Análisis de los efectos inducidos por fármacos en la actividad eléctrica cardiaca

Marín Bañares, Adrián
Pueyo Paules, Esther (dir.)

Universidad de Zaragoza, CPS, 2010
Departamento de Ingeniería Electrónica y Comunicaciones, Área de Teoría de la Señal y Comunicaciones

Ingeniero de Telecomunicaciones

Resumen: El objetivo principal de este proyecto fin de carrera se ha centrado en investigar el efecto de un fármaco antiarrítmico, como es el sotalol, sobre el miocardio ventricular. Estudios experimentales han probado que el sotalol, ampliamente utilizado en el tratamiento de arritmias auriculares y ventriculares, modifica de manera muy sustancial la actividad electrofisiológica del corazón, siendo dicha acción beneficiosa en algunos pacientes pero no así en otros. Durante la realización de este proyecto fin de carrera se ha analizado una base de datos de pacientes con y sin historia de Torsade de Pointes (TdP), una arritmia ventricular que puede conducir a la muerte súbita cardiaca, a los que se administró sotalol. Además, se ha modelado el modo de acción del sotalol a distintas escalas, que van desde el nivel subcelular pasando por la actividad celular y llegando hasta el modelado a nivel de tejido, validando el modelo con resultados de la literatura y los resultados del análisis de la base datos. En estudios recientes se ha documentado que el sotalol actúa directamente sobre el miocardio ventricular prolongando la duración del potencial de acción (AP) de cada uno de los miocitos. Esta prolongación es, sin embargo, heterogénea a lo largo de la pared del ventrículo, de forma que las células del miocardio medio presentan un aumento en la duración del AP (APD) mucho más acentuado que el que presentan las células del endocardio y el epicardio ventricular. Este fenómeno podría ser clave para explicar el beneficio o no de la terapia con dicho fármaco. En cualquier caso, resulta necesario profundizar más en el estudio de las alteraciones causadas por el sotalol para comprender el modo exacto en que afecta a las distintas corrientes que circulan a través de los canales iónicos situados en la membrana de los miocitos ventriculares y con ello evaluar la repercusión del fármaco en la actividad eléctrica a nivel celular y de tejido. El procesado de señal de la base de datos nos aporta información sobre los efectos del sotalol en un grupo de pacientes que ha sufrido TdP (+TdP) y otro que no la ha sufrido (-TdP). Mediante el modelado cardiaco computacional podemos analizar los efectos del sotalol desde el nivel subcelular hasta el nivel de tejido. La contribución del proyecto ha sido la determinación de biomarcadores capaces de identificar la eficacia o ineficacia del fármaco en el tratamiento de arritmias. El procesado de señal aplicado sobre la base de datos analizada ha permitido demostrar que el sotalol induce cambios significativos en los índices electrocardiográficos RR, QT, QT corregido por el ritmo cardiaco y, sobre todo, en el intervalo desde el pico hasta el final de la onda T (Tpe), particularmente para el grupo +TdP, reforzando así el papel de Tpe como marcador bioeléctrico. Utilizando herramientas de modelado cardiaco computacional se han relacionado estos efectos observados en la señal electrocardiográfica con las manifestaciones a nivel de célula y tejido cardiaco. Por una parte, se ha probado que existe una relación lineal entre la dispersión de la repolarización y el intervalo Tpe. Además, se ha comprobado que los cambios en los intervalos QT y QT corregido están determinados por los valores de APD de los miocitos ventriculares, así como por la velocidad de conducción del impulso eléctrico y la constitución del miocardio. A partir de los resultados obtenidos del análisis de registros electrocardiográficos clínicos así como de la simulación de los efectos del sotalol administrado a distintas dosis, podemos concluir que prolongaciones de los intervalos QT y Tpe corregidos superiores al 15% y 20%, respectivamente, están asociadas con un alto riesgo arrítmico y, en consecuencia, indican toxicidad cardiaca inducida por el fármaco.

Palabra(s) clave (del autor): corazón ; ventrículo ; fármacos ; sotalol ; arritmias

Tipo de Trabajo Académico: Proyecto Fin de Carrera