenido indican que hay una relación más o menos estrecha entre la severidad de la hipertensión pulmonar y ciertos parámetros morfológicos y cinéticos que podemos visualizar y cuantificar con RM por imagen de una forma sistemática y reproducible: el movimiento fisiopatológico del septo interventricular, el tamaño de la cicatriz medido a partir del contraste que queda retenido en los puntos de anclaje del septo, y la velocidad del flujo sanguíneo de la arteria pulmonar. Estos parámetros pueden proporcionarnos una información valiosa sobre la etiología de la hipertensión pulmonar y nos permiten comprender algo mejor los mecanismos involucrados en el desarrollo de esta enfermedad, además de proporcionar información concreta sobre la presión pulmonar del paciente.

UTILIDAD DE LA IMAGEN PARA LA CARACTERIZACION DE LA CIRCULACION PULMONAR

La anatomía de la arteria pulmonar se visualiza muy bien a partir de la RM con contraste. Esta técnica se ha utilizado con éxito como estrategia diagnóstica en la embolia pulmonar y ha demostrado ser un método sensible y específico, que proporciona unos resultados similares a los obtenidos con la tomografía computarizada (TC) helicoidal, con la ventaja de que utiliza agentes de contraste más seguros y que no requiere radiación ionizante (fig. 6)13. En un estudio reciente se ha investigado de forma prospectiva la precisión que ofrece la imagen por RM combinada con un protocolo de angiografía por RM para diferenciar la hipertensión arterial pulmonar tromboembólica crónica de la hipertensión pulmonar primaria14. En el 90% de los casos, de un total de 29 pacientes, se realizó un diagnóstico correcto y se corroboró que la imagen por RM permite distinguir de forma fiable entre la hipertensión pulmonar idiopática o primaria, que ofrece una imagen característica en la que el contraste avanza lentamente hacia los pulmones con hipoperfusión periférica generalizada, y la hipertensión arterial pulmonar tromboembólica, en la que se pueden apreciar defectos focales15. También es posible evaluar diferencias regionales en parámetros cuantitativos de perfusión pulmonar, como el flujo sanguíneo pulmonar, el tiempo medio de tránsito y el volumen sanguíneo pulmonar en pacientes con hipertensión pulmonar, utilizando imagen por RM con contraste16. Pero, además de proporcionar una imagen anatómica y diagnóstica precisa, la RM nos puede proporcionar información sobre la etiología de la hipertensión pulmonar. Así, por ejemplo, es posible visualizar la presencia de un shunt sistémico-pulmonar mediante la determinación de la relación entre el flujo pulmonar y el flujo aórtico sin inyectar contraste17.

Fig. 6. Imágenes de perfusión del árbol circulatorio pulmonar obtenidas con angiorresonancia magnética de contraste. La alta resolución de esta tecnología permite obtener imágenes detalladas del árbol circulatorio pulmonar.

¿Qué ocurre en las arterias pulmonares durante la hipertensión arterial pulmonar? La imagen por RM está siendo utilizada con éxito para trazar un mapa de la enfermedad aterotrombótica pulmonar mediante una cuantificación no invasiva. Esta aproximación diagnóstica ha servido para ampliar nuestros conocimientos sobre la fisiopatología de la enfermedad sistémica y no hay una razón aparente para que no se pueda utilizar con la misma finalidad en el estudio de la circulación pulmonar. Cuando utilizamos tecnología de imagen no invasiva para abordar la enfermedad arterial nos planteamos 3 cuestiones: a) la presencia de una estenosis que pueda ser cuantificable (tanto en el árbol arterial coronario como en el árbol arterial sistémico); b) la cuantificación del grado total de enfermedad aterosclerótica en un paciente, y c) la caracterización de la placa. La cuantificación del grado de enfermedad aterosclerótica y la caracterización de la placa son aspectos relacionados con los mecanismos celulares y moleculares involucrados en el desarrollo de la enfermedad y su progresión, y para responder a estas preguntas se está utilizando con éxito la tecnología de imagen no invasiva18.

