Mechanical properties of the right heart: own and differential properties with respect to the left heart

Abstract
We studied the right ventricular (RV) mechanical properties in basal conditions, during acute afterload increase and during an increase of contractility. The biventricular, aortic and pulmonary pressures, pulmonary flow (PF) and the ventricular volumes (sonomicrometry), were measured in sheep (20-30 kg), anesthetized with pentobarbital i.v. Pulmonary arterial hypertension (PH) was produced by E.coli endotoxemia (EEC), and by left pulmonary arterial occlusion (PAO). Contractility was increased by dobutamine (DOB) infusion (5-10 µg/kg/min). The RV, unlike the left ventricle (LV), presented a triangular-shaped pressure-volume (P-V) loop, an earlier maximum elastance (Emax), and an ejection with two phases (aynchronous pattern of contraction). The RV has no isovolumic phases, and Emax, -dP/dtmax, and the end of ejection did not occur at the same time. The acute PH (EEC, PAO) produced on the RV that the Emax shifted towards the end of the ejection and the ejection time is shortened. The P-V loop became rectangular and the ejection showed a single phase. RV preload did not change and RV contractility increased significantly (PAO). During EEC LV contractility decreased significantly with no change in RV contractility. PF was not changed significantly. During DOB the RV ejection showed a single phase, but RV P-V loop maintained its triangular shape and Emax, -dP/dtmax, and the end of ejection did not occur at the same time. Asynchronous RV contraction changed to a synchronic contraction pattern either during PH or during DOB. However, PH produced to the RV a left-ventricle like mechanical properties, meanwhile the own RV mechanical properties were maintained during DOB. RV performance adapted acutely after PAO with a significant increase in contractility, and could compensate the septic myocardial depression during EEC.

Key words
Contractility, endotoxemia, dobutamine, pulmonary hypertension

Artículo completo
Introducción
Múltiples trabajos han estudiado en profundidad el ventrículo izquierdo (VI), y se ha asumido que el ventrículo derecho (VD) es idéntico a él en su comportamiento excepto por una presión sistólica notablemente inferior y por la fracción de eyección algo menor (55%), Concomitantemente, el VD ha sido relegado en importancia y su papel miniminizado al de un mero conducto de sangre con discutida influencia en la hemodinamia y el mantenimiento de un gasto cardíaco adecuado.¹No obstante, en la última década se ha reconocido la importancia funcional del VD tanto en adultos con cardiopatías adquiridas y en niños con cardiopatías congénitas como en el posoperatorio de cirugía cardíaca y el transplante cardíaco ortotópico.² Por tal razón ha sido necesario el desarrollo de métodos seguros para estimar la función del VD. En ese sentido, la medida del volumen ventricular en función del tiempo y la presión (bucle presión-volumen) resultan esenciales para el cálculo de los índices de función contráctil.²El VD está compuesto por 2 unidades anatómica y embriológicamente diferentes: (a) el sinus o cámara de entrada y (b) el infundíbulo o cámara de salida.³ Varias observaciones filogenéticas sugieren que el infundíbulo aparece en los primeros cordados. El sinus, en cambio, tiene desarrollo más tardío en la filogenia, y su aparición se registra en los vertebrados, más precisamente en el cocodrilo. Esto podría estar vinculado con el desarrollo de una bomba pulmonar especializada para mejorar la eficiencia de la unidad cardiorrespiratoria en animales de respiración terrestre.^4,5 La compleja geometría del VD y el tipo de patrón de contracción han constituido serias limitaciones para la exacta evaluación cuantitativa de su mecánica.^1,3 El desarrollo de técnicas de imagen (tomografía computada, resonancia magnética nuclear, ecocardiografía acústica), así como la sonomicrometría y los métodos de conductancia por catéter, han permitido en los últimos tiempos estimar el volumen del VD en forma dinámica y obtener su bucle presión-volumen.^2,3,6-10Nuestro grupo ha estado trabajando en ovejas anestesiadas, utilizando la técnica sonomicrométrica y aplicando el modelo de sustracción elipsoidal de Feneley; esto ha permitido no sólo cuantificar en forma dinámica el volumen del VD sino realizar estudios comparativos de la mecánica de ambos ventrículos en el mismo ciclo.^8,10,11El objetivo del presente trabajo es presentar y discutir algunos aspectos de la mecánica del VD en condiciones basales¹⁰ así como su adaptación a cambios agudos de la poscarga¹¹ y su respuesta a drogas inotrópicas positivas (datos aún no publicados). Material y método
Preparado quirúrgico
Los experimentos fueron realizados en ovejas de raza merino con peso promedio de 28 ± 5 kg, anestesiadas con pentobarbital sódico intravenoso a una dosis de 35 mg/kg. Los animales fueron traqueotomizados; la respiración fue mantenida con un respirador a presión positiva (Dragger Polyred 20l) y una fracción inspirada de oxígeno de 40%. Se controlaron las presiones parciales de O₂y CO₂ arteriales; el volumen corriente y la frecuencia respiratoria fueron ajustados para mantener la pO₂ superior a 90 mm Hg, la pCO₂ en niveles de 35 a 40 mm Hg y el pH entre 7.35 y 7.4. Se introdujo un catéter de polietileno en la vena safena para la administración de la solución anestésica y fluídos de reposición. Un catéter con microtransductor en su extremo distal (Millar Mikro-tip, SPC 370 7F) fue ubicado en la aorta abdominal a través de la arteria femoral y conectado a su unidad de control (Millar TC 5l0). Los animales fueron colocados en decúbito lateral derecho y se expuso el corazón por medio de una toracotomía lateral izquierda a nivel del quinto espacio intercostal. El pericardio fue abierto y utilizado como una cuna de sostén para el corazón. Alrededor de la vena cava posterior supradiafragmática se colocó un oclusor neumático hecho con un manguito de goma siliconada conectado a una jeringa con suero fisiológico. A nivel de la arteria pulmonar se colocó un transductor de flujo Doppler (A-Series flowprobe, Transonic Systems Inc.) y distal a él se colocó un oclusor neumático de similares características que el oclusor en la vena cava. Tres microtransductores (Konigsberg P7, l200 Hz) fueron introducidos: uno en el VD, otro en el VI y otro dentro de la arteria pulmonar, a través de incisiones en las paredes de estas estructuras. Se implantaron 4 pares de cristales piezoeléctricos de 3 MHz y 5 mm de diámetro a nivel epicárdico, siguiendo una disposición ortogonal a través de los diámetros del ventrículo izquierdo con un eje mayor ápex-base y un eje menor anteroposterior (a y b, respectivamente), así como a través de los diámetros septum-pared libre del VI y del VD (c y d, en ese orden). Estos dos últimos se obtuvieron con un cristal de doble faz (2 mm de diámetro) implantado en el septum interventricular y un cristal (5 mm de diámetro) en cada una de las paredes libres del VI y del VD.^10,11Protocolo experimental
Los transductores ultrasónicos fueron conectados al sonomicrómetro (Triton Technology, modelo l20, l00 Hz) con confirmación de óptima calidad de señal por medio de un osciloscopio. El sensor de flujo pulmonar fue conectado a un flujímetro ultrasónico (Transonic Systems Inc.) sincronizado con el sonomicrómetro. Los microtransductores de presión fueron calibrados in vitro a 37 ºC. Luego de la preparación quirúrgica, los registros se realizaron en las siguientes condiciones experimentales:

