Dinamica Cardiaca (curva presion-volumen) PDF

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potencial de se propaga por los miocitos auriculares y los tractos especializados. El impulso no puede cruzar desde las a salvo a del nodo AV. Este nodo introduce un retraso en de que es esencial para que los puedan llenarse con sangre antes de que ocurra la y la curva de de un ilustra el trabajo de...

Description

DINÁMICA CARDÍACA el potencial de acción se propaga por los miocitos auriculares y los tractos y haces especializados. El impulso no puede cruzar desde las aurículas a los ventrículos salvo a través del nodo AV. Este nodo introduce un retraso en el tiempo de conducción que es esencial para que los ventrículos puedan acabar de llenarse con sangre antes de que ocurra la contracción y la eyección. La curva de presión-volumen de un ventrículo ilustra el trabajo de eyección del ventrículo

Segmento AB El punto A en la figura 22-9 representa el instante en el cual se abre la válvula mitral. En este punto el volumen del ventrículo izquierdo está en su valor mínimo y la presión del ventrículo está a un valor bastante bajo . El ventrículo empieza a llenarse pasivamente a medida que se abre la válvula mitral, ya que la presión auricular es mayor que la presión ventricular. Durante el intervalo AB la presión ventricular disminuye ligeramente. porque el músculo ventricular todavía está relajándose durante la diástole. Así pues, a pesar de la rápida entrada de sangre, la presión ventricular desciende a su valor más bajo en el ciclo cardíaco. Segmento BC Durante una segunda fase del llenado ventricular el volumen aumenta notablemente lo que se acompaña de un aumento bastante modesto de la presión. Segmento CD El punto C en la figura 22-9 representa el cierre de la válvula mitral. En este punto el llenado ventricular ha finalizado y la contracción isovolumétrica representada por la línea vertical CD está a punto de empezar. Segmento DE El punto D en la figura 22-9 representa la apertura de la válvula aórtica. Con la salida a la aorta abierta en este momento, el músculo

ventricular puede empezar a acortarse y expulsar sangre. Durante este período de eyección rápida el volumen ventricular disminuye. Segmento EF El punto E en la figura 22-9 representa el instante en el cual empieza a relajarse el músculo ventricular. Durante este período de eyección reducida la presión ventricular disminuye. No obstante, la sangre continúa abandonando el ventrículo y el volumen ventricular disminuye. El punto F representa el volumen y la presión telesistólicas. Obsérvese que el ventrículo no se encoge hasta un volumen de 0 al final de la sístole. En total, 120 − 50 = 70 ml de sangre han abandonado el ventrículo durante la sístole (es decir, entre los puntos D y F). Por tanto, el volumen sistólico es sustancialmente menor que el volumen ventricular máximo. Segmento FA El punto F en la figura 22-9 representa el cierre de la válvula aórtica. En este punto la eyección ha finalizado y está a punto de empezar la relajación isovolumétrica. Al final de la relajación isovolumétrica se abre la válvula mitral y el ciclo cardíaco empieza de nuevo con el llenado ventricular. • Fase 1, la fase de entrada de flujo que abarca a los segmentos AB y BC. • Fase 2, contracción isovolumétrica, que abarca al segmento CD. • Fase 3, la fase de salida de flujo, que abarca a los segmentos DE y EF. • Fase 4, relajación isovolumétrica, que abarca al segmento FA. Los segmentos CDEF representan la sístole, mientras que los segmentos FABC representan la diástole. DE LOS FILAMENTOS CONTRÁCTILES A UNA BOMBA REGULADA La entrada de Ca2+ extracelular desencadena la liberación de Ca2+ inducida por Ca2+ desde el retículo sarcoplásmico. En el miocito ventricular los potenciales de acción en miocitos adyacentes despolarizan a la célula diana a través de uniones en hendidura (v. pág. 483) y generan por tanto un potencial de acción. la despolarización de la membrana plasmática en los miocitos ventriculares invade los túbulos T y discurre radialmente a lo largo del eje largo del miocito. En el músculo cardíaco la entrada de Ca2+ a través del canal de Ca2+ de tipo L Cav1.2 (fig. 22-11, flecha roja n.° 1) es esencial para que aumente la [Ca2+]i en la proximidad de los RYR2 en el RS. Un subgrupo de canales Cav1.2 puede formar parte de las caveolas. Este Ca2+ procedente del exterior activa a un complejo de canales RYR adyacente, haciendo que liberen Ca2+ localmente hacia el citoplasma en lo que se denomina liberación de Ca2+ inducida por Ca2+ (LCIC. El mecanismo de LCIC es un sistema donde el flujo de entrada local de Ca2+ desde pequeños grupos de canales Cav de tipo L en la membrana plasmática

