estudios reologicos del esputo con metodos capilares

NUEVAS TÉCNICAS

ESTUDIOS REOLOGICOS DEL ESPUTOCON MÉTODOS CAPILARES

L.A. OTEO OCHOA, A. RUIZ MATEO*, A IZQUIERDO DEL AMO,E. DELGADO PÉREZ, J.L. DE LA CRUZ y A. SUEIRO BENDITO

Servicio de Neumologia. Centro Especial Ramón y Cajal.Madrid.

Se analizaron 28 muestras de esputo original pertene-cientes a los cuatro tipos de STB establecidos. Para su es-tudio reológico se utilizó un sistema de viscosimetría ca-pilar (Rheomatic-Viskosimeter-Moleculex) previamenteestandarizado. Sin previa manipulación física del esputofresco, las curvas reológicas obtenidas en función de lasvariables shear rate versus shear stress eran fiel reflejo delcarácter heterogéneo de la STB. Este comportamientoheterogéneo del espécimen original es la causa funda-mental que encubre sus principales características reoló-gicas. Tras un procedimiento de laminación transcapilaren diferentes estados de stress se obtuvieron reogramasmensurables que representaban un perfil de fluido ho-mogéneo no newtoniano, siendo por otra parte másexpresivo el fenómeno cuanto mayor era el shering. Bajoestas condiciones físicas varias muestras biológicas tipa-das como mucopurulentas y purulentas aproximaban unrango de conducta reológica a la categoría de los fluidosnewtonianos para G = 25-90 s~1.

Se comparó la viscosidad aparente (G = 25 s~1) delesputo original y tras manipulación física mediante pro-cedimiento de laminado, analizándose los resultados ob-tenidos.

Rheological studies of sputum withcapillary methods

28 samples of original sputum from the four es-tablished STB types were analyzed. For rheological studya previously standardized «capillary viscosimetry» sys-tem (Rheomatic-Viskosimeter-Moleculex) was used.Without previous physical manipulation of fresh spu-tum, rheological curves obtained from the variablesshear rate versus shear stress faithfully reflected the hete-rogeneous character of STB. This heterogeneous beha-viour of the original specimen is the fundamental mecha-nism whereby its main rheological features are masked.After a procedure of transcapillary lamination in diffe-rent states of stress, mensurable rheograms were ob-tained representing a homogeneous non-newtonian fluidprofile. This phenomenon was more marked as the she-aring was greater. Under these physical conditions, therange of rheological behaviour of severa! biológica!samples classified as «mucopurulent» and «purulent»approached newtonian fluids for (G = 25—90 s-').

Apparent viscosity (G = 25 s-') of original sputumwas compared; after physical manipulation with a lami-nation procedure, a comparison between results wascarried out.

* Ingeniero de Caminos. Centro de Estudios y Experimentación deObras Públicas.

Recibido el 3-5-1982.Aceptado 5-7-1983.

IntroducciónHasta la actualidad ningún estudio reológico de

la secrección traqueobronquial (STB), ha tabuladocon precisión los parámetros de referencia físicosde la viscosidad (r)) y elasticidad (-r).

34 60

L.A. OTEO OCHOA ET AL.—ESTUDIOS REOLOG1COS DEL ESPUTOCON MÉTODOS CAPILARES

La escasa STB generada en los sujetos sanos, esfisiológicamente deglutida al alcanzar la laringe,dificultándose por tanto un análisis físico riguroso.En individuos normales, la estimulación de la STBcon prostaglandina F2a ha permitido obtener vo-lúmenes de secreción suficientes para iniciar algu-nos estudios, comprobándose que sus característi-cas reológicas eran similares al esputo mucoso dela bronquitis crónica, para rangos muy bajos deshear rate

\.

La interacción fisiológica de la estructura fibri-lar normal de la STB y el batido mucociliar genera-dor del clearance contribuyen al mantenimiento deun equilibrio funcional de la mucosa bronquial. Elintentar establecer parámetros reológicos de valo-ración de una zona con óptimo estado funcional desu mucosa bronquial, es sumamente complejo,tanto por los motivos previamente apuntados, co-mo por razones de complejidad metodológica. Eneste sentido, algunos autores26 están estudiandolas correlaciones entre la matriz fibra-like de laSTB y el clearance mucociliar con la finalidad depoder definir su perfil reológico óptimo. Los datosobtenidos hasta la actualidad son en gran medidaaproximativos ya que el análisis se realiza normal-mente con STB patológica (estados de hipersecre-ción mucosa en el seno de variadas patologías).