1. Condiciones basales (CTL).
2. Durante un aumento agudo de la poscarga del VD. La hipertensión arterial pulmonar (HTP) fue provocada por:
   1. la infusión i/v en bolo de 1 mg de endotoxina de Escherichia coli (EEC), y
   2. mediante diferentes grados de oclusión de la arteria pulmonar (HP), alcanzando una presión arterial pulmonar sistólica de 25, 30 y 35 mm Hg.
3. Durante la infusión de dobutamina 5-10 µg/kg/min (DOB).

Tanto en HP como en DOB los registros fueron realizados luego de 10 min de la oclusión e inicio de la infusión respectivamente. Se realizaron oclusiones rápidas y transitorias (durante un máximo de 12 segundos) de la vena cava posterior con el objetivo de calcular la relación trabajo sistólico y volumen diastólico final (TSVDF). Los experimentos fueron realizados siguiendo las normas éticas y las recomendaciones internacionales sobre investigación en animales de laboratorio, ratificadas en Helsinki y actualizadas en 1985 por la Sociedad Americana de Fisiología.¹²Adquisición de datos
Las presiones ventriculares, de aorta y arteria pulmonar, así como el flujo pulmonar y las señales ultrasónicas de los diámetros ventriculares, fueron controladas simultáneamente en tiempo real y digitalizadas on-line cada 5 mseg con un conversor analógico-digital (Data Translation 2808) acoplado a un microprocesador. Los datos digitalizados fueron procesados off-line por medio de un programa especialmente desarrollado en nuestro laboratorio.En cada ciclo cardíaco, el inicio de la eyección se definió en el momento del pico positivo de la dP/dt, el cual coincidió con el inicio de la caída de la curva de volumen correspondiente, mientras que el fin de la eyección se determinó en el momento del mínimo valor del volumen ventricular, el cual coincidió para el VD con un flujo pulmonar de 0. El punto en el cual se alcanzó el máximo valor del cociente entre presión y volumen del VD y VI (Emáx), fue definido como el punto sistólico final. El fin de la diástole fue definido como el momento en el cual comienza el ascenso rápido de la dP/dt. Por tanto cada ciclo fue individualizado desde el fin de la diástole previa al fin de la diástole presente. Necropsia
Al concluir el experimento, el animal fue sacrificado con una inyección intravenosa de cloruro de potasio bajo anestesia profunda. Extraído el corazón, se confirmó la posición correcta de los cristales piezoeléctricos implantados. Luego se escindieron las aurículas y el tejido valvular; la pared libre del VD fue separada del VI y sus volúmenes, por separado, se cuantificaron por desplazamiento de agua.⁸Cálculos
Asumiendo el modelo elipsoidal de la cavidad ventricular izquierda,⁸ el VVI fue calculado de acuerdo a la siguiente ecuación:

     VVI = a.b.c.p/6 - VMV

donde VMV es el volumen desplazado por la masa del VI determinada posmortem, como se describió antes; a, b y c son los diámetros externos del VI (ápex-base, anteroposterior y septum-pared libre, respectivamente).El volumen del VD (VVD) fue calculado de acuerdo con el modelo elipsoidal de sustracción,⁸ según el cual el volumen de la pared libre del VD y el volumen del VI (dentro de sus límites epicárdicos) se restan del volumen total de ambos ventrículos (dentro de sus límites epicárdicos). El volumen biventricular se calculó hallando sus tres diámetros axiales (a, b, c+d) de la fórmula general del volumen de un elipsoide, donde d es el diámetro septum-pared libre del VD. El volumen de la pared libre del VD (VPV) fue determinado posmortem al igual que VMV. Por tanto, la fórmula que calcula el VVD es la siguiente:

     VVD = a.b.(c+d).p/6 - a.b.c.p/6 -VPV

               = a.b.d.p/6 - VPV

Se calcularon las resistencias vasculares pulmonares (RVP) por medio del cociente entre la diferencia de presiones en el circuito pulmonar y el gasto cardíaco (GC). La presión auricular media fue estimada por la presión diastólica final (PDF) del VD.

