Fisiologia Cardiaca Miller

7/25/2019 Fisiologia Cardiaca Miller

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Lena S. Sun y Johanna C. Schwarzenberger

Fisiologa cardaca

I Puntos clave

1. El ciclo cardaco es la secuencia de fenm enos elctricos

y mecnicos que se producen durante un nico latido

cardaco.

2. El gasto cardaco est dete rm inado por la frecuencia

cardaca, la contractilidad miocrdica, as como por la

precarga y la poscarga.

3. La mayor parte de los miocardiocltos est formada por

miofibrillas, que son haces similares a bastones que

forman los elementos contrctiles del miocardiocito.

4. La unidad de traba jo bsica de la contra ccin es el

sarcmero.

5. Las uniones intercelulare s (GAP) son responsables del

acoplamiento elctrico y del transporte de pequeas

molculas entre las clulas.

6. Los potenciales de accin tienen cuatro fases en elcorazn.

7. El principal respons able del aco plam iento excitacin-

contraccin en el corazn es el calcio ubicuo segundo

mensajero.

8. Los receptores (3-adrenrgicos estimulan el cronotropismo,el inotropismo, el lusltropismo y el dromotropismo.

9. Las horm onas con accin cardaca se puede n sintetizar

y secretar en los mlocardlocitos, o pueden proceder de

otros tejidos y se r transportadas hasta el corazn.

10. Los reflejos cardacos son bucles reflejos de accin

rpida entre el corazn y el sistema nervioso central que

contribuyen a la regulacin de la funcin cardaca y al

man tenimiento de la homeostasis fisiolgica.

El concepto moderno de la circulacin y de que el corazn ese l generador de la mism a fue propuesto in ic ia lmente por Harveyen 1628. Desde aquella poca el camp o de la fisiologa cardacaha avanzado hasta incluir actualmente la fisiologa del corazncomo bomba, la biologa celular y molecular del miocardiocito,y la regulacin de la funcin cardaca por factores neurales yhumorales. Adems, hoy en da sabemos que la fisiologa delcorazn es nicamente un componente de la f i s io loga ca rd iovascular y circulatoria interrelacionada e integrada. Este captulo analiza tan slo la fisiologa del corazn. Comienza con lafisiologa del corazn intacto. La segunda parte del captulo secentra en la fisiologa cardaca celular. Finalmente, se analizan

b re vem en te lo s di ver so s fa ct ore s que re gu la n la fu n c i n cardaca.

La anatoma bsica del corazn est compuesta por dosaurculas y dos ventrculos que form an dos circulaciones separadas en serie. La circulacin pulmonar, un lecho vascular de bajaresistencia y elevada capacitancia, recibe el gasto cardaco del ladoderecho del corazn, y su funcin principal es el intercambiogaseoso bidireccional. El lado izqu ierdo del co razn env a su gastoa la circulacin sistmica. Su funcin es transportar oxgeno ynutrientes, y eliminar el CO2 y los metabolitos de los diversoslechos hsticos.

I Fisiologa del corazn intacto

Para conocer el rendimiento mecnico del corazn intacto esim portan te cono cer las fases del ciclo cardaco y los determina ntesde la funcin ventricular.

Ciclo cardaco

El ciclo cardaco es la secuencia de fenm enos elctricos y mecnicosque se produce durante el transcurso de un nico latido cardaco. Lafigura 6-1 ustra: 1) los fenmenos elctricos de un nico ciclo cardaco, representados por el electrocardiograma (ECG), y 2) los fenmen os m ecnicos de un nico ciclo cardaco, representados po r lospu lsos de pr es i n au ricu la r izq uierda y ve nt ri cu la r izqu ie rd a co rrelacionados en el tiempo con el flujo artico y el flujo ventricular'.

El ciclo cardaco com ienza con el inicio del latido cardaco.El automatismo y la ritmicidad son dos caractersticas intrnsecasde los tejidos marcapasos cardacos especializados. El ndulosinoau ricular (SA) es habitualm ente el marcapasos; es la estructu raque puede generar impulsos con la mayor frecuencia y es el marcapasos natural.

52010. Elsevier Espaa, S.L. Reservad os todo s los derechos 15 9


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160 Fisiologa y anestesia

38 n

I 32 -c

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20 J

Tie po (s)

Figu ra 6-1 Fenmenos elctricos y mecnicos durante un nico ciclo

cardiaco. Se muestran ias curvas de presin, ei flujo artico, ei volumen

ventricular, ei pulso venoso y ei electrocardiograma. (Tomado de Berne RM,

Levy MN: The cardiac pump.En Cardiovascular Piiysioiogy S. ed. St. Louis,

CVMosby, 2001, pgs. 55-82.)

Fen enos elctricos y electrocardiogra a

Los fenmenos elctricos del marcapasos y del sistema de conduccin especializado estn representados en el ECG en la superficiecorporal (v. tambin caps. 32 y 33). Son la consecuencia de lasdiferencias de potencial elctrico que genera el corazn en los

punto s de re gi st ro su pe rfi cia les. El p ot en ci al de ac cin qu e se in ic iaen el ndulo SA se propaga hacia ambas aurculas a travs de untejido de co nducc in especializado, y da lugar a la sstole (co ntraccin) auricular y a la onda P del ECG. En la unin entre los tabiques interauricular e interventricular el tejido de conduccin

auricular especializado converge en el ndulo auriculoventricular(AV), que est conectado distalmen te con el haz de H is. El nd uloAV es una zona de conduccin relativamente lenta, y en esta localizacin se suele producir un retraso entre la contraccin auriculary la contraccin ventricular. Se puede utilizar el intervalo PR paramedir el retraso entre la contraccin auricular y la ventricular anivel del ndu lo AV. Desde el haz de His distal el impulso elctricose propaga a travs de las grandes ramas derecha e izquierda delhaz y finalmente hacia las fibras del sistema de Purkinje, que sonlas ramas ms finas del sistema de conduccin especializado. Porltimo, las seales elctricas se transmiten desde el sistema dePurkinje hasta los miocardiocitos ventriculares individuales. La

pro pa ga cin de la de sp ol ar iz ac i n ha ci a el m io ca rd io ven tr ic ul arse manifiesta como el complejo QRS en el ECG. A la despolarizacin le sigue la repolarizacin ve ntricular y la aparicin de la on da T

en el ECG^.

Fen enos ecnicos

Los fenmenos mecnicos de un ciclo cardaco comienzan con elretorno de la sangre hacia las aurculas derecha e izquierda desdelas circulaciones sistmica y pulm onar, respectivamente. A medidaque se acumula sangre en las aurculas aumenta la presin auricular hasta que supera la presin en el interior del ventrculo, y seabre la vlvula AV. Al principio, la sangre fluye pasivamente hacialas cavidades ventriculares, y este flujo supone aproximadamenteel 75% del flenado ventricular totaP. El resto del flujo sanguneoest mediado por la contraccin auricular activa o sstole, lo quese conoce como golpe auricular. El inicio de la sstole auricularcoincide con la despolarizacin del ndulo sinusal y la onda P.Mientras se llenan los ventrculos, las vlvulas AV se desplazanhacia arriba y comienza la contraccin (sstole) ventricular con elcierre de las vlvulas tricspide y mitral, que corresponde al finalde la onda R en el ECG. La primera parte de la sstole ventricularse conoce como contraccin isovolmica o isomtrica. El impulsoelctrico atraviesa la regin AV y pasa por las ramas derecha eizquierda hacia las fibras de Purkinje. Esto da lugar a la contraccindel miocardio ventricular y a un aumento progresivo de la presinintraventricular. Cuando la presin intraventricular supera a la

pre si n en las ar te ri as p ulm onar y ao rta, se ab re n las v lv ulasp u lm o n ar y a rt ic a y se pr oduce la ey ec cin ve nt ri cu la r, qu e es lasegunda parte de la sstole ventricular.

La eyeccin ventricular se puede subdividir en la fase deeyeccin rpida y la fase de eyeccin reducida. Durante la fasede eyeccin rpida el flujo an tergrado es mximo, y se generan las

pr es io ne s m x im as en las ar te rias pulm onar y a rti ca . En la fase deeyeccin red ucida el flujo y la presin en las grandes arterias dism inuyen al avanzar la sstole. La presin en ambas cavidades ventriculares disminuye a medida que se expulsa la sangre desde elcorazn, y la distole ventricular comienza con el cierre de las vlvulas pulm onar y artica. El perodo inicial de la distole ventriculares la fase de relajacin isovolmica/isomtrica. Esta fase es simultnea a la repolarizacin del miocardio ventricular y corresponde alfinal de la ond a T en el ECG. La porcin final de la distole ventricular supone una disminucin rpida de la presin intraventricularhasta que disminuye por debajo de la presin de las aurculas


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Fisiologa cardaca 161

derecha e izquierda, mom ento en el cual se vuelven a abrir las vlvulas AV, se produce el llenado ventricular y se repite el ciclo.

Estructura y funcin ventriculares

Estructura ventricular

El orden arquitectnico especfico de los msculos cardacos constituye la base del funcionamiento del corazn como bomba. Laform a elipsoidea del ventrculo izquierdo (VI) se debe a la disposi

cin en capas laminares de fascculos espirales de msc ulos cardacos (fig. 6-2). La orientacin del h az m uscular es longitudinal en elmioc ardio subepicrdico y circunferencial en el segmento m edio, yde nuevo longitudinal en el miocard io subendo crdico. Debido a laform a elipsoidea del VI hay diferencias regionales del grosor parietal que dan lugar a las correspondientes variaciones del radio trans versal de la cavidad del VI. Estas diferencias regionales puedenservir para adaptarse a las condiciones de carga variables del VI"*.Adems, esta anatoma permite que el VI expulse sangre con unmovimiento en sacacorchos que comienza en la base y finaliza enla punta. La estructura arquitectnicam ente compleja del VI permiteas un acortamiento mximo de los miocitos, que da lugar a unaum ento del espesor parietal y a la generacin de fuerza duran te lasstole. Adems, la liberacin del VI torsionado puede constituir unmecan ismo de aspiracin para el llenado del VI d urante la distole.