El esputo es un fluido biológico semisólido y he-terogéneo con características físico-químicas com-plejas7. Sus propiedades reológicas dependen engran medida de la organización fibrilar del mocobronquial, estando asociadas muy posiblemente ala presencia de glicoproteínas de elevado pesomolecular8'9, concretamente, mucinas acidas po-lianiónicas, que por su gran capacidad de enlaceinteraccionan con moléculas proteicas (IgA, etc.),confiriéndole una malla tridimensional compleja.

Muchos estudios sobre el comportamiento reo-lógico de la STB han aportado frecuentemente re-sultados controvertidos, cuyas causas no han sidosuficientemente esclarecidas. Posiblemente son va-rios los factores que pueden contribuir al origen delos resultados dispares:

1. Variado instrumental y metodología de tra-bajo.

2. Inhomogeneidad y complejidad químico-reológica de la STB.

3. Variabilidad significativa de los parámetrosreológicos «Ínter» e «intra» día.

4. Modificaciones irreversibles de la estructurafibrilar del moco con el procedimiento previo a lamedida.

5. Cuando medir la viscosidad aparente delesputo, dado que la relación shear stress versusshear rate varía constantemente en la mayoría delaparataje en uso.

6. La utilización por necesidades del instru-mental de pequeños volúmenes de secreción queposiblemente no sean representativos en base al ca-rácter heterogéneo del espécimen.

Los sistemas capilares han sido empleados parainvestigar las propiedades reológicas de los flui-dosloJ1. Estos métodos, fueron introducidos parael estudio de las propiedades físicas de la STBa mediados de la década de los 60. Investigadorescomo Dulfano, Barnett y Philippoff12"16, Volker etal17 y Jenssen et al18"19, han desarrollado importan-tes conocimientos sobre el comportamiento reoló-gico del esputo mediante la utilización de diversosinstrumentos capilares. Nuestro laboratorio deFisiopatología Respiratoria incorporó un nuevomodelo de viscosímetro capilar (Rheomatic-Visko-simeter-Moleculex) estandarizando su funciona-miento y medida de variables reológicas (1978)20.El sistema instrumental y su operatividad estabaconforme con la teoría reológica de los fluidos21'22,presentando adicionalmente algunas particularida-des que consideramos ventajosas en comparación aotros métodos de estudios reológicos, tales como:7. La posibilidad de estudiar el esputo original (sinprevia manipulación física). 2. Poder medir la vis-cosidad en un rango amplio de variación shearstress versus shear rate, dado que el sistema puedemantener shear rate constante. 3. Previo a la medi-da de las variables reológicas, el procedimiento nomodifica la estructura fibrilar de la STB. 4. Anali-zar un volumen de esputo representativo estandari-zado en 10 ce (si consideramos la medida óptimapara un volumen de 20 ce, el error en el cálculo dela viscosidad es < 10 %20. 5. Detectar el compo-nente mucoide de la secreción por un «efecto filan-cia» en el extremo distal del capilar postlamina-ción, aportando este comportamiento, un criterioobjetivo en el tipaje de las secreciones mixtas, queha sido incorporado en este trabajo para la clasifi-cación de la STB. 6. Precio relativamente bajocomparativamente con otros instrumentos. Es po-sible que la complejidad en la estandarización delmétodo y las medidas de mantenimiento (trar-sduc-tor, microcapilares, etc.) sean las desventajas mássignificativas del sistema.

Es obligado conocer que cualquier trabajo expe-rimental que utilice como material de estudio unfluido biológico de las características de la STB, vaa presentar una serie de dificultades que han sidobien analizadas por Davis23.

La mayoría de los procedimientos de medida delos parámetros físicos del esputo, condicionancambios irreversibles en la matriz fibrilar con elproceso de homogeneización24'25. Por otra parte,no ha sido analizado con suficiente atención, si lamanipulación física del espécimen biológico puedellegar a modificar su propiedad reológica de fluidocomplejo no newtoniano.

El motivo del presente trabajo ha sido estudiar elcomportamiento físico del esputo en su estado ori-ginal y después de haber sido sometido a diferentesprocedimientos de laminación capilar modifica-ciones significativas de shear rate, analizando bajoestas condiciones su categoría reológica21.