desencadena la liberación coordinada de Ca2+ desde depósitos de Ca2+ del RS de gran capacidad. En las células auriculares la activación de los canales Cav de tipo L inducida por la despolarización en la membrana plasmática desencadena la liberación de Ca2+ desde los canales RYR en el RS periférico (es decir, el más cercano a la membrana plasmática), desencadenando chispazos de Ca2+ bajo la superficie. Estos chispazos de Ca2+ periféricos activan a continuación una onda de LCIC que se propaga hacia dentro por la totalidad del entramado del RS central del miocito auricular. La fosforilación del fosfolamban y la troponina I acelera la relajación del músculo cardíaco El flujo de entrada de Ca2+ a través de los canales de Ca2+ de tipo L disminuye al ir desvaneciéndose la meseta de la fase 2 del potencial de acción cardíaco (v. fig. 21-4B, panel superior), lo que aminora la liberación de Ca2+ por el RS. Por sí misma, la detención de la entrada y la liberación de Ca2+ solo pueden evitar un incremento adicional en la [Ca2+]i. La relajación real de las proteínas contráctiles depende de cuatro procesos: 1) extrusión de Ca2+ hacia el líquido extracelular (LEC); 2) recaptación de Ca2+ desde el citoplasma por parte del RS; 3) captación de Ca2+ desde el citoplasma hacia la mitocondria, y 4) disociación del Ca2+ de la troponina C.

Extrusión de Ca2+ hacia el LEC El miocito expulsa algo de Ca2+ incluso durante la fase de meseta del potencial de acción. Cuando el potencial de la membrana vuelve a valores más negativos, la extrusión de Ca2+ (v. fig. 22-11, flecha verde n.° 1) gana la partida y disminuye la [Ca2+]i. la célula debe expulsar todo el Ca2+ que entra en el citoplasma desde el LEC a través de canales de Ca2+ de tipo L. Como en la mayoría de las células (v. pág. 126), esta extrusión del Ca2+ hacia el LEC ocurre por dos vías: 1) un intercambiador de Na-Ca sarcolémico (NCX1) que funciona a valores de [Ca2+]i relativamente altos, y 2) una bomba de Ca sarcolémica (subtipos cardíacos 1, 2 y 4 de la ATPasa de Ca de la membrana plasmática, o PMCA) que puede funcionar a valores más bajos de [Ca2+]i. Recaptación de Ca2+ por parte del RS Incluso durante la fase de meseta del potencial de acción, parte del Ca2+ que va acumulándose en el citoplasma es secuestrado en el RS (v. fig. 22-11, flecha verde n.° 2) por el subtipo cardíaco de la bomba de Ca del retículo endoplásmico y sarcoplásmico SERCA2a (v. pág. 118). El fosfolamban (PLN), N22-7 una proteína de membrana integral del RS con un solo segmento transmembrana, es un regulador importante de la SERCA2a. el PLN no fosforilado puede existir en forma de un homopentámero que puede funcionar en el RS como un canal iónico o bien como un regulador de los canales de Cl−. La disociación del pentámero permite que el dominio citoplásmico hidrófilo de los monómeros de PLN inhiba a SERCA2a. Sin embargo, la fosforilación del PLN por cualquiera de varias posibles cinasas mitiga la inhibición del PLN del SERCA2a, lo que permite que se acelere el secuestro de Ca2+. El efecto neto de la fosforilación es un aumento en el ritmo de la relajación del músculo cardíaco. Disociación del Ca2+ de la troponina C El Ca2+ se disocia de la troponina C a medida que disminuye la [Ca2+]i (v. fig. 22-11, flecha verde n.° 4; v. pág. 233), bloqueando las interacciones de actina y miosina y provocando relajación. Los agonistas β1-adrenérgicos aceleran la relajación al favorecer la fosforilación de la troponina I, lo que promueve a su vez la disociación del Ca2+ de la troponina C. La ley de Starling dice que una longitud de la fibra mayor (es decir, un volumen ventricular mayor) hace que el corazón aporte más energía mecánica La ley de Starling afirma que «la energía mecánica que se libera al pasar desde un estado de reposo a uno contraído depende del área de las “superficies químicamente activas”, es decir, de la longitud de las fibras». Por tanto, la longitud inicial de las fibras miocárdicas determina el trabajo realizado durante el ciclo cardíaco. Starling asumió que la longitud inicial de las fibras miocárdicas es proporcional al volumen telediastólico. Además, asumió que la tensión en las fibras miocárdicas es proporcional a la presión sistólica.