La pared libre del VI y el tabique tienen u na arquitectura similar delos haces musculares. En consecuencia, el tabique se mueve haciaadentro d urante la sstole en un corazn no rmal. El espesor parietalregional es un ndice de rendimiento miocrdico de uso habitualque se puede evaluar clnicamente, por ejemplo mediante ecocar-diografa perioperatoria o resonancia magntica.

A diferencia del VI, que debe bom bear c ontra la circulacinsistmica de mayor presin, el ventrculo derecho (VD) bombeacontra un circuito de m ucha m enor presin en la circulacin pulmonar. En consecuencia, el espesor parietal es mucho menor en elVD. En contras te con la form a elipsoidea del VI, el VD tiene form asemilunar, como consecuencia de lo cual la mecnica de la contraccin del VD es ms compleja. La contraccin de los tractos deentrada y salida no es simultnea, y buena parte de la fuerza contrctil parece proceder de fuerzas interventriculares del tabiqueque se generan en el VI.

i

Fig ura 6-2 Fascculos musculares. (Tomado de Mareb EN:Human Anatomy &

Physiology, S. ed., San Francisco, Peason Benjamn Cummings, 2001, pg. 684.)

Una intrincada m atriz de fibras de colgeno forma u n andamiaje de apoyo p ara el corazn y los vasos adyacentes. Esta matrizofrece suficiente fuerza para resistir a la distensin por traccin.Las fibras de colgeno estn form adas principa lmen te por la gruesafibra de colgeno de tipo I, que establece enlaces cruzados con lafina fibra de colgeno de tipo III, el otro tipo princip al de colgeno^Mu y cerca de las fibras de colgeno hay fibras elsticas que co ntienen elastina y son responsables de la elasticidad del miocardio**.

Funcin sistlica

El corazn genera la fuerza impulsora para la distribucin de lasangre por todo el sistema cardiovascular para transp ortar nu trientes y elimina r los desechos metablicos. Dada la com plejidad de laanatoma del VD, la descripcin tradicional de la funcin sistlicase limita normalmente al VI. El rendimiento sistlico del corazndepende de las condiciones de carga y de la contractilidad. La

pre ca rg a y la po sc ar ga so n do s fa ctor es in te rd ep en di en te s ex tr n secos al corazn que gobiernan el rendimiento cardaco.

P r e c a r g a y p o s c a r g a

La precarga se define como la carga ventricular al final de la distole, antes del inicio de la contraccin. Existe una relacin hneal,descrita por primera vez por Starling, entre la longitud de los sar-cmero s y la fuerza m iocrdica (fig. 6-3). En la prc tica clnica seutilizan marcad ores indirectos del volum en del VI, como la presin

p u lm on ar en clav ad a y la pr es i n ve no sa ce nt ra l, par a es tim ar lapreca rga^. C on la in tr odu cc i n de la ec oca rd io gr af a tr an se so f gicase dispone de una medicin ms directa del volumen ventricular.

La poscarga se define como la carga sistlica que se impo neal VI despus del inicio de la contraccin. La distensibilidad articaes un determinante adicional de la poscarga'. La distensibilidadartica es la capacidad de la aorta de ceder paso a las fuerzas sis-tlicas que proceden del ventrculo. Las modificaciones de la paredartica (dilatacin o rigidez) pueden alterar la distensibihdadartica y, de esta forma, la poscarga. Co mo ejemplos de situaciones

pa to l gi ca s qu e al te ra n la po sc ar ga se pueden ci ta r la es ten os isartica y la hipertensin crnica. Ambas dificultan la eyeccinventricular, lo que aumenta la poscarga. La impedancia artica, opre si n ar tica di vi di da p o r el flu jo a rt ic o en ese in st an te , es unmtodo exacto para determinar la poscarga. Sin embargo, la medicin clnica de la imped ancia a rtica es invasiva. La ecocardiog rafa puede estimar la impedancia artica de forma no invasivamediante la determinacin del flujo sanguneo artico en elmomento de su mximo aumento. En la prctica clnica msgeneral, la medici n de la presin arterial sistlica es adecua da paratener una aproximacin de la poscarga, siempre que no haya estenosis artica.

Se puede pensar en la precarga y en la poscarga como latensin parietal que est presente al final de la distole y durantela eyeccin del VI, respectivamente. La tensin pa rietal es un concepto tfl porque incluye la precarga, la poscarga y la energanecesaria para generar la contraccin. La tensin parietal y la frecuencia cardaca probablemente sean los dos ndices ms importantes que explican las modificaciones de las necesidades mio-crdicas de oxgeno. La ley de Laplace afirma que la tensin parietal (ct)es el prod ucto de la presin (P) y el radio (R) dividido porel espesor parietal (h)^:

CT= P X R/2h

La forma elipsoidea del VI perm ite que haya la men or can tidad de tensin parietal, de mod o que cuando el ventrculo m odifique su forma de elipsoidea a esfrica aumente la tensin parietal.Utilizando el cociente del eje largo respecto al eje corto comomedida de la forma elipsoidea, una disminucin de este cocienteindicara una transicin desde elipsoidea a esfrica.


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200 n

I 100 HcoE

3

I- + +

h+4-

Actina

Curva de Franl


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Volu en telediastlico ventricular

(distensin iocrdica) -

Figu ra 6-5 Imagen que muestra una familia de curvas de Starling. Una

desviacin de la curva hacia la izquierda indica potenciacin del estado

inotrpico, mientras que una desviacin Inacia la derecina indica disminucin

del inotropismo. (De Opie LH: Ventricular function.En Tine Heart. Physiology

from Cell to Circulation, 4 ed. Filadelfia, Lippincott-Raven, 2004, pgs.

355-401.)

mulacin adrenrgica, los cambios del pH, la tem peratura y frm acos como la digital se encuentran entre los factores que modificanla contractilidad. La capacidad del VI de desarrollar y generarpre si n y de m an te ner la pr es i n para la ey ec cin de sa ng re es elestado inotrpico intrnseco del corazn.

En el msculo aislado, la velocidad mxima de contraccin,o Vmx, se define como la velocidad m xima de eyeccin con cargacero. La Vmx se obtiene representando la velocidad del acortamiento m uscular en el msculo papilar aislado con grados variables de fu erza . A un que es ta re la cin se pue de re plica r en m io ci to saislados, la Vmx no se puede med ir en u n corazn intacto porquees imposible la descarga completa. Para me dir la actividad contrctil intrnseca de un corazn intacto se han intentad o diversas estrategias, con xito variable. Los bucles de presin-volumen, aunquepr ec isan el ca te te ri sm o de l l ad o iz qu ie rd o de l co ra z n, so n ac tu al mente el mejor mtodo para determinar la contractil idad en uncorazn intacto (fig. 6-6). El bucle de presin-volumen es unam edida in directa de la relacin de Starling entre la fuerza (presin)y la longitud muscular (volumen). Clnicamente, el ndice no invasivo de la funcin co ntrctil ventricular m s utilizado es la fraccinde eyeccin, que se evala med iante ecocardiografa, angiografa oventriculografa isotpica.

Fraccin de eyeccin = (VTD VI-VTS VI)/VTD VL

donde VTSVI es el volumen telesistlico ventricular izquierdo.

T r a b a jo c a r d i a c o

El trabajo del corazn se puede dividir en trabajo interno y externo. El trabajo externo se consum e en expu lsar la sangre bajo presin,mientras que el trabajo interno se consume en el ventrculo paramodificar la forma del corazn y prepararlo para la eyeccin. Lafuerza interna contribuye a la ineficiencia del rendimiento delcorazn. La tensin parietal es directamen te proporcio nal al trabajointerno del corazn".

El trabajo externo, o trabajo sistlico, es el producto delvolum en sistlico (VS) y de la presin (P) que se genera dura nte laeyeccin del volum en sistlico.

Trabajo sistlico = VS x P o (VT DV I-VT SV I) x P

El trabajo externo y el trabajo intern o del corazn consu menO2. El significado clnico del trabajo sistlico se ilustra en el casode un VI poco drenado durante la circulacin extracorprea.Aunque el trabajo externo lo realiza la bomba giratoria durante lacirculacin extracorprea, sigue pudindose producir isquemiamioc rdica porq ue el escaso drenaje del VI crea tensin en la pareddel VI y aumenta el trabajo interno.

La eficiencia de la contraccin cardaca se estima con la

frmu la siguiente'^:

Eficiencia cardaca = trabajo externo/equivalenteenergtico del consumo de oxgeno

El movimiento en sacacorchos del corazn para la eyeccinde sangre es el ms favorable en trm inos de eficiencia del trabajosobre la base de la arquitectura de un VI normal (con los haces demsculo cardaco dispuestos de modo que haya una capa mediade orientacin circunferencial entre dos capas externas orientadaslongitudinalmente). En la insuficiencia cardaca la dilatacin ventricular reduce la eficiencia cardaca porque aumenta la tensinpar ie ta l, lo qu e a su ve z in cr em ent a el co ns um o de ox g en o".

