En busca del marcapasos universal

En España muere más gente por culpa del corazón que por accidentes de tráfico. Más de cinco mil personas mueren cada año por infartos. Una cifra que ha aumentado con la pandemia de la Covid19, ya que muchos pacientes infartados han evitado ir al hospital por miedo a contagiarse, agravando la situación hasta ser demasiado tarde.

Dada su gran incidencia, los infartos han estado en el punto de mira de los investigadores, que llevan décadas buscando maneras de reducir su mortalidad. Y para ello, no han dudado en pedir ayuda a otros investigadores de campos ajenos, como las matemáticas o la ingeniería. Gracias a ellos tenemos los marcapasos, unos dispositivos que se implantan en el corazón y que estabiliza el latido a través de pequeñas descargas eléctricas.

La tecnología del marcapasos ha estado en constante evolución. Existen varias decenas de taquicardias diferentes, con sus propios cambios de ritmo y su propia probabilidad de infarto, por lo que se inventan marcapasos adaptados para cada taquicardia. Dos pacientes pueden tener un marcapasos para estabilizar su corazón, pero no tienen por qué ser iguales ni mucho menos intercambiables.

Aunque muchos investigadores buscan crear marcapasos más precisos para cada tipo de taquicardia, otros se dedican justo a lo contrario: pensar cómo crear un marcapasos universal. Un marcapasos que sea compatible con todos los tipos de taquicardia, que abarate costes y ayude a los pacientes con taquicardias más raras y difíciles de estudiar. Hoy se ha publicado un último estudio en esta dirección, en el que han encontrado una manera de estabilizar la mayoría de taquicardias. La clave no es forzar el ritmo del corazón, sino escucharlo y cambiarlo en el momento adecuado.

Cuestión de ritmo

El corazón funciona gracias a un equilibrio complejo entre sus cavidades. Las cavidades superiores se contraen mientras las inferiores se relajan, y viceversa. Ese juego de contracción y relajación entre ambas partes del corazón son las que forman el latido, y permiten bombear la sangre al resto del cuerpo.

En las arritmias y taquicardias, las cavidades superiores e inferiores están ligeramente desincronizadas. En estos casos, si el corazón late demasiado rápido puede darse un momento en el que todas las cavidades estén relajadas o contraídas al mismo tiempo, dejando de bombear sangre y provocando un infarto.

Esta coreografía del corazón ha sido descrita a través de ecuaciones matemáticas, que permiten simular las taquicardias y arritmias de los pacientes en el ordenador, y programar el marcapasos correctamente. Estos marcapasos buscan corregir esa desincronización, generando ellos mismos las descargas eléctricas en el momento correcto, y forzando al corazón a contraerse cuando debe. Dependiendo del área que falla, el marcapasos se sitúa en diferentes cavidades y marca diferentes ritmos, específicos y estudiados para cada paciente.

En el reciente estudio, se ha comprobado que justo antes del infarto en la mayoría de taquicardias se produce un fenómeno llamado alternancia. Durante la alternancia, el pulso cardiaco cambia constantemente, creando combinaciones de pulsos rápidos y lentos durante varios minutos hasta colapsar.

Estas alteraciones rápido-lento-rápido-lento suceden de manera independiente a la taquicardia, y es el último comportamiento que tiene el corazón desincronizado antes de colapsar. Si un marcapasos fuera capaz de reconocer este fenómeno y arreglarlo, tendremos una solución universal para todas las taquicardias.

Corregir a tiempo real

Para arreglar las alternancias, los investigadores comprobaron en sus modelos matemáticos que la mejor estrategia era corregirlas a tiempo real. Pero esto no se puede lograr con los marcapasos tradicionales, así que diseñaron un nuevo tipo de marcapasos que registra lo que sucede en una parte del corazón y emite señales eléctricas en la parte contraria.

Cuando comienza la alternancia, este marcapasos se encarga de predecir cuándo va a suceder el siguiente latido y corregirlo en el momento. Si el siguiente latido iba a ser anormalmente lento, el marcapasos manda una señal eléctrica para provocar un latido artificial antes. Si el siguiente latido iba a suceder demasiado rápido, bloquea la transmisión eléctrica y evita que esto suceda. Es una estrategia más compleja si la comparamos con la del marcapasos clásico, dedicado a mantener un ritmo constante de latidos.

Los científicos llegaron a esta estrategia a través de modelos matemáticos del corazón, y han podido probarla usando ratones con un marcapasos prototipo adaptado a estos animales. Al reconocer las alternancias y corregirlas en tiempo real, comprobaron que el corazón se estabiliza por sí mismo, volviendo al ritmo inicial sin llegar a infartar.

El siguiente paso será comprobar si el marcapasos es realmente universal y funciona en otras taquicardias más complejas, como la arritmia en espiral, una de las más peligrosas y difíciles de corregir con los marcapasos tradicionales. Su nombre procede precisamente de las ondas de calcio que se observan al contraer las cavidades, que se retroalimentan y forman una espiral cada vez más rápida, acelerando el corazón hasta colapsar.

Si este resultado funciona en otros animales, se podrá empezar a crear dispositivos adaptados al corazón humano. Estos serán mucho más avanzados tecnológicamente que los marcapasos actuales, pero universales para la mayoría de taquicardias. Mientras, los investigadores seguirán trabajando en entender las alternancias y comprender por qué ocurren. Y es que no es lo mismo saber cómo corregir un cambio de ritmo, que entender por qué sucede. Solo sabiendo el mecanismo podremos descubrir otros tratamientos, como medicamentos o tratamientos genéticos.

QUE NO TE LA CUELEN:

• Los marcapasos más modernos no están activos todo el tiempo, sino que sienten cuando se desestabiliza el ritmo y lo corrigen añadiendo pulsos propios. La novedad de este marcapasos es que el sensor cardíaco no está en el mismo sitio que el de estimulación, e incluye algoritmos para predecir y corregir el estímulo latido a latido, sin forzarlo a seguir solo un ritmo determinado.
• Un problema de los marcapasos es que corrigen la taquicardia, pero a un ritmo fijo. Si el corazón late más rápido debido a un sobreesfuerzo, el marcapasos no es capaz de reproducir este nuevo ritmo. Por eso, siempre se pide a los pacientes con marcapasos que eviten hacer sobreesfuerzos.

REFERENCIAS:

• Biasci, Valentina, et al. “Universal Mechanisms for Self-Termination of Rapid Cardiac Rhythm.” Chaos: An Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science, vol. 30, no. 12, AIP Publishing LLC AIP Publishing , Dec. 2020