Así, por ejemplo, es posible cuantificar la cantidad total de grasa presente en las arterias extracoronarias (aorta ascendente, torácica, aorta descendente, vasos periféricos, carótida) y modificar su contenido total y su composición con tratamientos hipolipemiantes, como las estatinas, que movilizan la grasa y reducen la concentración sanguínea de lipoproteínas de baja densidad. Como consecuencia de esto, la pared arterial adelgaza y se produce una clara regresión de la aterosclerosis19,20. Con esta tecnología se puede, por lo tanto, cuantificar la cantidad total de grasa presente en el árbol extracoronario y expresarlo en milímetros cúbicos, a partir de la media de todos los cortes que se han realizado y cuantificado de forma individual. En estos momentos ya es posible cuantificar el grosor de la arteria pulmonar desde su comienzo hasta ramas subsegmentarias mediante la imagen por RM. Por el momento no disponemos de datos procedentes de estudios seriados que nos permitan extraer una conclusión definitiva a partir de estas determinaciones.

FISIOPATOLOGIA DE LA HIPERTENSION PULMONAR A PARTIR DE LA IMAGEN MOLECULAR: UNA TECNOLOGIA CON FUTURO

La cuantificación de los fenómenos biológicos moleculares aporta información mecanística sobre la historia natural de una determinada enfermedad y puede ayudar a establecer su pronóstico. En el caso de la enfermedad coronaria, este tipo de estudios nos ha permitido caracterizar la composición de la placa ateromatosa y predecir su comportamiento. Un ejemplo que ilustra este concepto lo constituye la endarterectomía carotídea, que se ha indicado siempre por la apariencia angiográfica, porque se ha asumido que la lesión más estenótica visible en la angiografía es la que, con mayor probabilidad, puede dar lugar a futuros episodios tromboembólicos. Sin embargo, el riesgo de rotura de una placa --el principal mecanismo causante de tromboembolismo secundario a aterosclerosis-- no está determinado por el tamaño de la lesión, sino por la composición de la placa y, en particular, por el grado de inflamación. Algunos estudios demuestran que la angiografía puede no ser la mejor técnica para identificar una lesión causante y que la combinación de técnicas de imagen mucho más resolutivas (p. ej., la RM, la TC y la tomografía con emisión de positrones [PET]) puede ayudar a establecer el grado de inflamación de las placas estenóticas y no estenóticas, facilitando la identificación de las lesiones causantes de los episodios trombóticos21. La combinación de RM por imagen con TC y PET no es solamente una estrategia diagnóstica, sino que permite profundizar en el conocimiento de los mecanismos involucrados en el pronóstico de la enfermedad y evaluar aspectos celulares, como la inflamación, y la respuesta a ciertas estrategias terapéuticas, como la posible regresión de la placa en respuesta a un tratamiento hipolipemiante con estatinas (fig. 7)22. Con este objetivo, hemos iniciado el estudio FREEDOM, en el que se ha incluido a 40 pacientes en los que se realizará una evaluación sistemática a partir de técnicas de imagen altamente resolutivas.

Fig. 7. Imágenes obtenidas con resonancia magnética de alta resolución en combinación con FDG-PET (tomografía con emisión de positrones con fluorodesoxiglucosa) a partir del estudio realizado en un paciente con diagnóstico de ictus en el territorio de la carótida derecha. Este paciente presentó una pérdida transitoria de visión junto con una estenosis de la carótida interna derecha según la imagen angiográfica. La flecha verde señala la placa de la carótida interna derecha indicada para endarterectomía. Las flechas amarillas señalan las arterias vertebrales según la resonancia magnética de alta resolución. La flecha blanca de la imagen con FDG-PET indica un área que, cuando se observa en la imagen de fusión, se encuentra sobre la arteria vertebral derecha (flecha negra). Las flechas azul y roja indican la escasa inflamación en la arteria carótida. Gracias a la combinación de estas técnicas de imagen es posible identificar la placa de la arteria vertebral derecha como la causante de los síntomas del paciente. HRMRI: resonancia magnética con imagen de alta resolución. Modificado a partir de Davies et al21.

