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IntroducciónLa elastina en la media arterial es un factor determinante mayor de las propiedades mecánicas de la arteria. Los cambios estructurales en la elastina de la media se asocian con modificaciones funcionales en la elasticidad arterial. Esto desencadena un efecto sobre la presión arterial a través de la alteración de la adaptabilidad del vaso, de las propiedades de transmisión de la onda y de los efectos secundarios del reflejo de la onda.1 La elasticidad arterial también compromete la función mecánica de carga de la pared arterial. La orientación estructural de las fibras de elastina impactan en la distribución del estrés a través de la pared.2 La elastina arterial habitualmente se caracteriza por estructuras laminares concéntricas; la unidad de la lámina, consistente en una lámina de elastina asociada con dos zonas interlaminares adyacentes, se considera una unidad estructural y funcional de la pared arterial.3 Si bien la elastina laminar es lo que esencialmente se observa con las tinciones convencionales para elastina en el microscopio de luz, las coloraciones de contraste y la microscopia electrónica revelan que un área importante de las zonas interlaminares está ocupada por fibras de elastina.4,5 Las conexiones interlaminares hacia la lámina principal también podrían determinar propiedades funcionales. Estudios recientes implicaron cambios en la elastina interlaminar en la patogenia de los aneurismas disecantes de aorta.6,7La estructura de elastina puede cuantificarse en términos laminares geométricos simples como el espesor de la lámina y la distancia interlaminar1,5 Asimismo, puede valorarse por parámetros basados en la textura, como las dimensiones fractuales de las fibras de elastina en las imágenes de microscopia electrónica.5,8,9 Esta investigación aplica una técnica de análisis fractual similar a las imágenes de microscopia de luz de secciones de aorta con tinción para elastina. En este estudio, los parámetros estructurales se obtuvieron a partir de imágenes de la pared aórtica de muchas especies animales, con una variedad amplia de frecuencia cardíaca y de vida, con la finalidad de obtener comparaciones cuantitativas del efecto del número total acumulado de ciclos cardíacos (TC=edadxfrecuencia cardíaca) 0²;É3 sobre las modificaciones de la estructura de elastina. Con el espectro de frecuencias cardíacas en animales adultos de peso corporal diverso se pudo investigar el efecto de la fatiga sobre la degeneración de la estructura de elastina. Asimismo, el estudio de especies animales con distinta duración de vida tiene la ventaja de permitir observar los efectos de un amplio espectro de número total de ciclos cardíacos sobre las fibras de elastina maduras en comparación con la evaluación de especies cuya vida también incluye una fase de crecimiento. Los efectos de la estructura elástica medial alterada sobre la rigidez arterial se modeló con técnicas de elementos finitos para obtener la contribución de la elasticidad medial sobre la distribución del estrés de la pared. La técnica permitió calcular el estrés en presencia de presión intraluminal con diferentes valores de rigidez de la media. Se relacionó la alteración de la elasticidad de capas concéntricas de elastina y de capas sin elastina. El cambio en la concentración del estrés luminal, en la superficie de la íntima debido a las propiedades materiales de la media indica un posible efecto causal sobre la rigidez arterial y la aterogénesis, en forma independiente de otros procesos de la íntima tal como el transporte material. MétodosSe analizaron muestras de aorta de una amplia variedad de especies animales del Zoológico de Sydney. Se fijaron bajo presión (100 mm Hg) en una solución de formalina. El estudio histológico se realizó a partir de muestras obtenidas de la parte superior de la aorta torácica descendente. Las secciones teñidas se observaron con microscopio de luz. La fracción del volumen de elastina (EVF, %) y la distancia interlaminar (ILD, µm) se obtuvieron por análisis de imágenes. Las imágenes de microscopia de luz se analizaron utilizando un programa computarizado.4,5,9 Las dimensiones fractuales se determinaron a partir del espectro de poder Fourier de la imagen y se obtuvo un parámetro conocido como curva direccional fractual (DFC). Se observó que la amplitud de la DFC se relaciona con el grado de organización de la textura de la imagen.9 Por lo tanto, una gran amplitud indicaría un patrón organizado de elastina mientras que una baja amplitud sería marcador de una estructura desorganizada. El efecto de los cambios en la presión intraluminal y en la función elástica de los componentes de la pared se estudió por medio de un análisis de estrés de elementos finitos. Los cálculos se basaron en un modelo que consiste en 31 capas y una red de 1 500 elementos. Resultados Parámetros estructuralesLos resultados de todos los animales se dividieron en dos grupos separados según el total de ciclos cardíacos, frecuencia cardíaca ­7É3 y edad. Los parámetros significativos fueron la amplitud de DFC, la EVF y la ILD. La diferencia