F r e c u e n c i a c a r d a c a y r e l a c i n f u e r z a - f r e c u e n c i a

En el msculo cardaco aislado, un aumento de la frecuencia deestimulacin induce un aumento de la fuerza de contraccin. Estarelacin se denomina fenmeno de treppe (Treppesignifica escalera en alemn) o relacin fuerza-frecuencia'^ '^ La mxim a fuerzacontrctil se alcanza a 150-180 estmulos por m inuto en un mscu locardaco aislado con una longitud muscular fija. As, el aumentode la frecuencia aumenta el inotropismo de forma incremental,mientras que la estimulacin a m enor frecuencia reduce la fuerzacontrctil. Sin embargo, cuando la estimulacin se hace muy rpidala fuerza de contraccin disminuye. En el contexto clnico, losefectos inotrpicos positivos inducidos por la estimulacin pueden

Trabajo interno

Trabajo externo

Telesistlico

Relacin PV^'telesistlica (Es)

Apertura de laEyeccin ^ v lv u la artica

Contraccin

Relajacin

k

y t )' Aperturadela Vd Llenado'^ '

valvula itral

Telediastlico

Volunnen ventricular

Figura 6 -6 Bucle de presin-volumen. El punto a muestra el inicio de la

contraccin isovolmica. La vlvula artica se abre en el punto b, y despus

se produce la eyeccin de sangre (b->c). La vlvula mitral se abre en d, y se

produce llenado ventricular El trabajo externo est definido por a, b, c y d,

y el trabajo interno por e, d y c. El rea de la curva de presin-volumen es la

suma del trabajo externo e interno. (De Opie LH: Ventricular function. En The

Heart. Physiology from Cell to Circulation, 4. ed. Filadelfia, Lippincott-Raven,

2004, pgs. 355-401.1


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ser eficaces slo hasta una determinada frecuencia cardaca deacuerdo con la relacin fuerza-frecuencia. En el corazn insuficiente, la relacin fuerza-frecuencia pued e ser m ucho me nos eficazen la produccin de un efecto inotrpico positivo'^.

Funcin diastlca

La distole es la relajacin ventricular, y se prod uce en c uatro fasesdiferentes: 1) relajacin isovolmica, 2) fase de llenado rpido (esdecir, el llenado de la cavidad del VI a u na presin variable del VI),3) llenado lento o distasis y 4) llenado final por la sstole auricular.

La fase de relajacin isovolmica depende de la energa. Durantelas fases de relajacin au xotnica (fases 2-4) el llenado ventricu larse realiza contra presin. Incluye un perodo durante el cual elm iocardio es incapaz de gene rar fuerza, y tiene lugar el llenado dela cavidad ventricular. La fase de relajacin isovolmica no con tribu ye al llen ad o ve nt ricu la r. La m x im a ca ntidad de lle na do ven tr icular se produce en la segunda fase, mientras que la tercera faseaade nicam ente el 5% del volum en diastlico total, y la fase finalapor ta el 15% del volum en ventricu lar desde la sstole auricular.

Para evaluar la funcin diastlica se han elaborado diversosndices. El ndice que m s se utiliza para exam inar la fase de rela

ja ci n isov ol m ic a de la ss to le es ca lcul ar la ve lo cida d in st an t ne amxima de disminucin de la presin del VI (-dP/dt) o la constante de tiempo de la disminucin isovolmica de la presin delVI (x). Se ha utilizado el intervalo entre el cierre de la vlvula

artica y la apertura de la vlvula mitral, el tiempo de relajacinisovolmica, y la frecuencia mxima del adelgazamiento de la

p ar ed de l V I, d et er m in ad o m ed ia nt e ec oc ar diog ra fa, par a es tim arla funcin diastlica durante la relajacin auxotnica. Se puedeevaluar la distensibilidad ventricula r de acuerdo con las relaciones

pre si n- vol um en p ar a d et er m in ar la fu ncin d ura nte las fasesauxotnicas de la distole'^' .

En la func in diastlica influyen mu chos factores diferentes:carga de volumen sistlica, rigidez pasiva de la cavidad, retrocesoelstico del ventrculo, interaccin diastlica entre las dos cavidades ventriculares, propiedades auriculares y catecolaminas. Mientras que la disfuncin sistlica es la reduccin de la capacidad delcorazn de bombear, la disfuncin diastlica es la disminucin dela capacidad del corazn de llenarse. Actualmente se reconoceque la alteracin de la funcin diastlica es la causa predominantede la fisiopatologa de la insuficiencia cardaca congestiva'^.

Las interacciones ventriculares d urante la sstole y la distoleson mecanismos internos que actan como retroalimentacininterna para modular el volumen sistlico. La interaccin ventricular sistlica afecta al efecto del tabique interven tricular sobre lafuncin de ambos ventrculos. Dado que el tabique interventricularest vinculado anatmicamente a los dos ventrculos, forma partede la carga contra la que tiene que trabajar cada uno de los ventrculos. Por tanto, cualquier modificacin en un ventrculo tambinestar presente en el otro. En la interaccin ventricular diasthca,la dilatacin del VI o del VD influir sobre el llenado eficaz delventrculo contralateral y, de esta forma, mo dificar su funcin.

Gasto cardaco

250 i de

El gasto cardaco es la cantidad de sangre que bombea el coraznp or u nid ad de tiem po (Q ) y es t det e rm in ad o p o r cu at ro facto res :dos factores intrnsecos al corazn (frecuencia cardaca y contractilidad miocrdica) y dos factores extrnsecos al corazn pero queacoplan funcionalmente el corazn con la vasculatura (precarga y

po sc arga ).La frecuencia cardaca se define como el nmero de latidos

p or m in uto y dep en de pri nc ip al m en te de l si st em a ne rv io so au t nomo. Los aumentos de la frecuencia cardaca incrementan el

Figura 6-7 Ilustracin que muestra el principio de la determ inacin del gasto

cardiaco mediante la ecuacin de Ficl


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IVIezcla fibra (fig. 6-9). Las miofibras adyacentes estn conectadas porba nda s de co lge no . La m at ri z ex tr ac el u la r e s el p ro duc to sint t ic ode los fibroblastos y est form ada p or colgeno, que es el principaldeterminante de la rigidez del miocardio, y otras importantes

pro te n as de la m at ri z. U na de las pro te n as de la m at ri z, la elas-tina, es el principal componente de las fibras elsticas. stas sonen parte responsables de las propiedades elsticas del miocardio**.Otras protenas de la matriz incluyen las glucoprotenas o proteo-glucanos y las metaloprotenas de la matriz. Los proteoglucanosson protenas con cadenas de azcares cortos, e incluyen sulfato

de heparano, con droitina, fibronectina y laminina. Las metaloprotenas de la matriz son enzimas que degradan el colgeno y otraspro te n as ex tra ce lu la res. El e qu il ib rio en tr e la acu m ula cin de p ro tenas de la matriz extracelular mediante sntesis y su degradacinp o r las m et al opro te n as de la m at ri z co nt ribu ye a las pro pi ed ad esmecnicas y a la funcin del corazn**.

Estructura y funcin de los miocardiocitos

Figura 6 -8 Ilustracin que muestra el principio de la determ inacin del gasto

cardiaco con la tcnica de dilucin de marcadores. Este modelo asume que

no hay recirculacin. Se inyecta una cantidad conocida de un colorante (q) en

el punto A de una corriente que fluye con un flujo Q(ml/min). Se extrae una

muestra mixta del lquido que fluye ms all del punto B a una velocidad

constante a travs de un densitmetro. En una curva se representa el cambio

de la concentracin del colorante a lo largo del tiempo. El flujo se puede

medir dividiendo la cantidad de marcador inyectado en direccin proximal

por el rea bajo la curva de concentracin en direccin distal. (De Berne RM,

Levy MN: The cardiac pump. En Cardiovascular Physiology, S. ed. St. Louis,

CVMosby, 2001, pgs. 55-82.)

per ifr ic a de O2. El co nsu m o de O 2 es la ca nti da d de O 2 qu e lleg aa los capilares pulmonares desde los alveolos (q2). Como

qi + q2 = q3,

Q(Cap02) - I- q 2 = Q ( C v p 0 2 )

q2 = Q(Cvp02) - Q(Cap02)

q2 = Q(Cvp02) - Cap02Q = q2/(Cv p02 - Cap 02)

As, si se conoce la concentracin de O2en la arteria pulmonar (Cap02), la concentracin de O2en la vena pulmonar (Cvp02)y el consu mo de O2 (q2), se pued e dete rm inar el gasto cardaco.

La tcnica de dilucin de marcadores es otro mtodo que seusa para determinar el gasto cardaco, y tambin se basa en la leyde conservacin de la masa. Las dos tcnicas de dilucin de marcadores que se utilizan con ms frecuencia son los mtodos dedilucin de coloran tes y de termod ilucin. La figura 6-8 ilustra los

princ ip io s de l m t odo de d iluc i n de co lo ra nte s' .

I Fisiologa cardaca celular

Anatoma celular

Los miocardiocitos co ntrctiles individuales son clulas grandes deentre 20 |xm (m iocardiocitos auriculares) y 140 |Jim (miocardiocitosventriculares) de longitud. Aproximadamente el 50% del volumencelular de un miocardiocito contrctil est formado por miofibri-llas, y el resto son mitocondrias, ncleo, retculo sarcoplsmico

(RS) y citosol. La miofibrilla es un haz similar a un bastn queform a los elementos contrctiles del interior de los miocardiocitos.En cada elemento contrctil hay protenas contrctiles, protenasreguladoras y protenas estructurales. Las protenas contrctilessuponen en torno al 80% de las protenas miofibrilares, y el restoson p rotenas reguladoras y estructurale s''' . La unida d b sica decontraccin es el sarcmero, que se describir ms adelante.

El sarcolema, o membrana plasmtica externa, separa elespacio intracelular del extracelular. Rodea al miocardiocito y seinvagina hacia las miofibrillas a travs de una red tubular extensaconocida como tbulos transversos o tbulos T, y tambin form auniones intercelulares especializadas entre clulas'*'*.

Los tbulos transversos o tbulos T estn m uy prximos aun sistema intramembranario y al RS, que tiene una funcinimportante en el metabohsmo del calcio que es crtico para elacoplamiento excitacin-contraccin (AEC) del miocardiocito. ElRS se puede su bdividir en RS longitudinal (reticular) y el RS de lasuniones. El RS longitud inal participa en la captacin de calcio parael inicio de la relajacin. El RS de las uniones contiene grandescanales para la liberacin de calcio (receptores de rianodina) queliberan los depsitos de calcio del RS como respuesta a la en trada decalcio estimulada por la despolarizacin a travs de los canalesde calcio sarcolmicos. Los receptores de rianodina no slo son

A nivel celular, el corazn est formado por tres componentespr in ci pa le s: te jido m usc ula r ca rd a co (m io ca rd io ci to s con tr ct iles), tejido de condu ccin (clulas de conduccin ) y tejido conjun tivo extracelular. Un grupo de miocardiocitos con su red desoporte de tejido conjuntivo o matriz extracelular forma u na m io-

IVIiofibrillas

Fig ura 6-9 Organizacin de los miocardioc itos. El 50% del volumen del

miocardiocito est formado por miofibrillas; el resto son mitocondrias,

ncleo, retculo sarcoplsmico y citosol.