Por tanto, la curva de la sístole de Starling muestra que el corazón es capaz de generar más presión (es decir, de suministrar más sangre) cuando más se le aporta. La velocidad de acortamiento del músculo cardíaco disminuye cuando la contracción se produce frente a una fuerza opositora (o una presión) mayor o con una longitud muscular más corta (o un volumen menor) Las propiedades funcionales del músculo cardíaco, es decir, cuánta tensión puede desarrollar o con qué rapidez puede contraerse, dependen de muchos factores, pero en especial de dos propiedades intrínsecas del miocito cardíaco. Tanto la longitud inicial del sarcómero como el VTD son medidas de la precarga impuesta al músculo cardíaco inmediatamente antes de que expulse la sangre desde el ventrículo durante la sístole. Fuerza que deben vencer los miocitos que se contraen. Un índice conveniente de la fuerza opositora en el corazón que late es la presión arterial que se opone al flujo de salida de sangre desde el ventrículo. Tanto la fuerza opositora como la presión arterial son medidas de la poscarga que debe vencer el músculo ventricular cuando expulsa la sangre durante la sístole. En resumen, a una precarga concreta (es decir, subiendo por la curva negra de la fig. 22-13E) la velocidad de acortamiento para el músculo cardíaco se vuelve mayor con poscargas menores (es decir, presión de oposición). Por el contrario, a una poscarga concreta, esto es, comparando las curvas negra y roja para un valor de x común (v. fig. 22-13E, línea de puntos vertical), la velocidad de acortamiento para el músculo cardíaco se vuelve mayor con una precarga mayor (es decir, longitud del sarcómero). De este modo, un inotrópico positivo le permitirá al corazón alcanzar una velocidad concreta contra una carga mayor, o empujar una carga concreta con una velocidad mayor. Los incrementos de la frecuencia cardíaca promueven la tensión miocárdica Este fenómeno depende de un aumento del contenido y la liberación de Ca2+ desde el RS. Este aumento del contenido de Ca2+ en el RS tiene tres causas. En primer lugar, durante cada potencial de acción entra más Ca2+ a la célula a través de los canales de Ca2+ de tipo L Cav1.2 y el mayor número de potenciales de acción por minuto proporciona un período de entrada de Ca2+ agregado más largo a través de dichos canales. En segundo lugar, la despolarización durante la fase de meseta de un potencial de acción provoca que el intercambiador de Na-Ca NCX1 funcione en modo inverso, N21-2 permitiendo que entre Ca2+ a la célula. A frecuencias cardíacas más altas estas despolarizaciones ocurren más a menudo y se acompañan de un aumento en la [Na+ ]i, lo que acentúa la inversión del NCX1, y todo ello favorece la captación de Ca2+. En tercer lugar, el aumento de la frecuencia cardíaca estimula al SERCA2a, secuestrando de este modo en el RS el Ca2+ que entró en la célula por los dos primeros mecanismos. El mecanismo de esta

estimulación es que la elevación de la [Ca2+]i a través de la calmodulina (CaM) activa la CaM cinasa II, que da lugar a la fosforilación del PLN; la fosforilación del PLN potencia a su vez al SERCA2a. La contractilidad es un parámetro intrínseco del rendimiento cardíaco Dos calibradores de la contractilidad, en cierto modo mejores, son el ritmo de aumento de la presión durante la eyección (∆P/∆t) y la velocidad de eyección. Ambos se correlacionan bien con la velocidad de acortamiento en la figura 22-13E y F, y son guías sumamente sensibles del efecto de las intervenciones inotrópicas.

Efecto de los cambios en la precarga (es decir, longitud del sarcómero inicial) Una curva de presión y volumen ilustra bien el efecto del aumento de la precarga (es decir, del aumento del llenado o del VTD) sin modificar la contractilidad. Partiendo de la situación de control (v. fig. 22-14C, área púrpura), el aumento del VTD desplaza al segmento isovolumétrico hacia la derecha (segmento CD en la curva roja). Como el cambio de volumen a lo largo

del segmento DEF es mayor que para la situación de control, el volumen sistólico aumenta. Efecto de los cambios en la poscarga La curva de presiónvolumen también ilustra el efecto del aumento de la poscarga (es decir, el aumento en la presión aórtica). Partiendo de la situación de control (v. fig. 22-14D, área púrpura), un aumento en la presión aórtica desplaza el ángulo derecho superior de la curva