     RVP = PAPM - PDFVD/GC

donde la PAPM es la presión arterial pulmonar media.El volumen de eyección (VE) fue calculado de acuerdo a la siguiente ecuación:

     VE = GC/FC

donde FC es la frecuencia cardíaca.Los primeros latidos inmediatos a la oclusión de la vena cava posterior fueron descartados, para seleccionar los latidos tras la producción de una caída significativa de las presiones y volúmenes. Los latidos seleccionados fueron consecutivos y se descartaron los latidos extrasistólicos y posextrasistólicos. Utilizando los latidos seleccionados, se calculó la relación TSVDF mediante el análisis de regresión lineal. Dicha relación fue ajustada de acuerdo a la siguiente ecuación:

     TS = M_W.(VDF - V_W)

donde TS es el trabajo sistólico, M_W es la pendiente, VDF es el volumen diastólico final y V_W es la intersección sobre el eje de volumen. El M_W constituye el índice de contractilidad miocárdica más confiable debido a que es independiente de las condiciones de carga, geometría y frecuencia cardíaca.^15,16 Las primeras derivadas de las presiones del VD y del VI (dP/dt) se calcularon digitalmente, así como la primera derivada de los volúmenes ventriculares (dV/dt).Análisis estadístico
Los datos se expresaron como media ± desviación estándar. Se compararon los datos mediante el uso del test no paramétrico para muestras pareadas (test de Wilcoxon). La significación estadística fue establecida para valores de p < 0.05.Resultados
Características del ciclo cardíaco y del bucle presión-volumen del ventrículo derecho¹⁰
Observando las figuras 1 y 2 se aprecian varias características propias del ciclo cardíaco del VD que lo diferencian del VI.

Figura 1. Registros hemodinámicos de ambos ventrículos en condiciones basales. dP/dt VD y VI, primera derivada de la presión ventricular derecha e izquierda. dV/dt VD y VI, primera derivada del volumen ventricular derecho e izquierdo. FP, flujo pulmonar. PAP, presión arterial pulmonar. PVD y PVI, presión ventricular derecha e izquierda. VVD y VVI, volumen ventricular derecho e izquierdo. Te y Ta, eyección temprana y tardía. 1, elastancia máxima. 2, -dP/dt máx. 3, fin de la eyección.

Desde el inicio del aumento de la presión del VD se observó una caída concomitante del volumen ventricular derecho. El máximo valor de presión alcanzado por el VD ocurrió precozmente en la fase de eyección y luego descendió durante el resto de la fase. En la curva de volumen VD se observó una fase temprana (Te) y otra tardía (Ta) en la fase de eyección, lo que resultó más claramente visible en la curva de la primera derivada del volumen mediante la presencia de 2 picos negativos; en cambio, en el VI se realizó de una sola vez (un solo pico), reflejando así los patrones de contracción asincrónica y sincrónica, respectivamente. El volumen mínimo alcanzado en la curva de volumen coincidió con el flujo pulmonar 0 y una presión diastólica del VD próxima a 0 mm Hg (0-4 mm Hg). Inmediatamente después se produjo un aumento del volumen VD (llenado ventricular). Estos hechos justifican el perfil triangular que adoptó el bucle presión-volumen del VD (figura 2).

Figura 2. Bucles P-V del ventrículo derecho e izquierdo en condiciones basales, con la relación P-V de fin de sístole (RPVFS), registrados durante la oclusión de la vena cava posterior.

A su vez, midiendo el tiempo entre el inicio de la eyección (dado por el pico positivo de la dP/dt: +dP/dt máx) y la elastancia máxima (Emáx), el pico negativo de la derivada primera de la presión (-dP/dt) y el fin de la eyección se constata (ver tabla1):

1. durante la eyección, la Emáx se alcanzó precozmente para el VD (73 ± 14 ms) y tardíamente para el VI (194 ± 23 ms)
2. la duración de la eyección del VD fue significativamente mayor que la del VI (387 ± 12 ms y 283 ± 16 ms, respectivamente)
3. el pico negativo de la dP/dt y el fin de la eyección ocurrieron en tiempos diferentes para el VD (300 ± 20 ms y 387 ± 12 ms, respectivamente), mientras que en el VI coincidieron temporalmente (280 ± 18 ms y 283 ± 16 ms, respectivamente).

Por último, la significativa mayor duración de la fase eyectiva del VD con respecto a la del VI determinó que el VD continúa eyectando mientras que el VI está en diástole como se observa en la figura 3 (relajación isovolumétrica y fase de llenado rápido).¹³

Figura 3. Registros hemodinámicos en condiciones basales. Asincronismo del ciclo cardíaco entre ambos ventrículos: A, fin de diástole. B, inicio de la eyección. C, pico negativo de la dP/dt (fin de la eyección VI). D, fin de la eyección VD. dP/dt VD y VI, primera derivada de la presión ventricular derecha e izquierda. FP, flujo pulmonar. PAP, presión arterial pulmonar. PVD y PVI, presión ventricular derecha e izquierda. VVD, volumen ventricular derecho.

Adaptación del ventrículo derecho frente a un aumento agudo de su poscarga¹¹
• Modelo de endotoxemia aguda. Luego de 15 minutos de infusión i.v. de endotoxina de E.coli, la poscarga del VD medida por la presión arterial pulmonar media aumentó de 11.9 ± 13 a 24 ± 3.6 mm Hg (p 0.05), con incremento significativo de la RVP (121%). No se produjeron modificaciones significativas de la frecuencia cardíaca, gasto cardíaco, presión arterial media, VDF y M_W del VD. El aumento agudo de la poscarga produjo los siguientes cambios en la mecánica del VD: por un lado, la morfología del bucle P-V del VD adoptó una forma rectangular, con la aparición de fases isovolumétricas sistólica y diastólica, y la presión del VD alcanzó su máximo valor al fin de la eyección (figura 4); y por otro lado, el patrón de contracción se hace uniforme y sincrónico, con una única fase de eyección (figura 5).