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Figu ra 6 -10 El sarcolema que envuelve los miocardioc itos se especializa mucho para form ar los discos intercalados, en los que los extremos de clulas

vecinas estn en contacto. Los discos intercalados estn formados por uniones intracelulares comunicantes y desmosomas puntuales y en banda.

canales de liberacin de calcio, sino que tambin forman las protenas de andamiaje que permiten el anclaje de muchas de las

princ ip al es pro te n as reg ula doras ^".Las mitocondrias se encuentran inm ediatamente debajo del

sarcolema, introducidas entre las miofibrillas en el interior de laclula. Contienen enzimas que favorecen la generacin de trifosfato de adeno sina (ATP), y son la central energtica de los miocardiocitos. Adems, las mitocondrias tambin pueden acumularcalcio y de esta forma contribuy en a la regulacin de la concen tracin citoslica de calcio. Casi toda la informacin gentica seencuentra en el ncleo, de localizacin central. El citosol es elm icroen torno lleno de lquido que hay en el interior del sarcolema,excluyendo los orgnulos y el aparato contrctil y las protenas.

Las clulas musculares cardacas contienen tres tipos deuniones intercelulares: uniones intercelulares comunicantes (gap

ju nc tion s) ,desmosom as puntuales, y desmosom as en banda (ofascia adherente) (fig. 6-10)''*'^'. Las uniones intracelulares comunicantes son responsables del acoplamiento elctrico y de la transferencia de molculas pequeas entre clulas, mientras que losdesmosomas ofrecen unin mecnica. Las zonas de adhesin formadas por los desmosomas puntuales anclan el citoesqueleto defilamentos interm edios de la clula; las zonas form adas p or la fasciaadherente anclan el aparato contrctil. Las uniones intercelularescomunicantes estn formadas por grupos de canales de la mem

bra n a pl as m t ic a qu e u nen di re ct am en te lo s co m par tim en to s cit o-p lsm ic os d e cl ulas ve cin as. Los ca na les de las u ni on es i nt erce lu la rescomunicantes estn formados p or conexinas, una familia de protenas conservadas con mltiples genes. La principal isoforma delas conexinas del corazn de m amferos es la conexina 43; tamb inse expresan otras conexinas, sobre todo las conexinas 40, 45 y 37,aunqu e en men ores cantidades^' '.

Los miocardiocitos de conduccin, o clulas de Purkinje,son clulas especializadas para la condu ccin de los potenciales deaccin propagados. Estas clulas tienen un contenido bajo de miofibrillas y un ncleo prominente, y contienen muchas unionesintracelulares comunicantes. Los miocardiocitos se pueden dividirdesde el punto de vista funcional en: 1) sistema de excitacin,2) sistema del AEC y 3) sistema contrctil.

Siste a de excitacin

El potencial de accin celular que se origina en el tejido de conduccin especializado se propaga a las clulas individuales, en las

que inicia los fenmenos intracelulares que dan lugar a la contraccin de la clula a travs del sistema de excitacin sarcolmico.

P o t e n c i a l d e a c c i n

Los flujos inicos a travs de las membranas plasmticas dan lugara despolarizacin (consecucin de un potencial de mem brana m enosnegativo) y repolarizacin (consecucin de un potencial de membra na m s ne ga tiv o) . E stn m ed ia do s p or p ro te n as de la m em bra nacon poros selectivos para determ inados iones. Com o estas protenasde los canales inicos abren y cierran los poros en respuesta a loscambios en el potencial de membrana, los canales estn activados

p or vol taje . Se ha ob se rv ad o qu e en el co ra z n cana les de sod io,po tas io , cal cio y clor ur o co nt ribu ye n al p ot en ci al de acc in .

Los tipos de potencial de accin del corazn se puedendividir en dos categoras: potenciales de accin de respues ta rpida,que se encuentran en el sistema de His-Purkinje y en los miocardiocitos auriculares y ventriculares, y potenciales de accin derespuesta lenta, que se encuen tran en las clulas marcapasos de losndulos SA y AV. La figura 6-11 muestra un trazado tpico de unpote nci al de ac cin de l sist em a de H is -P ur ki nj e' ^. El gra di en teelectroqumico del potasio a travs de la membrana plasmtica esel determinante del potencial de mem brana en reposo. Como consecuencia sobre todo de la entrada de Na^, el potencial de mem

bra n a se de sp olar iz a, lo qu e da lu ga r a u n as ce ns o m uy r p id o (fas e0). Cuando el potencial de membrana alcanza un nivel crtico, oumbral, durante la despolarizacin, el potencial de accin sepr op ag a. Al as ce ns o r pi do le sigu e un a re po la ri za ci n tr an si to ri a(fase 1). La fase 1 es un perod o de repolarizacin breve y limitadaque se debe principalmente a la activacin de una corriente transitoria d e salida de po tasio, i,o. La fase de mes eta (fase 2) se produ cep o r la en tr ad a n et a d e Ca^* a t ra v s d e lo s c an ales de ca lcio de ti po L,y por la salida de a travs de diversos canales de potasio: lacorriente rectificadora de entrada ik, el rectificador tardo iki, yla i,o. Se prod uce la repolarizaci n (fase 3) cuan do la salida de porlas tres corrientes de salida de potasio supera a la entrada de Ca^*,lo que devuelve la membrana a su potencial de reposo. Se producemuy poco flujo inico durante la distole (fase 4) en un potencialde accin de respuesta rpida.

Por el contrario, du rante la distole (fase 4), las clulas m arcapasos que tienen potenciales de accin de respuesta lenta tienencapacidad de despolarizacin diastlica espontnea y generan elritmo cardaco automtico. Las corrientes de marcapasos durante


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>E

(O'c2

y unatercera que es u na corriente catinica mixta, la If. Las dos c orrientesde salida son la corriente rectificadora tarda de potasio i^ y lacorriente rectificadora de entrada de potasio iki. En comparacincon el potencial de accin de respuesta rpida, la fase Oes muchomenos rpida, no hay fase 1, y la fase 2 es indistinguible de la fase 3en el potencial de accin de respuesta lenta^^.

Durante el potencial de accin cardaco, el movimiento deCa^* hacia el interior de la clula y el mo vimien to de Na^ fuera dela clula crean un desequilibrio inico. El intercambiador de Na^-Ca^* restaura el equilibrio inico celular mediante el transporteactivo de Ca^^ fuera de la clula contra un gradiente de c once ntracin, a la vez que introduce Na^ en la clula por un mecanismodependiente de energa.

Acopla iento excitacin-contraccin

El sarcolema, los tbulos transversos, el RS y los miofilamentos(fig. 6-12A)^ son estru cturas que p articipan en el AEC cardaco. El

pro ce so de l AEC co m ie nz a c on la de sp olar iz ac i n de la m em bra napl as m t ic a y la pro pa ga ci n de la ex ci tacin el c tr ica po r el sa rco-lema de los miocardiocitos. El calcio entra a travs de canales dela membrana plasmtica que estn concentrados en los tbulos T,y dicha entrad a activa la liberacin de calcio desde el RS, lo que asu vez estim ula la con tracci n miofibrilar^"*.

El ubicuo seg undo m ensajero calcio es el principa l actor delAEC cardaco (v. fig. 6-12B)^^. El reciclado del calcio en las estructuras que participan en el AEC inicia y finaliza la contraccin. Laactivacin del sistema contrctil dep ende de u n aum ento del calciocitoslico libre y de su posterio r uni n a las protenas con trctiles.

La entrada de calcio a travs de los canales de calcio de tipo Lactivados por voltaje (receptores dihidropiridnicos) produce un

peq ue o au m en to in ic ia l de l ca lcio in trac elul ar . El au m en to loca lde la concentracin de Ca^^ como consecuencia de la entrada deCa^* a travs de los cana les de calcio de tip o L activado s po r voltajeactiva los canales de liberacin de calcio (receptores de riano dina),induce una liberacin adicional de calcio desde las cisternas sub-sarcolmicas del RS y, de esta forma, da lugar a un gran aumentodel calcio intracelular. Sin embargo, el aum ento del calcio intracelular es transitorio en la medida en que el calcio es retirado por:

1) la captacin activa por la bom ba de calcio-ad enosina trifosfatasa(ATPasa) del RS, 2) la salida de calcio desde el citosol por el intercambiador de Na^-Ca^* y 3) la unin del calcio a protenas^^.

El RS constituye el armazn anatmico y es el principalorgnulo para el reciclado del calcio. Es la localizacin de los dep sitos de calcio intracelulares. La liberacin y recaptacin cclicas decalcio por el RS regulan la concentracin citoslica de calcio yacoplan la excitacin con la contraccin. La proximidad fsica delos canales de calcio de tipo L con los receptores de rianodina enla membrana del RS facilita la liberacin de calcio inducida porcalcio. La regin del pie del receptor de la rianodina es la parteque se extiende desde la membrana del RS hasta los tbulos T, enlos que estn localizados los canales de calcio de tipo

El RS tambin participa en la recaptacin de calcio que iniciala relajacin o finaliza la contracci n. La Ca^*-ATPasa sarcoplsm ica/

del retculo endoplsmico (SERCA) es la bomba dependiente deATP que bombea activamente la mayor parte del calcio de nuevohacia el RS despus de su liberacin. La SERCA constituye cerca del90% de todas las protenas del RS, y en reposo es inhibida por lafosfoprotena fosfolambano. El fosfolambano es un a p rotena de lamembrana del RS que es activa en la forma desfosforilada. La fosforilacin p or diversas cinasas como consecuencia de la estimulacin|3-adrenrgica o por otros es tmulos inactiva el fosfolam bano y liberasu accin inhibido ra sobre la SERCA. Se produce retroalimentacin

po si tiv a, qu e da lu ga r a u na fo sfor ila ci n ad ic io na l d el fosfol am ba noy a u na m ayor actividad de la SERCA. Posteriormente, la recaptacinactiva de calcio por la SERCA favorece la relajacin'*^^^.