63 35

ARCHIVOS DE BRONCONEUMOLOGIA. VOL. 20. NUM. 1. 1984

Material y método

Esputo

Muestras de esputo de 28 pacientes hospitalizados en nuestroServicio de Neumologia fueron recogidas en recipientes de po-lietileno con cierre hermético. Previa sesión de fisioterapia res-piratoria los especímenes recogidos representaban la muestra decuatro horas de producción (8-12 horas de la mañana). El volu-men precisado para el estudio fue de 10 ce y era obtenido con je-ringa estandard del recipiente de muestra. Su análisis reológicose realizó de forma inmediata, sin previa manipulación física y auna temperatura de 24° C.

Clasificación de la STB

En la selección de muestras de esputo, se siguieron dos crite-rios. El primero, subjetivo, en función del «efecto filancia» de-tectado en el extremo distal del capilar después del proceso delaminado. De acuerdo con el examen macroscópico fue agrupa-do como: esputo mucoide (M) (altamente traslúceme, claro ysin evidencia de pus), esputo purulento (P) (uniformemente pu-rulento y opaco con coloración amarilla y verdosa), esputo mu-copurulento (MP), subdividido en tres grados de acuerdo con elpredominio mucoso o purulento (MMP, MP, MPP) y, final-mente, esputo mucopurulento hemático (MPH), similar al tipoanterior incorporando dos graduaciones cuantitativas de com-ponente hemático (S y SS).

De forma simultánea y adicionalmente a la valoración ante-rior, se incorporó el criterio de selección objetivo constatadodurante la vehiculización transcapilar, al generarse a instanciadel componente mucoide un «fenómeno de filancia» en el extre-mo distal del capilar.

Procedencia clínica del esputo

Las muestras de esputo se seleccionaron de pacientes con di-versa patología respiratoria (tabla I).

Sistema de medida

Mediante la utilización del modelo instrumental capilar pre-viamente descrito20 (Rheomatic-Viskosimeter-Moleculex),(fig. 1), se obtuvieron las shear stress (dinas/cm—2) para las di-ferentes posiciones del potenciómetro previamente selecciona-das y que representaban las shear rale (S"') correspondientes.La viscosidad aparente del fluido biológico en forma original ypostlaminación se obtuvo mediante la relación de estos dos pa-rámetros en unidades (poises).

Procedimiento metodológico

Recogidos en la jeringa estándar 10 ce de la muestra nativa sevehicularizaron a través del capilar (1)1 = 1 mm) a shear rateprogresivas (Gi = 25 s-', 02 = 40 s-', € 3 = 53 s-', € 4 = 65s—i, 05 = 78 s~1 y Ge = 92 s~1) hasta completar el laminado

TABLA I

Procedencia clínica de las muestras de esputo

Tipo esputo

E. mucoso (n=7)

E. mucopurulento (n=7)

E. mucopurulentohemático (n = 7)

E. purulento (n=7)

Procedencia clínica

• Asma* EPOC (hipersecreción

mucosa crónica)

* EPOC (hipersecreciónmucosa crónica)

* Broncoquiectasias

* Bronquiectasias* Neumonía (bacterianas)

* Bronquiectasias* EPOC (hipersecreción

mucosa crónica)

N.°

6

1

5

2

52

6

1

(a) Efectivo

(b) Recuperación

Fig. 1. Secuencia del ciclo de batido de un componente ciliar de 32nm.de longitud. La duración del ciclo es de aproximadamente 60 msg. Losperfiles representan la posición y morfología del ciclo a intervalos de6 msg, indicando los números 3,9 r|m y 2nm la distancia que recorre lapunta del cilio en 1 msg en función de su estado dinámico (Rikmenspoel-Sleigh).

del volumen total, obteniéndose de forma simultánea los valo-res de shear stress correspondientes. Este fenómeno reológicofue representado gráficamente en abscisas (G) y ordenadas (T).(Reograma). Mediante este procedimiento de vehiculización porel capilar, se lograba un estado de homogeneizaeión parcial queera utilizado para subdividir el volumen de la muestra total endos fracciones comparables de 5 ce cada una. La primera deellas, se manipulaba físicamente mediante 5 laminaciones suce-sivas a G = 265 s~ i, expresando los resultados gráficamente deigual forma que la muestra original. (Reograma postlamina-ción). La segunda, era sometida a una sola vehiculización trans-capilar a G = 2.121 s—' representándose la curva reológicacorrespondiente. Tras este primer procedimiento, la muestra re-sultante era inmediatamente laminada en cinco ocasiones suce-sivas a G = 2.121 S"1, obteniéndose también su representacióngráfica. De esta forma, la conducta reológica de la muestra deesputo (en las condiciones de stress referidas), quedaba repre-sentada por 4 diagramas diferenciados. Tras proceder con igualmétodo en cada una de las 28 muestras, los resultados obtenidosfueron agrupados según los tipos de esputo previamente es-tablecidos.