Figura 4. Bucle P-V del ventrículo derecho durante la hipertensión pulmonar aguda. 6, elastancia máxima. RPVFS, relación presión-volumen de fin de sístole.

Figura 5. Registros hemodinámicos del ventrículo derecho durante la hipertensión pulmonar. dP/dt VD, primera derivada de la presión ventricular derecha. dV/dt VD, primera derivada del volumen ventricular derecho. PAP, presión arterial pulmonar. PVD, presión ventricular derecha. VVD, volumen ventricular derecho. 1, Emáx. 2, -dP/dt máx. 3, fin de la eyección.

La Emáx se desplazó hacia el fin de la eyección (127.5 ± 18.5 ms) y el tiempo de eyección se acortó (57.5 ± 20.3 ms), de manera que -dP/dt máx coincidió con el fin de la eyección (tabla 2).

• Oclusión mecánica de la arteria pulmonar. Durante la hipertensión pulmonar mecánica se produjeron aumentos de la presión arterial pulmonar media del orden de 43%, 85% y 100% respecto de los valores basales (tabla 3).

En cuanto a la mecánica del VD, se observaron consecuencias similares a las ocurridas durante la fase de HTP en la endotoxemia. A nivel del ciclo cardíaco se produjo un corrimiento de la Emáx hacia el fin de la eyección (11 ± 1.4% al 36 ± 11% del ciclo cardíaco, p < 0.01), con un acortamiento del tiempo eyectivo del 61 ± 1.4% al 52 ± 8.2% del ciclo cardíaco (p < 0.05) (figura 6).

Figura 6. Tiempo desde el inicio de la eyección hasta el fin de sístole (Emáx), pico negativo de la primera derivada de la presión ventricular derecha (-dP/dt máx) y fin de la eyección del ventrículo derecho durante la oclusión de la arteria pulmonar y la infusión de dobutamina (valores medios ± EE; n = 5). *, p < 0.01 respecto del basal. +, p < 0.05 respecto del basal.

El patrón de contracción cambió de 2 fases (peristáltico o asincrónico) a realizarse en una única fase (sincrónico) (ver curva de volumen ventricular en figura 7). El bucle presión-volumen del VD se hizo rectangular, con fases isovolumétricas más claramente marcadas (figura 8).

Figura 7. Registros hemodinámicos durante las condiciones basales, hipertensión pulmonar mecánica (PAO) y dobutamina. dP/dt, primera derivada de la presión VD. FP, flujo pulmonar. PAP, presión arterial pulmonar. PVD y VVD, presión y volumen ventricular derechos.

Figura 8. Bucles presión volumen del VD durante la HTP (25 y 30 mm Hg) y dobutamina.

En cuanto al rendimiento del VD, el M_W aumentó significativamente (53 ± 22%) para niveles de presión pulmonar media de 20.8 ± 2.2 mm Hg (PAPS 30 mm Hg) (tabla 3). Ello implica aumento de la contractilidad ventricular con un incremento en el trabajo sistólico de 69 ± 23% respecto del basal. En estas circunstancias, el VDF no sufrió modificaciones y el gasto cardíaco tiende a aumentar a expensas fundamentalmente del volumen de eyección sistólico. A mayores valores de presión arterial pulmonar (PAPS 35) se produjo una caída relativa de la contractilidad, volviendo a valores basales. Concomitantemente, el VDF tuvo tendencia a aumentar, manteniéndose el gasto cardíaco.Respuesta al aumento del inotropismo
En cuanto a la mecánica cardíaca, se observó que la dobutamina sincroniza la contracción de ambas cámaras, evidenciado por la eyección en una fase (figura 7). Se observó la superposición del inicio del llenado ventricular con la fase final de la eyección, de manera que mientras el VD está eyectando, el VI se está llenando (figura 7). En cuanto al ciclo cardíaco y los tiempos sistólicos (figura 6), si bien se produjo un corrimiento significativo de la Emáx hacia el fin de la eyección, ésta fue de menor magnitud que en HTP. La presión pulmonar media no sufrió cambios significativos. El bucle mostró una morfología triangular con corrimiento hacia a la izquierda debido al descenso significativo del VDF (-27 ± 11%) (figura 8). En cuanto al rendimiento, se observó un aumento significativo de la contractilidad (106 ± 67%), con aumento del gasto cardíaco, debido al aumento de la frecuencia cardíaca (tabla 3). El trabajo sistólico aumentó 97 ± 67%.Discusión
Existen claras diferencias del comportamiento mecánico entre ambos ventrículos. Las características de la fase de eyección, prolongada en el tiempo, con un fin de eyección tardío (que ocurre significativamente con posterioridad al pico negativo de la dP/dt) y con la presencia de 2 picos en la primera derivada del volumen ventricular derecho, reafirma el patrón de contracción asincrónico (peristáltico) del VD. Tanto los estudios electrofisiológicos como de acortamiento regional (sonomicrometría) indican que la activación y el inicio del acortamiento del sinus comienza entre 25 y 50 ms previo a la del infundíbulo, a la vez que el acortamiento de éste se mantiene aún habiendo descendido la presión ventricular derecha hasta valores próximos a 0 mm Hg.^14,15 A su vez, Armour y colaboradores¹⁶ observaron que el retraso del inicio de la tensión desarrollada por el tracto de salida aumentaba de 25 a 43 ms durante la bradicardia producida por la estimulación vagal, en tanto que se acortaba a 5 ms durante la estimulación del ganglio estrellado derecho. De manera que, en condiciones de poscarga normal, la contracción del VD es una contracción peristáltica que avanza de su porción de entrada (sinus) a su porción de salida (infundíbulo), claramente diferente del patrón de contracción sincrónico del VI. Ello también se ha comprobado recientemente en el hombre por medio de ecocardiografía cuantificada acústica, fonocardiografía y resonancia magnética simultánea,³ demostrándose que:

1. el sinus comprende más del 80% del volumen ventricular derecho total, en tanto el infundíbulo constituye menos del 20%
2. la contracción de la cámara de entrada contribuye aproximadamente a un 85% del volumen de descarga sistólica, mientras el infundíbulo sólo aporta un 15% o menos
3. la secuencia de contracción-relajación de estas cámaras es de naturaleza peristáltica, donde el infundíbulo sigue al sinus en aproximadamente un 15% de la duración del ciclo cardíaco. De hecho el infundíbulo continúa acortándose aún después del segundo ruido. Tomando en cuenta que el sinus contribuye en más del 80% del volumen de eyección sistólico y que el conus permanece contraído durante la eyección tardía, surgen los conceptos de seno o cámara "generadora de flujo" y cono o cámara "reguladora de presión", esta última en función de elemento resistivo que evitaría la trasmisión de una elevada presión a la arteria pulmonar.^17,18 Realizando el registro presórico simultáneo de la aurícula derecha, cámara de entrada y de salida del VD y arteria pulmonar, nuestro grupo observó un retardo de entre 20 y 25 ms entre los picos positivos de la dP/dt de cada cámara. A su vez, mientras que el pico positivo de la dP/dt de la cámara de entrada coincide con el cruce de las presiones auricular y ventricular (inlet) derechas, el pico positivo de la dP/dt de la cámara de salida coincide con el cruce de las presiones ventricular (outlet) y arterial pulmonar (datos aún no publicados).

