“Solo cuando llega el frío comprobamos que el pino y el ciprés son árboles de hoja perenne” Proverbio chino
Hace unos años, la esquiadora sueca Anna J. Bågenholm sufrió un accidente, quedando sumergida en un rio de Noruega, bajo una capa de hielo de 20 cms. de grosor, durante 80 minutos. Sus amigos pudieron encontrarla al quedar sus piernas y esquís fuera de la superficie; trataron de reanimarla antes de ser trasladada a un hospital cercano. Su temperatura corporal descendió a 13°C, la más baja jamás registrada en un ser humano por hipotermia accidental -el agua helada acelera la hipotermia 25 veces más rápido que el aire-. Sorprendentemente, esta joven radióloga despertó en la UCI a los 10 días, incorporándose a su actividad profesional normal 6 meses más tarde. Este inaudito caso clínico fue publicado en la revista médica The Lancet y varios textos de Medicina por su singularidad.
La exposición al frío intenso, durante un periodo de tiempo tan prolongado, demuestra su extraordinaria capacidad protectora sobre los órganos vitales humanos, como el cerebro y corazón.
El frío inducido
Los efectos beneficiosos del frío sobre el corazón son bien conocidos desde hace tiempo. En la década de 1950, el cirujano canadiense Wilfred Bigelow demostró, en su laboratorio experimental, cómo el cerebro y corazón de los animales podían mantenerse indemnes tras 10 minutos de parada cardiaca, utilizando la hipotermia a 30°C. En Minnesota (EEUU), John Lewis y Walton Lillehei realizaron con éxito, en 1952, la primera operación a corazón abierto con hipotermia a una niña de 5 años de edad, cubriendo su cuerpo con hielo triturado para mantener su temperatura a 28°C. En Ciudad del Cabo (Sudáfrica), Christiaan Barnard fue pionero en emplear la hipotermia profunda para corregir un aneurisma de la aorta torácica con éxito, años antes de realizar el primer trasplante de corazón humano. Desde entonces, esta técnica es utilizada por la mayoría de equipos quirúrgicos de cirugía cardiovascular.
En la actualidad, se administra directamente en el corazón una solución fría con alto contenido en potasio, denominada cardioplegia, con objeto de proteger y parar sus movimientos durante la operación. Esta combinación de frío y ausencia de la actividad cardiaca constituye un estado de hibernación cardiaca inducida. Determinadas intervenciones quirúrgicas a corazón abierto, para corregir complejas cardiopatías congénitas o aneurismas de la aorta, con afectación de la circulación cerebral –arco o cayado aórtico-, se realizan con hipotermia profunda, bajando progresivamente la temperatura de la sangre con la máquina de circulación extracorpórea hasta 20°C.
"El cuerpo permanece en una verdadera suspensión de la vida real, sin pulso, sin presión arterial, sin signos de actividad cerebral. No hay margen de error posible, sería catastrófico. La hipotermia profunda inducida es la técnica más fascinante a la que he estado expuesto en la Medicina, cada vez, me parece un milagro que funcione”, dice el Dr. John Elefteriades, Jefe de Departamento de Cirugía Cardíaca del New Haven Hospital de la Universidad de Yale (EE.UU.).
Existe consenso internacional para clasificar los grados de hipotermia con parada circulatoria, bajo control constante de la temperatura nasofaríngea, en hipotermia ligera (32°C - 34°C), moderada (26°C - 31°C) y profunda (20°C - 25°C). Se recomienda no utilizar hipotermia por debajo de 20°C, aunque en ocasiones hemos debido bajar a 18°C, sin secuelas neurológicas. Debe tenerse en cuenta que la hipotermia moderada con parada circulatoria solo proporciona un rango de seguridad de 10 – 15 minutos, mientras que la hipotermia profunda de 30 – 40 minutos.
Durante la hipotermia profunda, todas las funciones fisiológicas del organismo se detienen; de hecho, constituye un estado parecido a la muerte. El cirujano debe aprovechar este corto periodo de tiempo de algo más de media hora, para corregir complejas patologías cardiovasculares, sin posible marcha atrás, pues causaría daños cerebrales irreversibles. La hipotermia profunda inducida con parada circulatoria constituye “una espada de doble filo”, que requiere una perfecta planificación preoperatoria, probada capacidad técnica y amplia experiencia del equipo quirúrgico para lograr el éxito en estas delicadas operaciones. En las ocasiones que utilicé la hipotermia profunda para corregir determinadas cardiopatías congénitas en lactantes y niños pequeños, así como en los aneurismas con afectación del arco aórtico en adultos, siempre resalté la importancia de asegurar una perfecta coordinación del equipo, para minimizar los riesgos inherentes a esta delicada técnica operatoria.
