Músculo cardíaco (inotropismo y lusitropismo) PDF

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Músculo cardíaco (contractilidad, lusitropismo e isotropismo) Vamos a hablar de 2 propiedades importantes de la función cardiaca, como el inotropismo y el lusitropismo. El corazón se comporta como un sincitio funcional, significa que, el corazón funciona como una sola unidad. El musculo cardiaco empieza a contraerse, de forma ordenada y sincrónica, a través de, todas las fibras y cardiomiocitos, generando una función contráctil ordenada. Los cardiomiocitos Unos con otros conectados Cuando empieza la orden de activación, es decir, de contracción, o de relajación; toda la actividad tiene que pasar a través de estas fibras musculares. El ion más importante para el fenómeno de contracción es el ion calcio. El calcio tiene que ingresar a través de la fibra cardiaca para permitir la unión de la actina con la miosina. En la representación podemos ver en la parte del fondo, una banda oscura o banda A, y a ambos extremos una banda clara o banda I (por histología), esto es lo que representaría prácticamente la sarcómera. Sobre esta imagen de banda clara y banda oscura, tenemos a la representación del RES (retículo sarcoplásmatico), donde va a ser almacenado el calcio hasta que se necesite para la función de contracción. El calcio va a entrar, a través, de los túbulos transversos hacia los cardiomiocitos, y cuando llega, el canal del calcio debe abrir para que el calcio ingrese al cardiomiocito. Al ingresar va a dirigirse a las cisternas terminales y de allí, hacia el retículo en donde se deposita. Este es el camino que sigue el calcio:

El calcio se acerca, a través, de los túbulos transversos y en donde estaban los canales del calcio, se van a abrir en determinado momento para que el calcio ingrese hacia la RES, primero lo hace a través de las cisternas terminales y luego avanza para que sea depositado en el retículo sarcoplásmatico.

Acá tenemos la representación de cómo va llegando el calcio hacia el túbulo y que a ese nivel vamos a tener los canales de calcio los cuales se abren para que el calcio ingrese y cuando ingres, van a dirigirse hacia el RES, donde, va a ser depositado hasta que sea necesaria su participación en la contracción.

Cuando el calcio es necesario para la unión de la actina y la miosina, el calcio va a salir de sus depósitos del RES y se va a dirigir hacia la actina y la miosina para interactuar con ellos y generar el fenómeno de la contracción.

De esta manera el calcio, finalmente, va a favorecer la actina con la miosina se unan, estableciendo el fenómeno de la activación del cardiomiocito, favoreciendo así el fenómeno de la contracción muscular.

Acoplamiento (excitación-contracción) Es el mecanismo por el cual el potencial de acción hace que las miofibrillas del musculo cardiaco se contraigan.

Hacia la derecha vamos a ver como la fibra cardiaca(cardiomiocito) se acorta en longitud y aumenta en grosor. Para que suceda esto en presencia de calcio, el cardiomiocito obedece las ordenes de espolarizacion (ordenes eléctricas), de tal forma que debe haber un acoplamiento entre la excitación del cardiomiocito, falsificando que se abran los canales del calcio, y el calcio que ingresa para después determinar el fenómeno de la contracción, debe haber un acoplamiento entre el potencial de acción, la orden eléctrica de excitación y la respuesta mecánica del musculo de contracción. INOTROPISMO Es la propiedad que tiene el musculo de poderse contraer, esta fuerza de contracción depende fundamentalmente que se haga en presencia de oxígeno porque somos un organismo aerobio (el corazón es un organismo aerobio). Para que se produzca la contractilidad nosotros necesitamos la presencia del ion calcio, la actina y la miosina, el ATP y que esto se haga en presencia de O2. ¿Quiénes son los que regulan la función cardiaca? Si bien, el corazón como los demás órganos están regulados y controlados por el sistema vegetativo o autonómico, el corazón tiene una propiedad que es características de ellas. Ellos tienen la ley de Frank Stirling, un mecanismo intrínseco que va a determinar la función de contracción. Ley de Frank Starling: Es la capacidad intrínseca del corazón de adaptarse a diferentes volúmenes de sangre que llenan al ventrículo. Dependiendo de la cantidad de sangre que llena al ventrículo, esta se va a contraer con más o menos fuerza (a menor llenado, menos fuerza; y a mayor llenado, mayor fuerza). Esta ley se puede representar como si fuera un elástico, si lo estiramos y lo soltamos por la propiedad de elasticidad, rápidamente vuelve a su posición inicial; y si lo estiramos más, el elástico volverá con mayor rapidez y fuerza, a su posición inicial. Eso mismo pasa en el musculo cardiaco cuando los ventrículos se van llenando de sangre; las fibras musculares, por su elasticidad, estas fibras van a volver a su posición inicial generando una función de bomba. Conforme se va llenando el ventrículo con más sangre, con mayor rapidez y con mayor fuerza va a bombear la sangre.