La ausencia de fases isovolumétricas sistólica y diastólica, así como el alcance precoz de la Emáx luego de iniciada la eyección, determinan una morfología del bucle presión-volumen del VD típicamente triangular, a diferencia de la forma rectangular del bucle ventricular izquierdo con fases isovolumétricas bien definidas. La eyección del VD continúa hasta el inicio de su llenado. De esta manera, fin de sístole (definida por la Emáx) y fin de eyección no sólo conceptualmente son diferentes, sino que en el VD no coinciden durante el ciclo cardíaco. De este modo, no es posible utilizar el pico negativo de la dP/dt como marcador del fin de la eyección, a diferencia de lo comprobado en el VI donde el pico negativo de la dP/dt marca el fin de su eyección.¹⁹En relación con la morfología del bucle presión-volumen que adopta cada ventrículo en situación basal, Redington²⁰ definió el concepto de "eficiencia de ciclo". Con él se expresa el cociente entre el área o integral del bucle presión-volumen (es decir el trabajo ventricular real durante un ciclo cardíaco) y el máximo trabajo posible a realizar, dados el mismo volumen de eyección sistólica y el mismo cambio de presión intraventricular (base x altura). En ese sentido, el VD presenta una eficiencia de ciclo del 56 ± 8% dado por su triangularidad y el VI entre el 72 y 84%, en concordancia con la forma rectangular de su bucle presión-volumen. Observando la figura 1 resulta evidente que desde el inicio del aumento de la presión intraventricular derecha se produce una caída del volumen ventricular derecho cuando el flujo pulmonar es 0 (previo al inicio de la eyección del VD). Esto nos obliga a admitir la existencia de una fuga de sangre hacia la aurícula derecha a través de la válvula tricúspide. En relación con ello, Pollack y colaboradores,²¹ utilizando Doppler color, encontraron alta prevalencia de insuficiencia tricuspídea fisiológica sobre todo en inddividuos entrenados (24% en sedentarios, 57% en sujetos entrenados y 93% en atletas de alta competición). En forma hipotética podríamos explicar este fenómeno (insuficiencia tricuspídea fisiológica) a través del asincronismo de contracción de ambas cámaras del VD, unido a las características anatómicas de la válvula tricúspide y de los músculos papilares que conforman el aparato valvular tricuspídeo descriptos previamente. El VI, en cambio, tiene un patrón de contracción sincrónico, con músculos papilares bien desarrollados e integrados a este tipo de contracción, todo lo cual impide la existencia de dicha insuficiencia valvular fisiológica a nivel mitral. En cuanto a la ausencia de relajación isovolumétrica se plantean 2 posibilidades: a) el asincronismo ya mencionado entre contracción y relajación del sinus y el conus,^3,22 en coincidencia con el concepto de hangout o estrangulación definido por Shaver y colaboradores para explicar el retraso de 30 a 80 ms del componente pulmonar del segundo ruido²³ y b) la baja impedancia del árbol pulmonar. En ese sentido Redington y nosotros planteamos que la diferente morfología de los bucles presión-volumen ventriculares reflejarían las diferentes condiciones de carga en ellos, con especial referencia a la diferente poscarga a la que están sometidos.^24,25 Por último, la ausencia de relajación isovolumétrica cuestiona el valor y la interpretación de la constante de tiempo (t) del VD durante la caída de presión intraventricular como índice de "relajación ventricular".^13,26La coincidencia temporal entre el fin de la eyección del VD y el comienzo del llenado del VI (figura 3) nos lleva a plantear la existencia de un mecanismo de interdependencia entre ambos ventrículos durante el ciclo cardíaco normal, no descripto en la bibliografía y secundario al asincronismo de las fases del ciclo cardíaco entre los ventrículos.¹³ Nosotros pensamos que es factible la existencia de un apoyo de la diástole del VI a la fase tardía de la eyección del VD, lo que estaría de acuerdo con el mecanismo de "bulge" septal planteado por Raizada.²⁷Se acepta en la actualidad que el aumento de poscarga determina disminución de la fracción de eyección del VD.⁹ Para un determinado estado contráctil; la habilidad del VD de aumentar el volumen de eyección para un nivel de poscarga, o para mantener dicho volumen de eyección frente a un aumento de poscarga, depende de su capacidad de aumentar el volumen de fin de diástole. Sin embargo, al analizar el comportamiento del VD frente a un aumento de su poscarga, es esencial tomar en cuenta el grado de dicho aumento y las condiciones en que se realiza (agudas o crónicas). En nuestros experimentos con HTP aguda,¹¹ así como en el aumento de poscarga ventricular derecha crónica,²⁴ se comprueba que el bucle presión-volumen del VD adquiere una morfología rectangular, con fases isovolumétricas bien definidas, y por ende con una eficiencia de ciclo mayor, próximo al 100%, similares a lo descripto para el VI (ver figura 7). Estas observaciones están de acuerdo con Zwissler y colaboradores,²⁸ quienes demostraron que luego de una microembolización pulmonar y alcanzando una hipertensión pulmonar moderada, los bucles presión-longitud, tanto del tracto de entrada como de salida, adquieren forma rectangular. Las fases del ciclo cardíaco también se hacen similares a las del VI. De este modo, frente al aumento de poscarga, el VD adquiere características mecánicas similares a las del VI. Por esta razón, nuestro grupo definió esta situación como fenómeno de izquierdizacióndel VD frente al aumento de su poscarga.^11,25,29 En los animales en los que se realizó el registro de presión en ambas cámaras del VD se observó ausencia del retardo de los picos positivos de la dP/dt de ambas cámaras, coincidiendo con los cruces de las presiones auricular derecha y pulmonar con las presiones ventriculares de ambas cámaras (datos aún no publicados). En cuanto al rendimiento del VD en situaciones de poscarga aumentada, es importante tener en cuenta el grado de dicho aumento. En el aumento moderado de poscarga del VD (presión sistólica ventricular derecha de 40-45 mm Hg) no se produce isquemia, comprobándose un aumento del flujo sanguíneo coronario derecho por vasodilatación, con redistribución del flujo hacia el endocardio.³⁰ Cuando el aumento de poscarga ventricular derecha es severo (presión sistólica del VD igual o superior a 60 mm Hg) se produce disminución del gasto cardíaco con hipotensión arterial sistémica severa. Schwartz y colaboradores demostraron que el inicio de la falla ventricular derecha luego del aumento de su poscarga coincide con el agotamiento de la reserva vasodilatadora coronaria y por ende con la aparición de isquemia ventricular derecha. No es posible descartar la existencia concomitante de un factor mecánico primario en la instalación de esta falla ventricular derecha, vinculada a sobredistensión ventricular.