Para proteger el cerebro durante la hipotermia profunda, se inyecta en las arterias carótidas sangre fría del propio paciente -perfusión cerebral anterógrada-, con monitorización constante de la temperatura corporal y actividad cerebral. Completada la operación, se va calentando al paciente a ritmo lento programado. Habitualmente, es preciso poner en marcha la actividad cardiaca mediante un choque eléctrico -desfibrilador-.
Recalentar al paciente tras una hipotermia profunda constituye la fase más peligrosa de la operación, que debe realizarse siguiendo un protocolo bien establecido, dependiendo del volumen sanguíneo, presión arterial y temperatura central. El calentamiento rápido ocasionaría una seria afectación de la función contráctil del corazón -disfunción cardiaca-, con el consiguiente colapso circulatorio, denominado shock de recalentamiento, que conlleva una mortalidad muy elevada (50 – 80%).
Durante la fase de recalentamiento, el organismo humano libera abundante cantidad de hormonas -catecolaminas- (adrenalina, noradrenalina y dopamina), que favorecen la producción de calor, aunque alteran el automatismo cerebral de la termorregulación. Asimismo, se produce un importante incremento en la producción de pequeñas moléculas muy reactivas, subproducto del metabolismo del oxígeno -radicales libres de oxígeno-, que pueden causar daños irreversibles en el ADN celular, la oxidación de proteínas y ácidos grasos poliinsaturados, así como una afectación de las membranas y muerte celular, tanto de las neuronas como el miocardio. Un recalentamiento inadecuado podría alterar los factores de la coagulación de la sangre provocando trombosis y embolias. El metabolismo de la glucosa suele verse también afectado, requiriendo la administración de insulina durante el periodo postoperatorio. Recientemente, se han descubierto ciertos mecanismos fisiopatológicos, durante esta fase de la operación, causantes de una disfunción cardiaca, llegando a involucrar los músculos papilares que soportan las válvulas mitral y tricúspide.
Ciencia del frío
La hipotermia produce un estado fisiopatológico especial debido al descenso prolongado de la temperatura corporal por debajo de 35°C. Cuando la piel comienza a enfriarse, se contraen las arterias periféricas -vasoconstricción- como mecanismo conservador de la temperatura del organismo. En la fase inicial del enfriamiento corporal, los músculos tiemblan espontáneamente para producir calor, la frecuencia cardíaca aumenta -taquicardia-, así como la presión arterial. A medida que la temperatura va descendiendo a 32°C, la presión arterial, la frecuencia cardiaca (30 latidos/minuto), así como la respiración (3 – 4 respiraciones/minuto) disminuyen significativamente, mientras incrementa el volumen de orina expulsado. Cuando se alcanzan los 30°C, aparecen arritmias cardiacas graves, disminuyendo el gasto cardiaco -volumen de sangre expulsada por el corazón por minuto-, el consumo de oxígeno se reduce al 25%, seguido de una progresiva confusión mental, hasta la pérdida del conocimiento. Esta baja temperatura corporal produce una contracción desordenada e ineficaz del corazón -fibrilación ventricular-, seguida de parada cardiaca.
A medida que se acerca la temperatura a 25°C, la parte líquida de la sangre -plasma sanguíneo- se desplaza desde el sistema circulatorio al espacio virtual existente entre las células -espacio intersticial-; consecuentemente, aumenta la viscosidad de la sangre y disminuye el volumen circulante -volemia-, favoreciendo así la trombosis de los vasos sanguíneos.
La investigación científica ha demostrado los efectos protectores de la hipotermia sobre los órganos vitales, debidos a su función estabilizadora del sistema energético de las células -mitocondria-, al estímulo en la producción de un potente vasodilatador arterial -óxido nítrico-, y su capacidad armonizadora del equilibro dinámico del funcionamiento celular ante los cambios de la temperatura -homeostasis.