Una vez captado por el RS, el calcio se almacena hasta quese libera en el ciclo siguiente. La calsecuestrina y la calreticulinason dos protenas de almacenamiento del RS. La calsecuestrina esuna protena de carga elevada que se localiza en el componente delas cisternas del RS cerca de los tbulos T. Como est cerca de loscanales de liberacin de calcio, el calcio almacenado se puededescargar rpidamente para su liberacin una vez que se han estimulado los canales de liberacin de calcio.

El calcio citoshco tambin se puede retirar por extrusin atravs de la bomba de calcio sarcolmica y por la actividad delintercambiador de sodio-calcio. La protena calmodulina es unim portan te sensor y regulado r del calcio intracelular'.

Siste a contrctilE l e m e n t o s c o n t r c t i l e s

La unidad de trabajo bsica de la contraccin es el sarcmero, quese define como la distancia en tre dos lneas Z cons ecutivas (Z es laabreviatura de la palabra alemana Zu ckun g, o contraccin), queunen en serie los sarcmeros. Cada sarcmero est formado poruna b anda A central que est separada por la mitad de un a banda Ide las lneas Z a ambos lados, porque la lnea Z divide en dos

partes igua les la b an da L E n la figu ra 6-1 3 se pu ed e ver u na re pre sentacin esquemtica'^. En cada sarcmero hay dos protenascontrctiles principales (v. la seccin siguiente) y una protena nocontrctil, la titina^^. Las dos protenas contrctiles son la actina,el filamento fino, y la miosina, el filamento grueso. Los filamentosde actina y de titin a estn anclados a la lnea Z, pero los filamentosde miosina no llegan realmente a las lneas Z. La titina, la tercera


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Espacio extracelular

interca biador

Figura 6-12 A, Diagrama que muestra los componentes del acoplam iento excitacin-contraccin cardiaco. Los depsitos de calcio se sealan en neg rita.

B, Se muestra el flujo de calcio extracelular (flechas A,SI, B2) e intracelular (flechas C, D, E, F, G).El grosor de las flechas indica la magnitud del flujo de calcio, y la

orientacin vertical describe su consumo de energia: las fechas hacia abajorepresentan un flujo pasivo de calcio, mientras que las flechas hacia arriba

representan el transporte de calcio dependie nte de energia. El calcio que entra en la clula desde el liquido e xtracelular a travs de los canales de calcio de tipo L

desencadena la liberacin de calcio desde el retculo sarcoplsmico (RS). Slo una pequea fraccin activa directamente a las protenas contrcties (Al). La

flechaSJ muestra el transpo rte activo de calcio hacia el liquido extracelular po r medio de la bomba ATPasa de la membrana plasmtica y del intercam biador de

Na*-Ca^*. El sodio que entra en la clula intercambiado con calcio (lnea de puntos)es sacado del citosol por la bomba de sodio. El RS regula la salida de calcio

desde las cisternas subsarcolmicas (flecha C)y la entrada de calcio fiada la red sarcotubular (flecha D). La flecha Grepresenta el calcio que difunde hacia el

interior del RS. La unin del calcio (flecha Ejy su disociacin (flecha F) de los puntos de unin al calcio de elevada afinidad de la troponina C activa e inhibe,

respectivamente, las interacciones de las protenas contrcties. La flecha Hmuestra el movimiento de calcio hacia el interior y el exterior de las mitocondrias para

amortiguar la concentracin citoslica de calcio. (De KatzAM: Calcium fluxes. En Physiology of the Heart, 3. ed. Flladela, Lippincott-Raven, 2001, pgs. 232-233.)

Sarc ero

relajado

Sarc ero

contrado

Figu ra 6-13 La unidad bsica de la contrac cin es el sarcmero. La imagen

muestra un sarcmero contraido y otro relajado. Las lineas Z estn localizadas

en los extremos del sarcmero. La banda A es la zona de superposicin entre

los filamentos de miosina y los de actina. La banda I est situada a ambos

lados de la banda A y contene nicam ente filamen tos de actina. La zona H

est localizada en el centro de la banda A, y slo hay miosina.

pr o te n a fi lam en to sa , an cla el fi lam en to gr ue so de m io sin a a lalnea Z. Las lneas Z de los dos extremos del sarcmero se aproximan durante la contraccin, a medida que las cabezas de los filamentos gruesos de miosina interactan con los filamentos deactin a y se desliz an u nos sobre otros^ ' *.

La miocardiopata hipertrfica familiar es una enfermedadsarcolmica con herencia dominante autosmica^ que es la causams frecuente de muerte sbita en personas por lo dems sanas.Sus caractersticas clnicas son hipertrofia d el VI y desorganizacinde los miocitos/miofibrillas. Se ha identificado que mutaciones deal menos ocho genes diferentes que codifican protenas del sarcmero son la base molecular de este trastorno. Estos genes son losde la cadena pesada de la miosina p-cardaca, la tropon ina T (TnT)cardaca, la a-tropomiosina, la protena C de unin a la miosina cardaca, la cadena ligera de la m iosina esencial o regulado ra, latropo nina cardaca I (Tnl), la actina ct-cardaca, y la titina^.

P r o t e n a s c o n t r c t i l e s

El aparato contrctil del miocardiocito est formado por protenascon trctiles y reguladoras'*' '. La actina, que es un filame nto fino.


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y la miosina, que es un filamento grueso, son las dos principalespro te n as co nt r ct ile s. La ac tina co nt ie ne do s ca de na s he lic oid ale s.La tropomiosina, una protena reguladora ct-helicoidal de doblehebra, se enrosca alrededor de la matriz de la actina y forma elesqueleto del filamento fino de actina. El filamento grueso demiosina est formado po r 300 molculas de miosina. Cada molcula de miosina tiene dos dominios funcionales: el cuerpo o filam ento y la cabeza bilobular de la miosina. La cabeza de la miosinaest formada por una cadena pesada y dos cadenas ligeras. Lacadena pesad a de la cabeza tiene dos dom inios: el may or interacta

con la actina en la hendidura de la actina y tiene un bolsillo deunin al ATP en el que est localizada la miosina ATPasa, y elm eno r es flexible y est unido a las dos cadenas ligeras. El complejodel heterotrmero de la troponina reguladora se encuentra a intervalos regulares a lo largo de la tropomiosina. Las troponinas hete-rotrimricas estn formadas p or trop onina C (TnC), el receptor deCa *; Tnl, un inhibid or de la interaccin actina-m iosina, y TnT, queune el complejo de la tropon ina a la tropomiosina. La tropom odu-

lina es otra protena reguladora que se localiza en el extremo delfilamento fino de actina y recubre el extremo para evitar cualquierelongacin excesiva del filamento fino^^'^*.

C o n t r a c c i n y r e l a j a c i n d e l o s m i o c i t o s

En reposo no se produce ciclado de los puentes cruzados ni generacin de fuerza porque las cabezas de miosina estn bloqueadasy se impide su reaccin fsica con el filamento fino, o estn unidastan slo dbilmente a la actina (fig. 6 - 1 4 ) El ciclado de los puentescruzados se inicia tras la uni n del calcio a la TnC, lo que aum enta

la interaccin TnC-Tnl y reduce la interaccin inhibidora Tnl-actina. Estos fenmenos que se producen por la unin del Ca^^ ala TnC dan lugar a cambios conformacionales de la tropomiosinay permiten la unin de la cabeza de la miosina a la actina. La formacin de puentes cruzados supone la separacin de la cabeza demiosina de la actina y la nueva unin de la miosina a otra actinatras la hidrlisis del ATP por la miosina ATPasa. La unin del ATPal bolsillo nucleotdico de la cabeza de la miosina da lugar a la

i

B Cabeza y cuello de la miosina

Hendidura para)n

Figura 6-14 Molculas del sistema

contrctil. TnC, Tnl, TnT, troponina C, I, T.

/De Op/e LH: Myocardial contraction

and relaxation.En Tine Heart.

Physiology from Cell to Circulation,

3. ed. Filadeia, Lippincott-Raven,

1998, pgs. 209-231.)

Bolsillo parael ATP yactividadATPsica

C Filamento fino

Distole

TnT

Sstole

Desinhibicin Tropomiosina

D Troponina I y T


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activaci n de la m iosin a ATPasa^' *, la hidrlis is del ATP, y ca mbio sde la configuracin de la cabeza de la miosina, fenmenos quefacilitan la unin de la cabeza de la miosina a la actina y la generacin de un golpe de potencia de la cabeza de la miosina. Deacuerdo con este modelo, es evidente que la velocidad del cicladode los puentes cruzados depende de la actividad de la miosinaATPasa^'. La inactivacin del ciclado de los puentes cruzados seinicia en gran medida por la disminucin del calcio citoslico.

La relajacin de los miocitos es un proceso que requiereenerga, porque la restauracin del calcio citoslico hasta las con

centraciones de reposo precisa el consu mo de ATP. La dism inucindel calcio citoslico se produce mediante la recaptacin activa decalcio hacia el RS por la SERCA, y por la salida de calcio por elintercam biador de Na^-Ca^^. Esta actividad da lugar a la liberacinde la uni n del a la TnC y a la separacin del puente cruzadomios ina-actina. La relajacin de los miocitos depen de de la cinticadel ciclado de los p uentes cruzados, la afinidad del Ca^* po r la TnC,y la actividad de los mecanismos de recaptacin del calcio. Larelajacin es potenciada por el aumento de la cintica del cicladode los puentes cruzados, la dism inucin de la afinidad del Ca^* porla TnC, y el aumento de la actividad de los mecanismos de recaptacin del calcio^^.