Viscosidad

La viscosidad aparente de todas las muestras originales enunidades (poises) se obtuvo para G = 25 s"'. Esta variablereológica fue nuevamente medida después de haber sometido lamuestra a 5 procederes sucesivos de la laminación capilar aG = 1.121s-'.

36 64


Valoración estadística

Todos los resultados fueron comparados estadisticamentemediante el test de Student con valores de significación dep < 0,05.

Resultados

La relación shear stress versus shear rate fueanalizada en cada una de las muestras de STBquedando reagrupadas en función del tipo deesputo.

Las figuras 3, 4, 5 y 6 representan la conductafísica de cada uno de los tipos de fluidos biológicosen función de los parámetros reológicos referidos.En cada una de ellas, se expresan cuatro formas decomportamiento reológico (A, B, C, D), siendo elgrupo A representativo de las muestras originales yel resto de reflejo de los diferentes procedimientosde laminación capilar.

A. Reogramas de las muestras originales parashear rate progresivas (Gi a Ge).

B. Reogramas de las muestras del grupo A trasser sometidas a cinco vehiculizaciones transcapila-res sucesivas a G = 265 s~1.

C. Reogramas de las muestras del grupo A des-.pues de ser manipuladas mediante un solo lamina-do a G = 2.121 s-'.

D. Reogramas de las muestras del grupo C quefueron nuevamente vehiculizadas a través delmicro capilar en cinco ocasiones sucesivas aG = 2.121 s-'.

Los gráficos correspondientes a los cuatro tiposde esputo están referidos en diferente escala con laúnica finalidad de dar mayor resalte diferencial ala morfología del fenómeno reológico.

Comportamiento reológico

Esputo mucoso (fíg. 3)A. El comportamiento reológico de las

muestras originales queda reflejado por curvas demorfología diversa y pendiente marcada. Los per-files ascendentes y descendentes de las curvas no secorresponden con ningún tipo de fluido homogé-neo conocido, lo cual sugiere que se trata de unfluido de carácter heterogéneo. Para poder anali-zar su comportamiento bajo los fundamentos de lateoría reológica de los fluidos, es necesario proce-der a su manipulación física con el propósito deconseguir algún grado de homogeneización que ha-ga mensurable el acontecimiento físico. Por otraparte, los cambios más marcados en las pendientesde las curvas traducen posiblemente un mayor gra-do de hetereogeneidad de las secreciones como asíqueda patente en las muestras 1, 6 y 7.

B. El procedimiento de cinco vehiculizacionescapilares sucesivas a G = 265 s~

\ transforma irre-versiblemente la matriz compleja del fluido biológi-

Fig. 2. Esquema del sistema de medición capilar.

co y en consecuencia, los reogramas adquieren unpatrón uniforme de conducta en donde shear stressaumenta en función de las variaciones progresivasde shear rate. Es significativo observar como la vis-cosidad aparente decrece al ir aumentando shearrate, reflejo evidente del comportamiento físico nonewtoniano de la STB. Además, ninguna de lascurvas reológicas de los fluidos pertenecientes aeste grupo pasa por el origen, situación que de ha-ber sucedido hubiera modificado su categoríafísica al ser constante la relación shear stress/'shearrate. El alejamiento del origen de coordenadas estanto más significativo cuanto mayor es la viscosi-dad aparente de la STB, lógica consecuencia de lamayor complejidad de su estructura fibrilar.

C. En todos los casos estudiados de este grupo,un solo proceso de laminado a G = 2.121 s~' noconsiguió un grado suficiente de homogeneización,quedando definidos los fluidos más viscosos(muestras 1, 3 y 6) por pendientes no uniformes eirregulares. La conducta de las muestras 1 a 5 obe-dece a las propiedades de los fluidos no newto-nianos a lo .largo de toda la curva y sólo parcial-mente se evidencia este comportamiento en lasmuestras 6 y 7.