³⁰ En este sentido, experimentos realizados en perros demostraron que cuando el pericardio permanece abierto, como en el trasplante cardíaco, la máxima presión que el VD puede soportar sin caída del gasto cardíaco ni hipotensión arterial sistémica es significativamente menor que con el pericardio cerrado (52 ± 6.7 mm Hg y 73 ± 8.6 mm Hg de presión sistólica ventricular derecha, respectivamente).³¹ Otro mecanismo planteado es el del compromiso mecánico del VI (por isquemia y/o edema) y de los mecanismos de interdependencia.^32,33 Experimentos realizados en ovejas a tórax abierto demostraron que el uso del balón intraaórtico de contrapulsación mejoró la función de ambos ventrículos durante una sobrecarga severa de presión ventricular derecha con aumento concomitante de la perfusión ventricular izquierda.³³ Estos autores plantean que la mejoría de la función ventricular derecha estaría vinculada al aumento de la presión de perfusión coronaria y la mejoría de la función del VI. Nuestro grupo demostró que el cambio del patrón de contracción asincrónico (secuencial o peristáltico) del VD con PAP normal a un patrón de contracción sincrónico (uniforme) con HTP aguda y moderada le permite al VD mantener su función sistólica (GC) sin modificar su precarga (VDF). Este patrón de contracción sincronizado que adquiere el VD durante un aumento agudo y moderado de su poscarga, adoptando además las características mecánicas y de ciclo propias del VI, nos permite plantear un nuevo mecanismo de reserva mecánica del VD, aún no descripto, y al cual denominamos "izquierdización" del comportamiento mecánico del VD. Por tanto, el VD tendría otro mecanismo de adaptación fásico (latido a latido), además de los mecanismos de Frank-Starling e inotrópicos, para regular su rendimiento mecánico. Trabajos recientes demuestran que pacientes con insuficiencia cardíaca y retardo en la conducción intraventricular presentan significativa mejoría de la función contráctil estimulando eléctricamente con marcapaso la región con activación retardada.^34,35 La estimulación aguda con marcapaso en corazones normales produce descoordinación del movimiento de la pared reduciendo la función contráctil, en tanto que la estimulación con marcapaso de la región con retardo patológico de la activación (y con un apropiado retardo auriculoventricular con marcapaso bicameral) podría mejorar la sincronía de la contracción y la función sistólica.³⁵ Estos trabajos concuerdan con nuestros hallazgos, con la diferencia que nosotros describimos la sincronización de la contracción del VD frente a un aumento agudo y moderado de su poscarga, y a partir de un VD que en condiciones fisiológicas (poscarga normal) tiene un patrón de contracción asincrónico.En cuanto al comportamiento de la contractilidad del VD durante la HTP valorada por el M_W, se observa que durante la endotoxemia no sufre modificaciones, en tanto que la contractilidad del VI desciende significativamente. Ello permite plantear la compensación de la depresión miocárdica séptica precoz del VD por el mecanismo de sincronización. Dicha depresión miocárdica, reflejada en la caída del M_W del VI, sería secundaria a la producción de óxido nítrico a partir de la estimulación de la óxido nítrico sintetasa constitutiva del miocardio por la propia endotoxina.³⁶ En cambio, durante la HTP mecánica se observa aumento significativo de la contractilidad para valores de presión pulmonar sistólica de hasta 30 mm Hg, sin cambios del VDF y con tendencia a aumentar el GC (datos aún no publicados). En acuerdo con nosotros, Chen y colaboradores³⁷ demostraron un aumento de contractilidad del VD en perros someetidos a trasplante, a los que se les produjo previamente una HTP moderada inducida por monocrotalina, utilizando como índice de contractilidad el M_W. Esto pone en duda el papel que juega la HTP en la falla del VD en el posoperatorio inmediato del trasplante cardíaco ortotópico, dándole un rol protagónico a la situación de muerte cerebral del donante y al alto nivel de catecolaminas a que es sometido el VD del órgano donante.³⁸ Por último, De Vroomen y colaboradores,³⁹ trabajando con ovejas recién nacidas, describieron aumento de la contractilidad del VD en respuesta al incremento de su poscarga sin aumento del VDF. Estos autores intentan explicar sus hallazgos a través de supuestos mecanismos de aumento de la actividad del calcio, de catecolaminas o intermediado por el endotelio endocárdico, sin demostrar experimentalmente su eventual existencia. En cuanto a la regulación adrenérgica del VD, la dobutamina genera una sincronización de la contracción ventricular derecha, con aumento del inotropismo sin cambios significativos de la poscarga. Dicha sincronización sería diferente de la sincronización por aumento de la poscarga, con superposición entre las fases de llenado y eyección. Podríamos afirmar que la sincronización secundaria a la HTP lleva a la "izquierdización" del VD, no así cuando se produce un aumento inotrópico primario como en la infusión de dobutamina; en él se logra sincronizar sin izquierdizar manteniendo las características mecánicas propias del VD: bucle presión-volumen triangular y fin de sístole precoz con eyección prolongada (datos preliminares, aún no publicados). En relación con ello, se ha comprobado que durante la estimulación simpática o mediante la infusión de isoproterenol se produce un gradiente de presión entre las cámaras de entrada y de salida de unos 15 a 25 mm Hg, con una reducción concomitante del retardo de la contracción entre ambas cámaras.⁴⁰Conclusiones
Ha quedado atrás el viejo concepto de considerar al VD como la "hermana débil" (the weak sister) de la circulación. El VD muestra características anatómicas, embriológicas y fisiológicas que lo definen y lo diferencian claramente del ventrículo izquierdo. Por lo analizado en el presente trabajo, resulta evidente que además de tener sus rasgos propios en el funcionamiento como bomba, el VD presenta mecanismos de adaptación propios frente al aumento de la poscarga, así como su respuesta a la estimulación inotrópica. Los avances analizados en este trabajo así como futuras investigaciones en los próximos años permitirán, por un lado, comprender los aciertos y fracasos de muchas de las medidas terapéuticas que hoy se utilizan empíricamente para el tratamiento de la falla ventricular derecha; y por otro, el desarrollo de nuevas armas terapéuticas basadas en un mejor conocimiento de su fisiología.