La titina es una protena filiforme gigante que acta comotercer filamento del sarcmero. Una nica molcula de titina abarcala mitad del sarcmero. Estructuralmente, la titina est formada p or

un segmento de anclaje no extensible y un segmento elstico extensible. Sus dos principales fun ciones s on el ensam blado y la elasticidadmusculares. La titina es el principal determinante de las propiedades

pasiva s de l m io ca rd io a un vo lu m en ve nt ri cu la r bajo^ .La relacin de Frank-Starling afirma que el aumento del

volumen telediastlico da lugar a un aumento de la funcin sist-lica^'^'. Al nivel celular, el principal componente de la relacin deFrank-Starling es una modificacin de la sensibilidad al Ca^^dependiente de la longitud^^'^^. Se han propuesto varios posiblesmecanismos para esta modificacin de la sensibilidad al Ca^*,como: 1) sensibilidad al Ca^^ en funcin del espaciado en la rejillade los miofilamentos, 2) s ensibilidad al Ca^^ debido a la coo peracin positiva en la unin de los enlaces cruzados con la actina y3) dependencia de la sensibilidad del Ca^* de la tensin que seejerce sobre la pr otena elstica titina^'' .

P r o t e n a s d e l c i t o e s q u e l e t o

El citoesqueleto es el armazn proteico del interior del citoplasmaque une, ancla o fija los componentes estructurales en el interiorde la clula'^''*. Los microfilamentos (filamentos de actina), losmicrotbulos y los filamentos intermedios son tres clases de protenas del citoesqueleto que se encuentran en el citoplasma. Laspro te n as de los m icro fi la m en to s so n fi lam en to s de ac tin a, sa rco-mrico s o corticales, dependien do de su localizacin. Los filamentos de actina sarcom ricos son los filamentos finos de la maquin ariacontrctil que ya se han descrito en prrafos anteriores. Los filamentos de actina corticales se encuentran debajo de la mem branapl as m t ic a en la su pe rf ic ie ce lu la r y es t n unid os a ot ra s dive rsaspro te n as de lo s m icro fi la m en to s, co m o la di st ro fin a, la v in cu linay la anquirina. Los microtbulos se ensamblan mediante la polimerizac in de los dmeros oi y p de la tubulina. Tienen un a funcinimportante en el transporte intracelular y la divisin celular^. Launin de los extremos de los microtbulos a las estructuras celulares hace que los microtbulos se expandan y se contraigan,tirando y empujando estas estructuras por toda la clula. Los filamentos intermedios son relativamente insolubles. Se ha demostrado que son importantes para la funcin y el comportamientonormales de las mitocondrias. El fi lamento intermedio de desminade los miocardiocitos conecta el ncleo con la mem brana plasmtica y es importante para la transmisin de la tensin y la sobre

carga de la fuerza contrctil entre las clulas^. El citoesqueletoconstituye la organizacin de microentornos dentro de la clula

p ar a la ac tivida d y la in te ra cc i n en zim as /p ro te n as .Mientras que la miocardiopata hipertrfica familiar es una

enfermedad sarcomrica gentica, la miocardiopata dilatada familiar (MCDF) es una enfermedad de las protenas del citoesqueleto.La base gentica de la MCD F incluye dos genes para la MC DF ligadaal X (distrofina, G4.5) y cuatro genes para la forma dominanteautosmica (actina, desmina, lamin a A/C, 8-sarcoglucano)'^.

I Control de la funcin cardaca

Regulacin neural de la funcin cardiaca

Las dos ramas del sistema nervioso autnomo envan aferenciascontrapuestas para regular la funcin cardaca*. El neurotrans misordel sistema nervioso simptico es la noradrenalina, que tiene efectoscronotrpico (frecuencia cardaca), inotrpico (contractiUdad) ylusitrpico (relajacin) positivos. El sistema nervioso parasimpticotiene un efecto inhibidor ms directo en las aurculas y tiene unefecto modulador negativo en los ventrculos. El neurotransmisordel sistema nervioso parasimptico es la acetcolina. La noradren alina y la acetcolina se unen a receptores acoplados a protenas G

con siete dominios transmembranarios para transducir sus sealesintracelulares y ejercer sus respuestas funcionales (fig. 6-15)". Enreposo, el corazn tiene u n nivel tnico de descarga de los nervioscardacos parasimpticos y una actividad simptica escasa o nula.Por tanto, la principal influencia sobre el corazn en repo so es para-simptica. Sin embargo, durante el ejercicio o la sobrecarga lainfluencia neural sim ptica adquiere gran impo rtancia.

La inervacin parasimp tica del corazn est mediada p orel nervio vago. El tejido supraventricular recibe una inervacinvagal mucho mayor que los ventrculos. Los principales neuro-efectores parasimpticos son los receptores muscarnicos delcora zn ''*\ La activacin d e los receptores mu scar nico s redu ce laactividad del marcapasos, ralentiza la conduccin AV, reducedirectam ente la fuerza contrctil auricular y ejerce una mo dulacininhibidora de la fuerza contrctil ventricular. Se ha clonado untotal de cinco receptores muscarnicos'*'*. Los receptores Mj son elsubtipo predom inante que se encuentra en el corazn de los mam feros. En la circulacin coronaria se han identificado receptoresM3. Adems, se ha descrito que en el corazn tambin hay receptores distintos a Mj. En general, para la transduccin de sealesintracelulares los receptores Mi, M, y M5se acoplan a la protenaGq/11 y activan al sistem a de la fosfolipasa C-diacilglice rol-fosfatode inositol. Por otro lado, los receptores M2 y M4 se acoplan a la

p ro te n a G sens ib le a la to xi na de B. pe rtu ssi s G/ para inhibir laadenihl ciclasa. Los receptores M2se pueden acoplar a determinados canales de y m odu lar la actividad de los canales de calcio,la corriente t la fosfolipasa A2, la fosfolipasa D y tirosincinasas.

Receptor

Protena G

Efector

Figura 6-15 Esquema general de un recepto r acoplado a una proteina G

forma do p or el receptor, la proteina G heterothm rica y la unidad efectora.

(Reproducida con autorizacin de Bers DM: Cardiac excitation-contraction

coupling. Nature 415:198-205, 2002. Copyright MacMillan Magazines Ltd.)


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Receptores

adrenrgicos a.

r1A

iGq/i,

iPLC-P

1B

IG q /

1PLC-p

ID

IGi

iPLG-p

__I

tDAG/IPs, PKG, MAPK

Receptores

adrenrgicos

2A

iGi

iAC

Receptores

adrenrgicos U j

2B

iGi

iAC

AlVIPc/PKA

120

iGi

iAC

Receptores

adrenrgicos p

-------

Pi

iGs

iAC/iCA

ItAMPc/PKA

P2

iGs/Gi

iAC/iCA

P3

iGs/Gi

iAC

1tAiVIPc/PKA

AI IP

c

PKA MAPK

Figu ra 6 -16 Cadenas de transducci n de seales de los receptores adrenrgicos en las que estn implicadas protenas G y efectores (AC, adenilil ciclasa;

caL, corrie nte de calcio d e tipo L; PLC-p, fosfollp asa p) en el corazn. Las seales intrac elula res son DAG (diacilgllc erol), IP3 (1,4,5-trlfosfato de Inositol), PKC

(proteincinasa C), AMPc (monofosfato cclico de adenosina), PKA (proteincinasa A) y MAPK (proteincinasa activada por mitgenos).

Al contrario de la inervacin vagal, la inervacin simpticadel corazn es ms p redom inante en el ventrculo que en la aurcula. La noradrenalina liberada desde las terminaciones nerviosassimpticas estimula los receptores adrenrgicos (RA) localizadosen el corazn. Las dos clases principales de RA son a y (3, que sonreceptores acoplados a protenas G que transducen sus sealesintracelulares po r medio de cadenas especficas de transd uccin deseales (fig. 6-16).

Los RA p se pueden subdividir en subpoblaciones de receptores Pi, P2y Aunque el corazn de la mayora de los m am feros contiene RA Pi y RA P2, tamb in se han enco ntrado RA p , enel tejido ventricular de m uchos mamferos. La contribucin relativade cada subtipo de RA p a la modulacin de la funcin cardacavara segn las especies. En los seres humanos los RA Pi son elsubtipo pred om inante en las aurculas y los ventrculos, aunque hayuna p roporcin importante de RA P2 en las aurculas y aproximadame nte el 20% de los RA P2 se encuentra en el VL Se sabe muchomenos de los RA p,, aunque se ha documentado su existencia en elventrculo hum ano. A pesar de que la poblacin de RA Pi es mayorque la poblacin de RA P2, el efecto cardioestimulante no es pro

por ci on al a las de ns id ad es re lat iva s de estas do s su bp ob lacion es , loque en gran medida se puede atribuir al acoplamiento ms intensode los RA P2que de los RA Pi a la va de transduccin de sealesdel monofosfato cclico de adenosina (AMPc). Tanto los RA Picomo los RA P2activan una va en la que participan la protena Gestimuladora (Gs), la activacin de la adenilil ciclasa, la acum ulacinde AMPc, la estimulacin de la proteincinasa A dependiente deAMPc, y la fosforilacin de imp ortantes protenas dianas, como loscanales de calcio de tipo L, el fosfolambano y la TnL

Aunque tradicionalmente se ha pensado que tanto los RA Picomo los RA P2estn acoplados a la va de la G^-AMPc, datos experimentales ms recientes han ind icado que los RA P2 tambin seacoplan a la protena G inhibidora G para activar vas de transd uccin de seales no depend ientes de AMPc. Adems, los RA P2 se

pued en acop la r a v as in de pe nd ie nt es de la p ro te n a G par a m odu la rla funcin cardaca. La estimulacin de los RA p aumenta tanto lacontraccin co mo la relajacin, como se resume en la figura 6-17.

Las dos subpoblaciones principales de RA a so n cti y a 2. LosRA cti y los RA a.2se pueden subdividir en d iferentes subtipos. Los

RA tti son receptores acoplados a protena G e incluyen los subtipos aiA, ctiB y aiD. Lo s su bt ip os de lo s RA cti so n pr oduct os degenes diferentes y difieren en cuanto a estructura, acoplamientocon la protena G, distribucin en los tejidos, transduccin deseales, regulacin y funcin. Tanto los RA ctiA como los RA ibmedian respuestas inotrpicas positivas. Sin embargo, se cree queel efecto inotrpico positivo mediado por los RA cti tiene pocaimportancia en el corazn. Los RA ai estn acoplados a la fosfoli-pas a C, l a fosfol ipas a D y la fo sfol ip asa A 2; a um en ta n el Ga^* in tr a-celular y la sensibihdad de las miofibrillas al Ga^^.