D. La laminación de los especímenes en cincoocasiones sucesivas a G = 2.121 s-', consiguió elmayor grado de uniformidad en la conducta delfluido, adquiriendo un carácter homogéneo nonewtoniano con idénticos resultados que en elapartado B.

65 37


A

•o

•Eu

1=>--o

G, G; 'GsG^G., Ge

50 100

Shear rate (S-1)

C D

Shear rate (S~')

Fig. 3. «Shear stress» vs «shear rale» para muestras de tipo mucoso en diferentes estados reológicos.

Esputo mucopurulento (fig. 4)A. De igual forma que en el esputo mucoso, el

carácter primariamente heterogéneo de la STB ori-ginal mucopurulenta impide un análisis del com-portamiento físico. Las curvas obtenidas presentanunos caracteres morfológicos superponibles a losde la figura 3.

B. Tras el proceso de laminación correspon-diente se genera un fluido parcialmente homogé-neo. La interpretación del fenómeno reológico esprácticamente similar a la referida para la figura 3,con la particularidad que los reogramas de lasmuestras 5 y 6 se aproximan al origen de coordena-das siendo a su vez las de menor viscosidad apa-rente.

C. Con la excepción de la muestra 7 en la cualpersiste un perfil de inhomogeneidad, las restantes

son la consecuencia de una conducta parcialmentehomogénea no newtoniana al igual que las refleja-das en la figura 3.

D. El grado de homogeneizado logrado en estasituación es superior al obtenido para el grupo B,adquiriendo las muestras 5 y 6 un marcado acentode aproximación al origen de coordenadas. El per-fil reológico de estas muestras es muy semejante ensu conjunto al de los esputos mucosos.

Esputo mucopurulento hemático (fig. 5)

El análisis físico de los cuatro grupos de estudiopresenta con algunas peculiaridades un comporta-miento que puede ser parangonado a los tipos deesputo ya analizados.

Es interesante observar como en la muestra 3,ejemplo donde los cambios son más significativos

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L.A. OTEO OCHOA ET AL.—ESTUDIOS REOLOGICOS DEL ESPUTOCON MÉTODOS CAPILARES

en estado fresco (A), se consigue con dificultad uncomportamiento parcialmente homogéneo en lascondiciones de laminación (B y D). Sin embargo,en estas mismas circunstancias de stress la curvafísica del fluido biológico 7 se aproxima al origende coordenadas y con ello a las propiedades de losfluidos newtonianos.

Esputo purulento (fig. 6)

Finalmente este último tipo de esputo se mueveen un rango de conducta biológica comparable alos fenómenos estudiados en los casos precedentes.Es interesante constatar por su carácter de excep-ción el espécimen 4 del grupo A en fresco, dadoque su conducta es primariamente homogénea y,por tanto, puede ser analizado reológicamente en suestado original. Esta condición del fluido ya había

sido objetivada por nosotros en alguna ocasión, in-terpretando el fenómeno como una consecuencia di-recta de la baja complejidad de su estructura mole-cular y alto contenido acuoso. Con estas caracterís-ticas, es concordante que la muestra excepción refe-rida sea la de menor viscosidad aparente de todo elestudio, y que en su estado original (A) en las si-tuaciones (B, C y D) adquiera un comportamientomuy aproximativo al de los fluidos newtonianos.

Viscosidad

En la tabla II se compara la viscosidad aparente(G = 25 s~1) de los tipos de esputo originales (gru-pos A) con la viscosidad aparente (G = 25 s~') delos que han sido sometidos a un mayor estadode shering (grupo D). La exploración estadística nodetectó significación (p < 0,05).

G; 'G3 € 4 Gg Gg

50 100

Shearrate (S"'l

c>-•o

C D

Shear rate ( S ~ 1 )

Fig. 4. «Shear stress» vs «shear rate» para muestras de tipo mucopurulenlo en diferentes estados reológicos.

69 39

ARCHIVOS DE BRONCONEUMOLOG1A. VOL. 20. NUM. 1. 1984

A

800--

600--

400--

200--

GI G, '0364 Gg Gg

50 100

Shear rate (S~ 1 )

D

800--

600--

400--

200--

Shear rate (S-1)

Fig. 5. «Shear stress» vs «shear rate» para muestras de tipo mucopurulento hemático en diferentes estados teológicos.