Bibliografía del artículo

1. Zarco P. Diferencias hemodinámicas entre el ventrículo derecho e izquierdo. Rev Esp Cardiol 1999; 52:973-980.
2. White PA, Redington AN. Right ventricular measurement: can conductance do it better. Physiol Meas 2000; 21:R23-R41.
3. Geva T, Powell AJ, Crawford EC, Chung T, Colan SD. Evaluation of regional differences in right ventricular systolic function by acoustic quantification echocardiography and cine magnetic resonance imaging. Circulation 1998; 98:339-345.
4. Robb JS. Comparative basic cardiology. New York: Grune and Stratton, 1965; 48 y 76.
5. Clark EB, Van Mierop LHS. Development of the cardiovascular system. En: Adams FH, Emmanouilides GC, Reimenschneider TA, editores. Heart diseases in infants, children and adolescents (4ª ed.). Baltimore, Md: Williams Wilkins, 1989; 2-15.
6. Stamato T, Szwarc RS, Benson LN. Measurement of right ventricular volume by conductance catheter in closed-chest pigs. Am J Physiol 1995; 269: H869-H876.
7. Redington AN, Rigby ML, Shinebourne EA, Oldershaw PJ. Changes in the pressure-volume relation of the right ventricle when loading conditions are modified. Br Heart J 1990; 63:45-49.
8. Feneley MP, Elbeery JR, Gaynor W, Gall SA, Davis JW, Rankin JS. Ellipsoidal shell subtraction model of right ventricular volume. Comparison with regional free wall dimensions as indexes of right ventricular function. Circ Res 1990; 67:1427-1436.
9. Karunanithi MK, Michniewicz J, Copeland SE, Feneley MP. Right ventricular preload recruitable stroke work, end-systolic pressure-volume, and dP/dtmax-end-diastolic volume relations compared as indexes of right ventricular contractile performance in conscious dogs. Circ Res 1992; 70:1169-1179.
10. Grignola JC, Pontet J, Vallarino M, Ginés F. Own properties of the right ventricle cardiac cycle phases. Rev Esp Cardiol 1999a; 52:37-42.
11. Ginés F, Grignola JC. Right ventricular contraction synchronization due to acute afterload increase. Left ventricle-like mechanical properties of the right ventricle. Rev Esp Cardiol 2001; 54:973-980.
12. Guide for the Care and Use of Laboratory Animals. National Institutes of Health (NIH Publication Nº 86-23, revised 1985).
13. Grignola JC, Pontet J, Vallarino M, Ginés F. Study of the relaxation phase of the right ventricle. Arch Inst Cardiol Méx 69: 12-16; 1999b.
14. Tobin JR, Blundell PE, Goodrich RG, Swan HJC.Induced pressure gradients across infundibular zone of the right ventricle in normal dogs. Circ Res 16: 162-73; 1965.
15. Raines RA, LeWinter MM, Covell JW. Regional shortening patterns in canine right ventricle. Am J Physiol 231: 1395-1400; 1976.
16. Armour JA, Pace JB, Randall WC. Interrelationship of architecture and function of the right ventricle. Am J Physiol 218: 174-79; 1970.
17. Hurford WE, Zapol WM. The right ventricle and critical illness: a review of anatomy, physiology and clinical evaluation of its function. Int Crit Care 14(Suppl 2): 448-457; 1988.
18. Stephanazzi J, Guidon-Attali C, Escarment J. Fonction ventriculaire droite: bases physiologiques et physiopathologiques. Ann Fr Anesth Réanim 16: 165-86; 1997.
19. Abel FL. Maximal negative dp/dt as indicator of end systole. Am J Physiol 240:H676-679, 1981.
20. Redington AN, Gray HH, Hodson ME, Rigby ML, Oldershaw PJ. Characterisation of normal right ventricular pressure-volume relation by biplane angiography and simultaneous micromanometer pressure measurements. Br Heart J 59: 23-30; 1988.
21. Pollack SJ, McMillan SA, Knopff WD. Cardiac evaluation of women distance runners by echocardiographic color doppler flow mapping. J Am Col Cardiol, 11:89-93; 1988.
22. Pouleur H, Lefevre J, Mechelen HU, Charlier AA. Free wall shortening and relaxation during ejection in the canine right ventricle. Am J Physiol 239: H601-613; 1980.
23. Shaver JA, Nadolny RA, O'Toole JD, Thompson ME, Reddy PS, Leon DF et al. Sound pressure correlates of the second heart sound. Circ 49: 316-325; 1974.
24. Redington AN, Rigby ML, Shinebourne EA, Oldershaw PJ. Changes in the pressure-volume relation of the right ventricle when loading conditions are modified. Br Heart J 63: 45-9; 1990.
25. Ginés F, Grignola JC. "Right ventricular function". En: Cardiovascular failure. Pathophysiological bases and management. Eds.: E.I.C Fischer; A.I Christen; J.C. Traini. Fundación Universitaria Dr René Favaloro; BsAs-Argentina. Chapter 2, pp47-72.
26. Mhyre ESP, Slinker BK, LeWinter MM. Absence of right ventricular isovolumic relaxation in open-chest anesthetized dogs. Am J Physiol 263: H1587-H1590; 1992.
27. Raizada V, Sahn DJ, Covell JW. Factors influencing late right ventricular ejection. Cardiovasc Res 22: 244-48; 1988.
28. Zwissler B, Forst H, Messmer K. Acute pulmonary microembolism induces different regional changes in preload and contraction pattern in canine right ventricle. Cardiovasc Res 24: 285-95; 1990.
29. Zarco P. Right ventricle revisited. Rev Esp Cardiol 54:938-940; 2001.
30. Schwartz GG, Steinman S, García J, Greyson C, Massie B, Weiner MW. Energetics of acute pressure overload of the porcine right ventricle. J Clin Invest 89: 909-18; 1992.
31. Borrego JM, Ordonez A, Gutierrez E, Hernández A, Pérez-Bernal J, García-Tejero P, Prieto M. Integrity of the pericardium. Its beneficial effects on the protection of the right ventricle in the presence of acute pulmonary hypertension. Ann Thorac Cardiovasc Surg 4: 322-325; 1998.
32. Davis KL, Mehlhorn U, Laine GA, Allen SJ. Myocardial edema, left ventricular function, and pulmonary hypertension. Am J Physiol 78: 132-37; 1995.
33. Darrah WC, Sharpe MD, Guiraudon GM, Neal A. Intraaortic balloon counterpulsation improves right ventricular failure resulting from pressure overload. Ann Thorac Surg 64: 1718-24; 1997.
35. Kass DA, Chen Ch-H, Curry C, Talbot M, Berger R, Fetics B, et al. Improved left ventricular mechanics from acute VDD pacing in patients with dilated cardiomyopathy and ventricular conduction delay. Circulation 99: 1567-1573; 1999.
36. Blanc JJ, Etienne Y, Gilard M, Mansourati J, Munier S, Boschat J, et al. Evaluation of different ventricular pacing sites in patients with severe heart failure. Results of an acute hemodynamic study. Circulation 96: 3273-3277; 1997.
37. Kumar A, Krieger A, Symeoneides S, Kumar A, Parrillo JE. Myocardial dysfunction in septic shock: Part II. Role of cytokines and nitric oxide. J Cardiothorac Vasc Anesthesia. 15:485-511; 2001.
38. Chen EP, Bittner HB, Davis RD, Van Trigt P. Right ventricular adaptation to increased afterload after orthotopic cardiac transplantation in the setting of recipient chronic pulmonary hypertension. Circulation 96(Suppl II): 141-147; 1997.
39. Bittner HB, Chen EP, Biswas ShS, VanTrigt P, Davis D. Right ventricular dysfunction after cardiac transplantation: primarily related to status of donor heart. Ann Thorac Surg 68:1603-1611; 1999.
40. De Vroomen M, Lopes Cardozo RH, Steendijk P, Van Bel F, Baan J. Improved contractile performance of right ventricle in response to increased RV afterload in newborn lamb. Am J Physiol 278: H100-105; 2000.
41. Tobin JR, Blundell PE, Goodrich RG, Swan HJC. Induced pressure gradients across infundibular zone of the right ventricle in normal dogs. Circ Res 16: 162-73; 1965.