La imagen por RM se ha utilizado durante muchos años para estudiar los aspectos anatómicos de las enfermedades. Lo que estamos aprendiendo más recientemente es que esta tecnología es capaz de aportar mucha más información que la que se refiere meramente a la anatomía de los órganos y las estructuras internas, porque permite abordar el aspecto biológico de la enfermedad y proporcionar datos mecanísticos y funcionales relevantes. A partir de péptidos dirigidos a moléculas específicas y marcados de forma que puedan ser visibles, es posible observar el movimiento de las células en los vasos, por ejemplo, los macrófagos en la íntima de una arteria en un modelo experimental de aterosclerosis23. El uso de diversas herramientas moleculares al servicio de la imagen constituye una disciplina nueva con un futuro incuestionable.

Con este tipo de tecnología es posible abordar el estudio de la enfermedad arterial pulmonar desde una perspectiva nueva. Los fenómenos moleculares asociados con el desarrollo de la enfermedad pulmonar son muy parecidos a los que se producen en la enfermedad aterosclerótica sistémica. Aunque seguimos sin conocer la causa de la hipertensión arterial pulmonar, tenemos suficientes indicios para saber que el problema se inicia en el endotelio vascular. Los resultados preliminares obtenidos en modelos animales experimentales indican que en la hipertensión arterial pulmonar está disminuido el número de células procedentes de la médula ósea, un mecanismo que ya habíamos observado cuando estudiábamos la etiopatogenia de la enfermedad aterosclerótica sistémica: cuando el endotelio está dañado por cualquier mecanismo, la médula ósea lo repara. En este sentido, es conocido el papel que desempeña la eritropoyetina endógena sobre la movilización de células progenitoras endoteliales procedentes de la médula ósea. Lo que no se sabía hasta ahora era si este efecto podía tener alguna relevancia en la protección contra la progresión de la hipertensión pulmonar. En un estudio reciente se ha demostrado en un modelo animal que la eritropoyetina endógena previene el desarrollo de hipertensión pulmonar durante la hipoxia crónica, gracias a su capacidad para incorporar células endoteliales progenitoras24. El reto que tenemos que afrontar ahora es el desarrollo de fármacos capaces de estimular la producción celular de la médula ósea para acelerar la reparación endotelial.

La cuantificación de las células endoteliales circulantes de la sangre periférica se está desarrollando como un método nuevo y reproducible para evaluar la disfunción y el daño endotelial. Las células endoteliales circulantes son células maduras que se han desprendido de la íntima en respuesta a un daño endotelial y constituyen una población celular diferente de la de las células progenitoras endoteliales (fig. 8). En diversos estudios se ha demostrado un aumento en el número de células endoteliales circulantes en las enfermedades cardiovasculares, como en la angina inestable, el infarto agudo de miocardio o el ictus25. Dentro de esta línea de investigación, nosotros hemos observado que en pacientes diabéticos se produce un gran consumo de células procedentes de la médula ósea porque hay un fenómeno de reparación acelerada del endotelio dañado. Cuando el tratamiento que se aplica a un paciente diabético es muy agresivo y la hipertensión se mantiene controlada, el número de células procedentes de la médula ósea aumenta; por el contrario, cuando los pacientes diabéticos reciben un tratamiento subóptimo se produce una clara reducción en el número de células de la médula ósea debido a que hay un mayor daño endotelial. Este mismo sistema de reparación endotelial se produce en el sistema arterial pulmonar y ya se ha podido controlar en modelos experimentales animales mediante las técnicas de imagen actuales, que combinan inmunofluorescencia con RM. El tratamiento de la hipertensión arterial pulmonar debe abordarse con la reparación del endotelio a partir de las células procedentes de la médula ósea, con independencia de su etiología.

Fig. 8. Discriminación simplificada entre las células progenitoras endoteliales y las células endoteliales circulantes. Aunque ambos tipos celulares pueden encontrarse en la sangre circulante, las células progenitoras endoteliales proceden directamente de la médula ósea, mientras que las células endoteliales circulantes se desprenden de la monocapa endotelial. La expresión de algunos marcadores moleculares, como las proteínas de la familia CD, pueden utilizarse para diferenciar ambas estirpes celulares. CE: célula endotelial mural; CEC: célula endotelial circulante; CPE: célula progenitora endotelial. Modificado a partir de Boos et al25.

Correspondencia: Dr. V. Fuster.

Mount Sinai Medical Center.

1 Gustave L. Levy Place-Box 1030. New York, NY 10029-6574.

Estados Unidos.