80ml

100ml

120ml

Acá podemos representar en el eje de las abscisas, el volumen de llenado de los ventrículos, y en las ordenadas, el volumen de eyección o sistólico. Si uno llena el ventrículo con 80 ml maso menos vamos a conseguir, producto de este estiramiento de las fibras ventriculares, que este ventrículo se contraiga y bombee 50 ml, generando un volumen residual de 30 ml. Si yo ahora lleno el ventrículo con 100ml, las fibras se van a estirar mas y lo que voy a conseguir una mayor fuerza y rapidez y vamos a bombear alrededor de 60 ml y vamos a tener un volumen residual de 40 ml. Pero si yo lleno el ventrículo con 120 ml, que es el parámetro de punto de vista fisiológico, vamos a conseguir que bombee 70 ml y que quede un volumen residual de 50 ml. Conforme hemos ido aumentando el volumen de llenado, el volumen de eyección ha ido aumentando, ósea, conforme vamos llenando mas el ventrículo vamos a conseguir, por esta elasticidad (ley de Frank Starling), que el corazón bombee con mayor cantidad. ¿Qué sucede si estiramos mucha una fibra cardiaca? Si la estiramos demasiado la fibra cardiaca, la actina y la miosina se puede romper o quebrar y no habrá fenómeno de contracción, así que, para evitar ese daño es que la función cardiaca no describe una recta ascendente e inexorable, sino que, describe una curva en donde va a llegar un momento en donde hay un límite. La ley de Frank Starling tienen un limite para no generar un daño dentro de la fibra cardiaca. Entonces lo que estamos haciendo es que si el ventrículo se llena con 120 ml vamos a conseguir que bombee 70 ml y que quede un volumen residual de 50 ml. Lo que estamos relacionando es para tener un determinado volumen sistólico es importante que haya un buen llenado ventricular, que hay un buen trabajo sistólico. La función sistólica depende, de entre otros factores, de un buen trabajo diastólico. Esta relación de trabajo sistólico con el trabajo diastólico es lo que llamamos, fracción de eyección. La fracción de eyección es lo que nosotros bombeamos o expulsamos 70 ml con relación al volumen de llenado, estamos hablando de 120 ml. Entonces la función cardiaca es lo que yo expulso versus lo que se llenó (70 ml entre 120 ml), la fracción de eyección normal es por encima de 55%. El corazón debe bombear de 55% a

más y podemos decir que es un corazón que funciona bien. El corazón va a bombear hasta aprox. 75% hasta 80%, en atletas puede llegar hasta un 85%. Gasto cardiaco: Es la cantidad de sangre que el corazón bombea, pero en unidad de tiempo; el volumen de eyección es lo que el ventrículo bombea en cada latido, el gasto cardiaco es la cantidad de sangre que el corazón bombea en una unidad de tiempo, en este caso en 1 minuto. El gasto cardiaco es que el corazón bombea 5 Litros en 1 minuto. Si eso lo queremos expresar en relación con la superficie corporal, a eso se le llama índice cardiaco que es igual a 3L por minuto por metro cuadrado de superficie. El corazón para poder cumplir su función de bomba y para poder bombear los 5 L de sangre en 1 minuto, lo primero que hemos dicho que debe quedar bien claro va a depender de cuanta sangre llegue al ventrículo a esto se le llamara PRE-CARGA. La precarga es la cantidad de sangre que llenara al ventrículo de manera simple, que en condiciones fisiológicas debe ser 120 ML. Como consecuencia de este llenado ventricular sabemos que participa la ley de Frank Starling, producto de la precarga o producto del llenado habrá una respuesta inotrópica, dependiendo de cómo se llene se va a generar una contractilidad, un inotropismo, que va a buscar lanzar la sangre hacia las arterias, pero recuerden que las arterias no van a ser tubos huecos vacíos, sino que, serán vasos sanguíneos que le generan una resistencia al libre pasaje de la sangre. La sangre no va a salir libremente, hay una fuerza que se opone a que la sangre avance, a través, de las arterias de mediano y pequeño calibre, a esto se le denomina la post- carga. La POST CARGA es la que esta determinando a que la sangre salga con cierta resistencia, entonces, ya tenemos los elementos que determinan el gasto cardiaco; por un lado, el volumen de llenado (precarga) que hace que las fibras se estiren y genere una respuesta inotrópica y cuando la sangre va a salir va a encontrar una resistencia que es la post-carga. Producto de estos tres elementos: pre-carga, inotropismo y post-carga, vamos a tener el gasto cardiaco. Entonces el gasto cardiaco va a tener 3 variables: precarga, inotropismo, post carga¿Qué es la precarga? Esta representado por la tensión que ejerce en las paredes de los ventrículos, el volumen que está llenándolos. Es la cantidad de sangre que va a llenar al ventrículo y va a distender sus paredes. ¿Qué es la postcarga? Es la fuerza que se opone a que la sangre salga del ventrículo. Y quienes son los que van a ejercer esa resistencia, esa fuerza que la sangre salga con cierta dificultad: Primero la resistencia periférica en las arterias de pequeño y mediano calibre, luego la impedancia de los grandes vasos y finalmente la tensión del ventrículo. De esos 3 elementos de la postcarga, que son todas las fuerzas que se oponen a que la sangre salga libremente a través de las arterias, prácticamente podemos decir que la post-carga fundamentalmente está dada, por la resistencia vascular periférica.