La hipertrofia cardaca est mediada principalmente po r RALa respuesta hipertrfica cardaca a los agonistas de los

RA Ol supone la activacin de la proteincina sa G y la proteincinas aactivada por mitgenos mediante mecanismos de transduccinque son m ediados por la protena G,. Se han reconocido tres subtip os d e RA 2: tt2A, a 2By 012c. En el cora zn de los m am fer os, losRA 0 .2 de la aurcula participan en la inhibicin presinptica de laliberacin de n oradren alina. Se piensa que estos RA 012 proximalesa la uni n s inptica perten ecen al subtipo ct2c.

La regulacin neural de la funcin cardaca supone unainteraccin compleja entre las diferentes clases y subpoblacionesde receptores adrenrgicos y sus vas de transduccin de seales.La teraputica dirigida en medicina cardiovascular incluir la aplicacin clnica y la manipulacin de nuestro conocimiento bsicode la farmacologa de los receptores adrenrgicos.

Hormonas que afectan a la funcin cardaca

Muchas hormonas tienen acciones directas e indirectas sobre elcorazn (tabla 6-1). Las hormonas con acciones directas puedenser sintetizadas y secretadas por los miocardiocitos o pueden ser

pro duc id as p o r o tros te jido s y tr an sport ad as has ta el co ra z n.Actan sobre receptores especficos que se expresan en los mioca rdiocitos. La inmensa mayora de estos receptores hormonales sonreceptores de la mem brana plasmtica que estn acoplados a protenas G (RAPG). Los receptores que no pertenecen a la clase delos RAPG incluyen los receptores de los pptidos na triurticos, queson receptores acoplados a la guanilil ciclasa, y los receptores de


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Agonista p-adrenrgico Ca2+

Patrn de contraccin

Figura 6-17 Ei sistema de transduccin de seales del receptor adrenrgico pda iugar a un aumento de la velocidad y la fuerza de la contraccin y a un

aumento de la relajacin. ADP, difosfato de adenoslna; AMPc, monofosfato

cclico de adenoslna; ATP, trifosfato de adenoslna; GTP, trifosfato de guanosina;

PL, fosfolipasa; RS, retculo sarcoplsmico; SL, sarcolema; Tnl, troponina I.

(De Opie LH: Receptors and signal transduction. En The Heart. Physiology

from Cell to Circulation, 3. ed. Filadeliia, Lippincott-Raven, 1998, pg. 195.)

glucocorticoides/mineralcorticoides, que se unen a los andrgenos yla aldosterona, y son los factores de transcripcin nucleares condedos de cinc. Las hormonas pueden tener actividad en la fisiologacardaca norm al o ten er actividad nicamente en condiciones fisio-

pa to lg ica s, o bi en te ne r ac tiv idad en am ba s sit uacio nes. La m ay orpar te de l co no cim ie nto q ue se h a a lca nz ad o e n la lt im a d c ad a sob rela accin de las hormon as en el corazn se ha obtenido de las mod ificaciones endocrinas asociadas a la insuficiencia cardaca crnica.

Las hormonas cardacas son polipptidos secretados por lostejidos cardacos hacia la circulacin en el corazn normal. Los

p pt id os nat riurti cos^''^^, la al do st er on a y la adreno med ulina^ '*son horm onas secretadas po r los miocardiocitos. La angiotensina II,que es la hormona efectora del sistema de renina-angiotensina,tambin es produ cida po r los miocardiocitos . El sistema derenina-angiotensina es uno de los reguladores ms importantes dela fisiologa cardiovascular. Es un modulador fundamental del crecimiento y la funcin cardacos. La angiotensina II estimula dossubtipos de receptores diferentes, ATi y ATj, que estn presentes enel corazn. Los receptores ATi son el subtipo predom inante q ue seexpresa en el corazn humano adulto normal. La estimulacin delos receptores ATi induce u n efecto cronotrpico e inotrpico po sitivo. La angiotensina I I tambin med ia el crecimiento y la proliferacin celulares de mioca rdiocitos y fibroblastos, e indu ce la liberacinde los factores de crecimiento aldosterona y catecolaminas m ediantela estimulac in de los receptores ATi. La activacin de los receptores

AT 1participa directamen te en la aparicin de hipertrofia cardaca yde insuficiencia cardaca, as como en el remodelado adverso delmiocardio. Por el contrario, la activacin del receptor AT2 es con-trarregulado ra y generalmente es antiproliferativa. Sin embargo, laexpresin de los receptores AT2es relativamente escasa en el coraz nadulto porqu e son ms abundantes en el corazn fetal y disminuyencon el desarrollo. Los receptores AT2se activan como respuesta a lalesin y a la isquemia, aunque todava no se ha definido la funcinexacta de estos receptores en el corazn.

Los efectos beneficiosos del bloqueo del sistema de reni-naangiotensina con inhibidores de la enzima de conversin de laangiotensina en el tratamiento de la insuficiencia cardaca se hanatribuido a la inhibicin de la actividad de los receptores ATi.Adem s del sistema de renina-ang iotensina, la aldosterona , la

Tabla 6-1 Ac cio nes de las h orm onas sob re la fu nc in card iaca

Hormona

Ad ren om eduli na

Ald os tero na

Angio ten sin a

Endotelina

Pptidos natriurticos

ANP (ANF)

BNP

Neuro pptido Y'"*'

Vasopresina

Pptido intestinal vasoactivo

Hormonas esteroideas sexuales

Estrgenos

Testosterona

Progesterona

Receptor

RAPG

RM

RAPG

RAPG

RAGC

RAPG

RAPG

RAPG

RRE-a/RRE-p

AR

RP

Accin cardaca

Inotrpica+ /cronotrpica ^

?

Inotrpica +/cro notrpic a -

?

Inotrpica -

Inotrpica +/cro notrpic a -

Inotrpica +

Indirecta

Indirecta

Indirecta

Aumento con la ICC

No

No

No

No

ANF, factor natr iur tico auricular; ANP, pp tido natr iur tico auricula r; AR, receptor andrognico; BNP, pptido natriu rtic o de tip o B; ICC, insuficiencia cardiaca congestiva;

RAGC, recepto r acoplado a guanilil ciclasa; RAPG, recepto r acoplado a proteina G; RiVI, receptor de minera lcorti coide s citoslico nuclear; RP, receptores de progesterona;

RRE, receptor relacionado con los estrgenos.


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adrenomedulina^^', los pptidos natriurticos^'^, la angioten-sina'*' \ la endotelina'*^ y la vasopresina'*' son otr as h orm on ascardacas que tienen funciones patognicas en la activacin delcrecimiento de los miocardiocitos y la fibrosis cardaca, la hip ertro fia cardaca y la progresin de la insuficiencia cardaca congestiva.

El aumento de la tensin del miocardio estimula la liberacin de la protena natriurtica auricular (ANP) y del pptidonatriurtico de tipo B (BNP) en las aurculas y los ventrculos,respectivamente. Tanto la ANP como el BNP se unen a los receptores de los pptidos natriurticos para generar el segundo men sa

je ro m on of os fa to cc lico de gu an osina , y re pre se nt an par te de larespuesta endocrina cardaca a los cambios hemodinmicos quepro du ce u n a so br ec ar ga de pr es i n o de vo lu m en . Ta m bin p ar ti cipan en la organogenia del corazn y del sistema cardiovascularem brionarios^' ^. En pa cientes con insuficiencia cardaca crnicase ha ob servado que la elevacin de la concen tracin srica de ANPy BNP es un factor predictivo de la mortalidad.

La adrenomedulina es una hormona cardaca descubiertarecientem ente que en origen se aisl en tejido de feocromocitomas.Esta hormona aumenta la acumulacin de AMPc y tiene efectoscro notr pic os e inotrp icos positivo s directos '*' *. Se ha d em ostrado que la adrenomedulina, con variaciones entre especies yregionales, incrementa la produccin de xido ntrico y actacomo un potente vasodilatador.

La aldosterona es uno de los esferoides generados por el

corazn, aunque an queda por definir su significado fisiolgico.Se une a los receptores de mineralcorticoides y puede aumentar laexpresin o la actividad (o ambas) de protenas cardacas que participan en la homeostasis inica o en la regulacin del pH, comola Na^/K^-ATPasa cardaca, el cotransportador de Na^-K^, Cl-HCOs^^y el antiportador de Na^-H^^^. La aldosterona modifica laestructura cardaca mediante la induccin de fibrosis cardaca enlas dos cavidades ventriculares, por lo que da lugar a un deteriorode la funcin contrctil del corazn.

Hor onas esterodeas sexuales y el corazn

La contractilidad cardaca es mayor en mujeres premenopusicasque en varones de la misma edad, y la retirada del tratamientohorm onal sustitutivo en mujeres posmenopusicas da lugar a unareduccin de la funcin contrctil cardaca. El dimorfismo sexualde la funcin cardaca y de sus respuestas adaptativas a la lesin ya los estados de enfermedad est mediado en parte p or las horm onas esterodeas sexuales.

Las horm onas esterodeas sexuales que ms se han e studiadoson el 17P-estradiol (E2) y sus metabolitos bioactivos. Se unen ados subtipos de receptores estrognicos del corazn y actan sobreellos: RE a y RE |3. La progestero na y la testosteron a (otras doshormonas esterodeas sexuales) y la enzima aromatasa, que convierte la testosterona en estrgenos, se han estudiado muchomenos. La progesterona y la testosterona se unen a sus respectivosreceptores progesternico y andrognico del corazn, y actansobre ellos. Las hormonas esterodeas sexuales interactan con losreceptores para generar respuestas postsinpticas en las clulasdiana e influir en la funcin simptica adrenrgica presinptica.Los miocardiocitos no slo son dianas para la accin de las hormonas esterodeas sexuales, sino que tambin son el lugar de sntesis y de metabolismo de dichas hormonas*^.