desde el punto D′ (curva púrpura) hasta D (curva roja), ya que el ventrículo no puede abrir la válvula aórtica hasta que la presión supera el valor de la presión aórtica. Durante la fase de eyección, asumiendo que no cambia la contractilidad (es decir, la pendiente de la RPVTS), el ventrículo expulsa necesariamente menos sangre hasta que el segmento DEF se cruza con la línea de RPVTS. Por tanto, un aumento en la poscarga (a una contractilidad constante) determina que la curva sea más baja y más estrecha, de modo que disminuye tanto el volumen sistólico como la fracción de eyección. Sin embargo, si aumentásemos la contractilidad (es decir, si aumentásemos la pendiente de la RPVTS) podríamos lograr que el volumen sistólico volviese a la normalidad. Los inotrópicos positivos aumentan la contractilidad cardíaca al incrementar la [Ca2+]i Los modificadores de la contractilidad pueden afectar a la dinámica de la contracción muscular cardíaca con independencia de la precarga y la poscarga. Estos factores tienen en común su capacidad de cambiar la [Ca2+]i. Cuando estos factores aumentan la contractilidad miocárdica reciben el nombre de inotrópicos positivos. Cuando disminuyen la contractilidad miocárdica reciben el nombre de inotrópicos negativos. Inotrópicos positivos Los factores que aumentan la contractilidad miocárdica incrementan la [Ca2+]i mediante la apertura de canales de Ca2+, la inhibición del intercambio de Na-Ca o la inhibición de la bomba de Ca, todo ello en la membrana plasmática. 1. Agonistas adrenérgicos. Las catecolaminas (p. ej., adrenalina, noradrenalina) actúan sobre los receptores adrenérgicos β1 para activar a la subunidad α de las proteínas G heterotrimérica de tipo Gs. Las subunidades αs activadas producen sus efectos por dos vías. En primer lugar, la αs eleva las concentraciones intracelulares de AMPc y estimula a la PKA . aumentar la contractilidad y acelerar la relajación. En segundo lugar, las αs pueden abrir directamente los canales de Ca2+ de tipo L en la membrana plasmática, lo que da lugar a un aumento del flujo de entrada de Ca2+ durante los potenciales de acción, un aumento de la [Ca2+]i y una mejoría de la contractilidad. 2. Glucósidos cardíacos. Los derivados digitálicos inhiben la bomba de Na-K en la membrana plasmática (v. pág. 117) y por tanto aumentan la [Na+ ]i. Cabría esperar que el aumento en la [Na+ ]i retardase al intercambiador de Na-Ca NCX1, que incrementase la [Ca2+]I en estado de equilibrio y que mejorase la contractilidad. 3. [Ca2+] extracelular alta. La elevación de la [Ca2+]e aumenta la [Ca2+]i de dos formas y por tanto mejora la contractilidad. En primer lugar, disminuye el intercambio de Na+ externo por Ca2+ interno. En segundo lugar, entra más Ca2+ a la célula miocárdica a través de canales de Ca2+ de tipo L durante el potencial de acción.

4. [Na+ ] extracelular bajo. La reducción del gradiente de Na+ disminuye la extrusión de Ca2+ a través del NCX1, elevando la [Ca2+]i y mejorando la contractilidad. 5. Aumento de la frecuencia cardíaca. Como ya señalamos al presentar el fenómeno en escalera (v. pág. 528), un aumento de la frecuencia cardíaca aumenta los depósitos de Ca2+ del RS y también aumenta el flujo de entrada de Ca2+ durante el potencial de acción. Inotrópicos negativos Los factores que disminuyen la contractilidad miocárdica reducen la [Ca2+]i. 1. Antagonistas de los canales del Ca2+. Los inhibidores de los canales del Ca2+ de tipo L disminuyen la entrada de Ca2+ durante la fase de meseta del potencial de acción cardíaco. Al disminuir la [Ca2+]i reducen la contractilidad. 2. [Ca2+] extracelular bajo. La disminución de la [Ca2+]e reduce la [Ca2+]i al aumentar la extrusión de Ca2+ a través del NCX1 y reduciendo la entrada de Ca2+ a través de los canales de Ca2+ de tipo L durante la fase de meseta del potencial de acción cardíaco. 3. [Na+ ] extracelular alto. La elevación de la [Na+ ]e aumenta la extrusión de Ca2+ a través del NCX1, disminuyendo por tanto la [Ca2+]i....