más significativa se encontró en relación con los ciclos cardíacos totales. La frecuencia cardíaca también demostró una diferencia significativa, aunque menor. La edad no produjo ninguna diferencia significativa sobre los tres parámetros analizados. Los dos grupos tenían una diferencia de cuatro veces en el promedio de los ciclos cardíacos totales (TC_bajo=3.69±0.38x108, [n=17]; TC_alto=15.8±2.38x108, [n=18]; p<0.001). El incremento en el número de ciclos cardíacos se asoció con una disminución del 40.4% en la amplitud de la DFC (o sea con un aumento de la desorganización de la estructura de elastina), con una disminución del 29.6% en el volumen de elastina laminar y con un incremento del 34.6% en la distancia interlaminar.Modelo de elementos finitosEste modelo brinda valores relativos del estrés circunferencial máximo sobre la superficie de la luz para diferentes niveles de pérdida de elastina y de presiones luminales. La pérdida funcional de elastina origina mayor rigidez relativa en las capas no laminares y esto se asocia con una elevación del estrés circunferencial máximo. El incremento en la presión luminal da lugar al aumento del estrés circunferencial máximo sobre la superficie luminal. Cuando se presentan los dos efectos (aumento de la presión luminal y pérdida de la elastina funcional) se acelera el aumento del estrés circunferencial máximo. DiscusiónCuantificación estructuralEn este estudio, los resultados de los dos grupos de animales muestran que un incremento en el número de ciclos cardíacos totales se asocia con un descenso en la amplitud de la DFC, un índice de organización estructural de la elastina. Se analizaron secciones de aorta de una amplia variedad de animales, con un rango de frecuencias cardíacas de 5 veces (40 a 203 latidos por minuto) y de la edad de 15 veces (3 a 45 años), lo cual se asoció con una variación de hasta 28 veces en el espectro de la totalidad de los ciclos cardíacos (1.38x108 a 38.08x108). Al relacionar las modificaciones de la estructura con los efectos de la fatiga de las pulsaciones acumuladas, la presunción inherente es que la elastina de todos los animales estudiados se ve sometida a efectos similares de la fatiga. Por implicancia, la elastina parece similar en todas las especies analizadas. Las diferencias probables que pueden existir entre especies, en relación con isoformas de elastina, no se investigaron en este estudio. Si bien se demostró que existen diferencias entre las especies en relación con la composición de aminoácidos,10 el contenido de aminoácidos también parece sujeto a los efectos de la edad,11 de modo similar a la macroestructura de las fibras de elastina. Más aun, debido a que todas las secciones de aorta de todos los animales se analizaron con la misma coloración, parece razonable asumir que se analizaron muestras de elastina estructuralmente similares. ­7É3 Efectos de la estructura de elastina sobre la función de la paredLos resultados observados en este estudio fortalecen la asociación entre las propiedades de la media y el estrés de la íntima. Si este último elemento es un factor de aterogénesis, se ligan los elementos estructurales de las propiedades que soportan carga de la media con los procesos de la íntima, tales como ateroesclerosis. Por ende, además del efecto de la presión arterial elevada como factor de riesgo de aterogénesis, a través del efecto directo sobre el estrés de la íntima, la rigidez arterial per se también puede considerarse un posible factor de riesgo por medio de sus efectos estructurales sobre el estrés máximo luminal. Si la modificación de la elasticidad de la pared se relaciona con los efectos acumulados de la fatiga cíclica, el efecto deletéreo de estos procesos podría disminuirse por medio de la reducción de la frecuencia cardíaca. Debido a las posibilidades actuales de modificar este parámetro mediante farmacoterapia continua o ejercicio físico a lo largo de períodos prolongados de tiempo, este tema está recibiendo considerable interés en relación con la frecuencia cardíaca y la expectativa de vida, tal como lo manifestara una editorial recientemente publicada.12 Estudios recientes relacionadosDesde la publicación de este trabajo,13 aparecieron varios ensayos sobre la importancia de la elastina de la media sobre las propiedades de la arteria. La manipulación genética en ratones demostró que la elastina tiene una función reguladora durante el desarrollo con control de la proliferación de las células de músculo liso y estabilización de toda la estructura arterial.14 Estas observaciones brindan nueva evidencia de la función reguladora de la elastina. Otros ensayos mostraron resultados comparativos de la elastina en la aorta de grandes mamíferos, como las ballenas.15,16 Los estudios que evaluaron la estructura de la media de las arterias de resistencia demostraron también la importancia de la elastina en relación con los efectos funcionales de los receptores de angiotensina.17,18 Las propiedades intrínsecas de la estructura de la media de las arterias también se analizó en relación con la ateroesclerosis,19 la función mecánica y el diseño de los vasos.16,20