Al nivel de las grandes arterias vamos a tener como se mostró, la impedancia de los grandes vasos, pero, un factor más importante que la impedancia es la presencia vascular periférica que es la que ejerce los vasos de pequeño y mediano calibre. La sangre para poder avanzar a través de estos vasos encuentra una resistencia vascular periférica. Entonces tenemos estos 3 elementos que finalmente hacen que haya un volumen de sangre que sale del corazón depende de la precarga, de la fuerza inotrópica y de la postcarga. La precarga está en relación con la ley de Frank Starling como decíamos, a mayor llenado mayor respuesta de contractilidad y mayor volumen de eyección. Así como tenemos la ley de Frank Starling que está en relación con la precarga; la postcarga, que es la fuerza que se opone que la sangre avance, está en relación con la ley de Laplace. Mientras que la ley de Frank Starling es para la precarga, la ley de Laplace es para la postcarga.

El gasto cardiaco, los 5 L que el corazón bombea por unidad de tiempo que es 1 minuto, esta dado, por el producto del volumen de eyección del volumen sistólico del ventrículo que bombea en cada latido que sería de 70 ml en cada latido. En segundo lugar, de la frecuencia cardiaca que son de 70 latidos por minuto, y si lo multiplicamos 70 por 70 tenemos como

resultado 4900, prácticamente tenemos los 5 L de sangre que el corazón bombea durante 1 minuto.

El trabajo cardiaco se evalúa a través de la determinación del gasto cardiaco, de los 5L x minuto, pero hemos dicho que el gasto cardiaco es el volumen sistólico por frecuencia cardiaca. El volumen sistólico depende del llenado del ventrículo, de la fuerza contráctil que genera y de la resistencia a la eyección. El llenado del ventrículo es lo que llamamos precarga, la contractilidad es la fuerza inotrópica y la resistencia a la eyección es la postcarga. La precarga depende de cuanto volumen de sangre es el que tenemos en nuestro cuerpo, por otro lado, cuanto de este volumen retorna al corazón; mientras que, el inotropismo va a estar en relación al estado de la fibra (actina, miosina, ATP, oxígeno y calcio).

La postcarga, más bien se representa fundamentalmente por la resistencia vascular periférica. Entonces, el volumen sistólico, el volumen de eyección, el gasto cardiaco, el trabajo cardiaco finalmente va a depender de 2 momentos, de la sístole y la diástole. Antiguamente, la mas importante era la sístole; pero, ahora se ve que tan importante es, como es la sístole, la diástole.

Retorno venoso

Estado de la fibra

Resistencia vascular

Lusitropismo o lusotropismo Es la capacidad que tiene el corazón de relajarse. Si bien prácticamente se dice que el corazón trabaja en la sístole y descansa en la diástole por concepto general, no es tan cierto. En la diástole, el corazón descansa, pero aún sigue trabajando. Lógicamente gasta menos energía, pero gasta energía. En forma didáctica, se dice que en sístole se trabaja y en diástole es descansa, pero, realmente el corazón nunca deja de trabajar. Podrá gastar menos energía en el lusitropismo, pero, el corazón sigue funcionando. Hemos dicho que el calcio es necesario para que la actina y la miosina se unan, ahora cuando ya se va a producir la relajación, el calcio debe abandonar la actina con la miosina, este calcio abandona y puede seguir 2 caminos: regresa al retículo sarcoplasmático o de repente debe salir de la célula porque no se le necesita. Entonces, cuando el calcio trate de regresar al RES, lo va a hacer gastando energía; gastara menos energía, pero gasta energía.

Veamos que el calcio citoplasmático, para que sea recapturado por el retículo, esto tiene que hacerse usando una bomba calcio-ATPasa, hay gasto de energía, en menor cantidad, pero se gasta energía. También, el calcio puede salir del cardiomiocito, para eso utiliza un intercambiador sodio-calcio (va a salir el ion calcio e ingresa 3 iones sodio), en donde esta bomba está regulada por una proteína llamada el fosfolamban. La relajación o diástole hay gasto de energía, en menor cantidad, pero este corazón sigue trabajando. Entonces, la relajación o diástole, va a permitir que el calcio regrese a sus depósitos del RES o tenga que salir de la célula. El calcio había ingresado a través de sus canales del calcio, cuando se abre; este calcio que ingresa tiene que ir primero hacia el retículo sarcoplasmático (RES), cuando se le necesita para la contracción, ese calcio sale para permitir la unión de la actina y la miosina. Una vez que ya se produjo la contracción viene la relajación, y para eso, el calcio va a abandonar a la actina con la miosina y puede seguir 2 caminos: o regresa a la RES, para eso utiliza una bomba calcio-ATPasa (gasto bajo de energía), o tiene que abandonar el cardiomiocito a través de un intercambiador sodio-calcio, y de esa manera se produce la relajación del musculo cardiaco....