Discusión

La identificación de la STB por criterios macros-cópicos es sumamente difícil, dado el carácteresclusivamente subjetivo en la selección de lasmuestras26"28. Este hecho podría justificar en parte,los resultados frecuentemente controvertidos en elanálisis físico de los fluidos biológicos bron-quiales.

Nuestro grupo incorporó los criterios de clasifi-cación del esputo de Charman y Reid26, con la úni-ca variante de añadir un tipo denominado esputomucopurulento hemático. Con la finalidad de tipi-ficar más rigurosamente la STB, se incorporó a loscriterios subjetivos de identificación macroscópicaotro objetivo, basado en el «efecto filancia» delcomponente mucoide de la secreción al ser someti-

do a vehiculización transcapilar. Este fenómenoreológico objetivado en el extremo distal del capi-lar es capaz de detectar mínimas cantidades de es-pécimen mucoide siendo de probada utilidad en losesputos mucopurulentos, donde el predominio delperfil de purulencia podría ocultar pequeñas canti-dades de secreción mucoide, modificando en con-secuencia la clasificación de la muestra. Otro fac-tor que pusiera contribuir en parte a explicar lascontroversias observadas en estudios físicos de laSTB podría ser su diversa procedencia clínica29,dado que para un mismo tipo de muestra, porejemplo, esputo mucoso, la estructura fibrilarpuede variar significativamente dependiendo deltipo de patología broncopulmonar causal estu-diada, asma, fibrosis quística, bronquiectasias,etc30. Es frecuente, por otra parte, que determina-

40 70


dos procesos broncopulmonares presenten un ca-rácter macroscópico determinante que permitandefinir el tipo de STB, asi el tipo mucoso en la en-fermedad asmática, tipo purulento en las bron-quiectasias infectadas, etc.

El perfil primariamente heterogéneo de la STBse pone de manifiesto en los reogramas de todas lasmuestras originales cuando se someten a shear ra-fes progresivas (Gi = 25 s-' a Ge = 90 s-') gru-po A (fig. 7). En estas condiciones, no es posiblemensurar las curvas reológicas al quedar ocultaslas propiedades físicas más definitorias del fluidobronquial31, por lo que se requiere un procedimien-to de manipulación física, como la correcciónobtenida mediante laminación capilar, para podercatalogar al esputo como un fluido con caracterís-ticas de determinada categoría reológica32. Una ex-

cepción al análisis expuesto ha sido objetivada enla muestra purulenta 4 (fig. 6), al presentar en fres-co una conducta primariamente homogénea quepermitió su correcta interpretación física. La justi-ficación de esta experiencia aislada puede en-contrarse en su baja viscosidad aparente, exponen-te de una malla fibrilar de baja complejidad. Sucomportamiento no newtoniano en estado origi-nal, se modificó fácilmente por el laminado trans-capilar hacia el de los fluidos newtonianos.

El someter a la STB a un procedimiento físicoimplica modificar instantáneamente y de formairreversible su estructura fibrilar24'25, circunstanciaque debe ser valorada en el momento de su tipifica-ción reológica.

En nuestro trabajo, cuando sometimos al mismofluido biológico a tres estados diferentes de shering

A

•o

G, G; 'GyG.G^Gs

50 100

Shear rate (S-1)

C D

300--

200--

100--

Shear rate ( S ' )

Fig. 6. «Shear stress» vs «shear rate» para muestras de tipo purulento en diferentes estados reológicos.

71 41


mediante vehiculización capilar (B, C y D), conse-guimos tanto en la situación B como en la D unamatriz molecular homogénea con categoría defluido no newtoniano para cualquiera de los tiposde esputo, observándose como la viscosidad apa-rente decrecía al aumentar shear rate13.

Al analizar el fenómeno reológico en conjuntotras el proceso de laminado capilar, es significati-vo, el objetivar como las muestras de mayor visco-sidad aparente son las que más alejan su curvareológica del origen de coordenadas. Por el contra-

rio, en las muestras de menor viscosidad aparente,la aproximación del reograma al origen, condi-ciona un rango de conducta aproximativa a losfluidos newtonianos.