La hipotermia pone en marcha un complejo mecanismo afectando el sistema nervioso central y periférico, la actividad cerebral y cardiaca, como de todo el organismo. El frío reduce el metabolismo celular para conservar oxígeno y reservas de ATP –adenosín trifosfato-, molécula orgánica esencial para la obtención de energía por parte de las células. De esta forma, posibilita un periodo de tiempo reducido sin ocasionar daño celular, ya que la ausencia o déficit de oxígeno -anoxia o hipoxia- consumen enormes cantidades de glucosa tisular -glucólisis anaeróbica-, que resulta muy dañina para todos los órganos humanos. Durante el enfriamiento del músculo cardiaco -miocardio- se produce una alteración del intercambio celular normal de los iones de calcio y potasio; de hecho, una elevación anormal del nivel de potasio -hiperkaliemia- produce una parada cardiaca, con disminución del calcio intracelular.
Durante la hipotermia moderada, el cerebro humano reduce su actividad -“supresión de ráfagas cerebrales”-, mientras que la hipotermia profunda produce el “silencio electrocerebral” que puede tolerarse 30-40 minutos, sin secuelas neurológicas.
Un viaje helado
Desde los primeros trasplantes, pudo comprobarse que nada protege mejor el corazón donante que el frío intenso. Su extracción en hospitales alejados del centro trasplantador, obliga a la preservación del órgano durante su traslado. Se han ensayado diversos métodos de protección miocárdica, -más de 160 tipos de cardioplégias de composición química diferentes-, que se inyectan en las arterias coronarias, a través de la aorta. En la actualidad, la mayoría de grupos quirúrgicos utilizan para el trasplante cardiaco alguna de estas últimas, solución HTK -histidina-triptófano-ketoglutarato-, solución UW (Universidad de Wisconsin) o solución Celsior. Estos líquidos a baja temperatura contienen diversas substancias como glucosa, potasio, sodio, bicarbonato, fosfatos, manitol, lactobionato o glutamato. Se utilizar para conseguir una parada cardiaca, prevenir la retención de líquidos del músculo cardiaco -edema miocárdico- y, lo que es más importante, el estrés oxidativo. Este fenómeno consiste en la acumulación en el corazón de pequeñas moléculas con capacidad oxidativas, que provocan cambios significativos de las proteínas relacionadas con el funcionamiento miocárdico.
Estas soluciones de preservación del órgano donante disminuyen y/o frenan los procesos de degradación celular que, junto con el frío, aseguran una adecuada protección de la función cardiaca. Algunos grupos de investigación siguen probando nuevas estrategias de preservación, como la perfusión de la solución cardioplégica con máquinas de infusión durante la fase del traslado, pero no han demostrado una mejoría significativa en la aparición del fallo precoz del injerto cardiaco ni en la supervivencia postrasplante.
Tras la extracción quirúrgica del corazón, último órgano que se obtiene en la donación multiorgánica, se administra la solución cardioplégica fría a 4°C – 8°C en las arterias coronarias, trasportándose en un contenedor isotérmico -nevera portátil-, protegido con doble bolsa estéril conteniendo la solución cardioplégica fría; todo este contenido se rodea de hielo piqué para evitar que el órgano pueda lesionarse durante el traslado. El tiempo de preservación del corazón donante no debe superar 4 - 5 horas, ya que su función contráctil se vería seriamente afectada.
En consecuencia, existen una estrategia bien establecida para mejorar los resultados clínicos del trasplante cardiaco, como la adecuada selección del donante, la extracción del órgano y su implante quirúrgico perfectos, preservación en frío del corazón durante su trasporte y acortar al máximo el tiempo que transcurre desde la extracción hasta que comienza a latir en el receptor -tiempo total de isquemia-.
No deja de asombrar como el corazón donante, sumergido en un líquido a 4°C, trasportado en una sencilla nevera portátil, desde un hospital lejano, llega a su destino con aspecto pálido, frío e inmóvil tras un viaje helado y, pocos minutos después de su implante, de forma misteriosa, comienza a contraerse con fuerza, proporcionando una nueva vida a un enfermo terminal.
En cada trasplante que llevé a cabo, durante casi 30 años, tuve el privilegio de palpar esos primeros latidos del corazón en otro ser humano, parecidos a los tímidos movimientos del sorprendido explorador ante un inesperado y prodigioso descubrimiento. Contemplar ese momento mágico ha sido un espléndido regalo de la profesión médica.
“Solo el misterio nos permite vivir, solo el misterio”
Federico García Lorca
(*) José Manuel Revuelta Soba es Catedrático de Cirugía y Profesor Emérito de la Universidad de Cantabria
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