Para Dulfano et al34 utilizando técnicas reológi-cas capilares, un 25 % de las muestras originalesensayadas a baja shear rate (G = 0,01 s~' —G = 0,1 s~') adquieren un perfil de fluidos newto-nianos y por encima de estas cifras la tendencia ge-neral es hacia la categoría de los fluidos no newto-nianos. En condiciones de shear rate (G = 25 s~1

— G = 90 s~') postlaminación capilar hemos ob-servado, que algunas muestras de tipo mucopuru-lento (muestras 5 y 6) y tipo purulento (muestras 1,4 y 5) aproximan su comportamiento al rango delos fluidos newtonianos con tendencia de las cur-vas reológicas a pasar por el origen de coordenadasdonde la relación shear stress shear rate es cons-tante.

El proceso de laminado en el grupo C para todoslos tipos de STB no consiguió un grado de homo-geneizado suficiente que permitiera aplicar lateoría reológica de los fluidos, aunque la mayorparte de las curvas físicas fueron analizables,mostrando la viscosidad aparente un comporta-miento progresivamente decreciente al aumentarshear rate, característica que define a los fluidos nonewtonianos.

La causa fundamental para no conseguir uncomportamiento homogéneo en todas las secre-ciones con un solo proceder de laminado a elevadoshear rate (2.121 s~') es verosímil pueda ser debidaa la insuficiente alteración de la estructura bioquí-mica del moco.

Es necesario señalar que aunque las dosmuestras de 5 ce de los grupos B y C-D, respectiva-mente, proceden de los 10 ce del esputo original delgrupo A, su semejanza no es absoluta dado que unsolo proceso de vehiculización transcapilar sóloconsigue un grado de homogeneizado parcial, noobstante, resulta satisfactorio observar como losresultados obtenidos sugieren que las dos frac-ciones de 5 ce son comparables no ya sólo por suprocedencia sino por los rasgos reológicos observa-dos. Una excepción en este comportamiento es ob-jetivada en la muestra 6 del esputo mucoide endonde el análisis reológico de las dos fraccionesconseguidas del esputo original no fueron compa-rables. En este caso, la dificultad a la homoge-neización parcial mediante el laminado puede ser elreflejo de su propia malla heterogénea, traducidaen el reograma correspondiente por los cambiosbruscos de pendiente que resultan por otra partelos más significativos de todas las secreciones ana-lizadas del tipo mucoso.

La tendencia observada en este estudio en lasmuestras con estructura fibrilar más simple (menorviscosidad aparente), a entrar en el rango del com-portamiento de los fluidos newtonianos tras la ma-nipulación con técnicas capilares, creemos no debe

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TABLA IIComparación de los valores reológicos antes y después de la laminación

Esputo mucoso (n = 7) 8,53 (± 4,96) 8,62 (± 4,83) p NS

Viscosidad aparente (P) Viscosidad aparente (P)prelaminación postlaminación

a 25 s-i a 25 s-'Esputo mucopurulento (n = 7) 8,36 (± 5,81) 4,74 (± 3,40) p NS


a 25 s-' a 25 s-'Esputo mucopurulento hemático (n = 7) 7,64 (± 3,87) 7,86 (± 5,80) p NS


a 25 s-' a 25 s-'

Esputo purulento (n = 7) 2,5 (± 1,50) 2,7 (± 1,62) p NS

Viscosidad aparente (P)preliminación

a 25 s-l

Viscosidad aparente (P)postlaminación

a 25 s-'

ser interpretada en términos absolutos. En conse-cuencia, debe permanecer como interrogante la po-sibilidad de modificar la categoría del fluido enotras condiciones de stress. No obstante, losreogramas de los grupos B y D apuntan a que po-siblemente en otras condiciones reológicas de shearrafe mediante laminación capilar se logre incluir ala STB en la categoría I de los fluidos21 donde laviscosidad definida como la pendiente de la rectaen cada uno de sus puntos es siempre una constan-te independiente del grado de shering.

Viscosidad pre y postlaminación

La estructura fibrilar de la STB está formadapor una compleja malla tridimensional cuya matrizpuede observarse en la preparación a microscopíaelectrónica de moco de caracol (Wolfang Wilde)35

(fig. 8).Al someter al fluido biológico bronquial me-

diante laminación capilar a un esfuerzo cortante sealtera de forma irreversible su estructura, quedan-do alterados puentes y enlaces químicos de la redfibrilar que condicionan un descenso limitado de laviscosidad aparente. A este nuevo estado puedecontribuir también de forma adicional, un fenóme-no de realineamiento molecular por el propio efec-to de laminado26. En las muestras analizadas pornosotros comparando la viscosidad dinámica delesputo en estado original y postlaminación no pu-do ser observado este comportamiento físico (ta-bla Ii). Únicamente se constató en el esputo muco-purulento un descenso limitado de esta variablereológica sin significación estadística (p < 0,05).Estos resultados experimentales es muy posible quesean debidos al procedimiento metodológico dellaminado, dado que el tiempo de manipulaciónfísica de la muestra (aproximadamente 60 mi-nutos), es suficiente para que otras propiedades

físicas del fluido biológico jueguen un papel deter-minante interfiriendo en su estructura fibrilar. Lateoría reológica de los fluidos establece que en unestado no estacionario como en nuestro estudio, laaplicación de una tensión cortante a un fluido enun tiempo determinado, disminuye su viscosidaddinámica hasta que cesa el stress. Esta conducta escaracterística de los fluidos tixotrópicos como elesputo. Con el paso del tiempo y de forma simultá-nea, la STB es capaz de «autoreorganizar» nuevasestructuras bioquímicas dinámicas, de relativa es-tabilidad y en ocasiones de gran complejidad mole-cular (comportamiento viscoelástico), que junto alproceso de deshidratación por evaporación al queconlleva la manipulación física de la muestra36,logra conseguir una ganancia de energía molecularigual o superior a la disipada por los cambios de lamatriz fibrilar en su comportamiento tixotrópico.En consecuencia, y bajo este análisis de la STB, sepone de manifiesto el carácter de fluido complejono newtoniano que la caracteriza físicamente ydonde la viscosidad aparente depende simultá-neamente de las variables reológicas dinámicasshear rate, tiempo y deformación cortante, T = í(G,t,A)3 ' .

AgradecimientoA la Srta. María Teresa Gordillo, ATS del Servicio de

Neumologia, por su inestimable colaboración en el de-sarrollo del trabajo.

Apéndice102829

Nomenclatura y unidades

T (Shear stress): Tensión cortante dinas/cm-2).G (Shear rate): gradiente de velocidad o veloci-

dad de deformación cortante (s-').qa Viscosidad aparente o dinámica. (Poises).V cm-s-1.X cm.

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Reología

Es la ciencia del flujo y la deformación. Estudialas propiedades mecánicas de los gases, líquidos,plásticos, sustancias asfálticas y materiales crista-linos.

Fluidos newtonianos

Se denominan fluidos newtonianos los quecumplen la ley de Newton de la viscosidad.

En ellos existe una relación de proporcionalidaddirecta entre T y (-̂ -) (fig. 9).

T = K (-̂ -) T Tensión cortante._ Gradientes de velocidad.K Constante de proporcionalidad

(viscosidad del fluido).

Fluidos no newtonianos

El capítulo del flujo no newtoniano constituyeuna parte fundamental de la ciencia reológica.

En los fluidos no newtonianos no existe una re-lación de proporcionalidad directa entre T y (-̂ )(fig. 9).

T = la '("I?) r}

^L'• viscosidad aparente que

puede expresarse en función de (-̂ -) o de T indistin-tamente.

* Cuando la r;a decrece al aumentar (-̂ -) el com-portamiento se denomina pseudoplástico(fig. 9).

* Cuando la Y}& aumenta al incrementar (-^r) elcomportamiento se denomina dilatante (fig. 9).

Fig. 9. Modelos newtoniano y no newloniano en estado estacionario.

Fluidos tixotrópicos y reopécticos

Se refieren estas definiciones a tipos de compor-tamiento de carácter no estacionario.

Los fluidos tixotrópicos se definen comoaquellos que presentan una disminución limitadade la r\s con el tiempo al aplicar respectivamente unesfuerzo cortante.

Fluidos viscoelásticos

Esta definición también se refiere a un tipo decomportamiento de carácter no estacionario. Losfluidos viscoelásticos se caracterizan por recobrarparcialmente la forma original al cesar el esfuerzocortante.

Definición reológica de la STB

La STB es un fluido biológico semisólido y hete-rogéneo con un comportamiento no newtonianocategóricamente complejo (categoría IV). En ellase superponen propiedades viscosas (categoría I),dependencia del tiempo (categoría II) y viscoelasti-cidad (categoría III).

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estudios reologicos del esputo con metodos capilares

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