El E2 deriva de la testosterona y es metabolizado principalmen te en el hgado p ara form ar hidroxiestradioles, catecolestradioly metoxiestradioles. El metabolismo del estradiol tambin tienelugar en las clulas musculares lisas vasculares, los fibroblastoscardacos, las clulas endoteliales y los mioca rdiocitos. Los m iocardiocitos expresan receptores nucleares de hormonas esterodeasque modulan la expresin gnica, y receptores no nucleares paralos efectos no genmicos de las hormonas esterodeas sexuales.

Interactan con muchos correguladores para conferir especificidadhstica y temporal a sus acciones sobre la transcripcin. Estas protenas coactivadoras y correp resoras especficas de tipo celular sonconocidas como receptores relacionados con los estrgenos'*'. Lashormonas esterodeas sexuales pueden activar vas de transmisinde seales rpidas sin mo dificar la expresin gnica (fig. 6-18). Unejemplo de las mismas es la estimulacin de la xido ntrico sintasaendotehal vascular para mediar la dilatacin vascular. El efectovasodilatador de los estrgenos po dra explicar la m enor presinarterial sistlica de las mujeres premenopusicas en relacin con

los varones de la misma edad. En los varones, la conversin de latestosterona en estrgenos m ediada po r la aromatasa m antiene eltono vascular normal. Adems de la estimulacin por las hormonas esterodeas sexuales de receptores nu cleares y no nucleares, losreceptores de las hormonas esterodeas sexuales tambin podraninducir la transduccin rpida de seales de vas de factores decrecimiento en ausencia de ligandos.

Existen diferencias de sexo en la func in electrofisiolgica delcorazn. Las acciones moduladoras de los estrgenos sobre loscanales del calcio podran ser las responsables de las diferenciasentre sexos de la repolarizacin del corazn, como la mayor frecuen cia cardaca en reposo de las mujeres, adems de la mayor pro pen sin de las mujeres a tener sndrome de intervalo QT prolongado'^.Los estrgenos, mediante la activacin de los receptores RE (5, confieren proteccin despus de la isquemia y la reperfusin en modelos

mridos de infarto de miocardio. Por el contrario, en el mismomodelo la testosterona tiene el efecto contrario. La aromatasatambin tiene efectos protectores, probablemente por su accin deaumen to de los estrgenos y disminuc in de la testosterona.

Las diferencias de sexo en la fisiologa cardaca deb en inclu irel anlisis de la fisiologa celular de las ho rm onas esterodeas sexuales en varones y mujeres; las diferencias intrnsecas de la fisiologade los m iocardiocitos, las clulas muscu lares lisas vasculares y lasclulas endoteliales entre varones y mujeres, y las diferencias desexo en la modulacin autnoma de la isiologa cardaca.

Reflejos cardacos

Los reflejos cardacos so n bucles reflejos de accin rp ida en tre elcorazn y el sistema nervioso central (SNC) que contribuyen a laregulacin de la funcin cardaca y al mantenimiento de la ho meostasis fisiolgica. Receptores cardacos especficos producen susrespuestas fisiolgicas por diversas vas. Los receptores cardacosestn unidos al SNC por fibras aferentes mielinizadas y no mieli-nizadas que viajan a lo largo del nervio vago. Los receptores cardacos se pueden encontrar en aurculas, ventrculos, pericardio yarterias coronarias. Los receptores extracardacos estn localizadosen los grandes vasos y la arteria cartida. Las aferencias nerviosassimpticas y parasimpticas son p rocesadas en el SNC. Despus del

pro ce sa m ie nto ce nt ra l, las fibras eferen tes ha ci a el co ra z n po r lacirculacin sistmica producirn una reaccin determinada. Larespuesta del sistema cardiovascular a la estimulacin eferentevara con la edad y la duracin de la enfermedad subyacente quepr odujo el ref lejo en pri m er lug ar.

Reflejo barorreceptor (reflejo del seno carotdeo)

El reflejo barorreceptor es responsable del mantenimiento de lapr es i n ar te rial . E ste re fle jo per m it e re gul ar la p re si n ar te ri al al re dedor de un valor preestablecido mediante un bucle de retroah-m enta cin negativ a (fig. 6-19)'*''. Adem s, el reflejo ba rorr ece pto rperm it e es ta bl ec er u n pu nto de aju ste ge ne ra l par a la pre si n a rt erial cuando se ha reajustado el valor preestablecido por hipertensin crnica. Los cambios de la presin arterial son monitorizados

p o r re ce ptor es de es ti ra m ie nt o ci rc un fe re nc ia l y lo ngi tu din al qu e


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Figu ra 6 -18 Mecanism o de transdu ccin de seaies dei recep tor estrognico (RE) de localizacin nuclea r y no nuclear, y del receptor de unin a estrgenos

GPR-30. El RE nuclear modula la transcripcin de genes dianas mediante la unin a un elemento de respuesta al RE (ERE) en la regin promotora de los genes

diana. E2, estrge no; EGFR, rece ptor del fa ctor de crecim iento epidrm ico; NCX, interc amb iado r de Na*-Ca^*; NHE, interc amb iador de Na*-H*; NO, xido n trico;

NOS, xido ntrico sintasa. (De Du XJ, Fang L, Kiriazis H: Sex dimorphism in cardiac pathophysioiogy: Experimentai findings, hormonal mechanisms, and

molecular mechanisms. Pharmacol Ther J 11:434-475, 2006.)

Centro del control

cardiovascular

* Receptores de

presin de la

pared del

seno carotdeo

240-1

'o iX

2 0 0 -

E 1 6 0 -

B 1 2 0 -CO

c'O 8 0 -(00

a.4 0 -

Barorreceptores

articos

Aorta

Presin arterial

Figu ra 6-19 Configuracin anatmica del reflejo baro rrec ept or Los receptores de presin de la pared de los senos carotdeos y de la aorta detectan

modificaciones de la presin arterial en la circulacin. Estas seales se transmiten a regiones receptoras aferentes del bulbo raqudeo a travs de los nervios

de Hering y vago. Las salidas de las porciones efectoras del bulbo modulan el tono perifrico y la frecuencia cardaca. El aumento de la presin arterial da lugar

a un aumento de la activacin del reflejo (derecha), que produce disminucin de la presin arterial. (De Campagna JA, Carter C: Clinical relevance o f the

Bezold-Jarisch reflex.Anesthesiology 98:1250-1260, 2003.)


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se localizan en el seno carotdeo y en el cayado artico. El ncleosolitario, localizado en el centro cardiovascular del bulbo raqudeo,recibe impulsos procedentes de estos receptores de estiramiento atravs de aferentes de los nervios glosofarngeo y vago. El centrocardiovascular del bulbo raq udeo est form ado po r dos reas diferentes desde el punto de vista funcional: el rea responsable deaumentar la presin arterial est localizada en la zona lateral yrostral, m ientras que el rea responsable de reducir la presin arterial est localizada en la zona central y caudal. Esta ltima zonatambin integra impulsos procedentes del hipotlamo y del sistema

lmbico. Normalmente, los receptores de estiramiento se activan sila presin arterial sistmica es mayor de 170 mmHg. La respuestadel sistema dep resor incluye disminu cin de la actividad simptica,que da lugar a disminucin de la contractilidad cardaca, la frecuencia cardaca y el tono vascular. Adems, la activacin delsistema parasimptico reduce an ms la frecuencia cardaca y lacontractilidad miocrdica. Se producen los efectos contrarios trasel inicio de la hipoten sin.

El reflejo barorreceptor t iene una funcin importantedura nte la hem orragia aguda y el shock. Sin embargo, el arco reflejo

p ie rd e s u ca pac id ad fu nciona l a v alo re s de pre si n ar te ri al m en or esde 50 mmHg. Se ha imphcado al estado hormonal, y por tanto adiferencias de sexo, en la alteracin de las respuestas de los baro-rreceptores. Adems, los anestsicos voltiles (en particular, elhalotano) inhiben el componente de la frecuencia cardaca de este

reflejo^'. El uso simultneo de calcioantagonistas, inhibidores de laenzima de conversin de la angiotensina o inhibidores de la fosfo-diesterasa reduce la respuesta cardiovascular de elevacin de la

pre si n ar te rial a trav s de l ref lejo ba ro rrec ep to r. Est a m en or re spues ta se co ns ig ue p o r los efec tos di re ctos so br e la va sc ula tu raper if r ic a o, lo qu e es m s im port an te , p o r su in te rf er en ci a co n lasvas de trans ducc in d e seales en el SNC (calcio y an giotensina) .Los pacientes con hipertensin crnica tienen con frecuencia inestabilidad circulatoria perioperatoria como consecuencia de unadisminucin de la respuesta del reflejo barorreceptor.

Reflejo qui iorreceptor

Existen clulas quimiosensibles en los cuerpos carotdeos y en elcuerpo artico. Estas clulas responden a cambios del pH y de lapr es i n par ci al sa ng u ne a de ox geno. C on un a pr es i n par ci al deoxgeno arterial (Pa02) menor de 50 mmHg o en condiciones deacidosis los quimiorreceptores envan sus impulsos a lo largo delnervio sinusal de Hering (una rama del nervio glosofarngeo) y atravs del 10. par craneal hacia la zona quimiosensible del bulboraqudeo. Esta rea responde estimulando a los centros respiratorios y aumentando de esta forma el impulso respiratorio. Adems,se produce activacin del sistema parasimptico, que da lugar a unareduccin de la frecuencia cardaca y de la contractihdad miocrdica. Si hay hipoxia persistente hab r estimu lacin direc ta del SNC,con el consiguiente aumento de la actividad simptica.

Reflejo de Bainbridge

El reflejo de Bainbridge est provocado por receptores de estiramiento que se locahzan en la pared auricular derecha y en la unincavoauricular. El aumento de la presin de llenado del hemicardioderecho enva seales eferentes vagales al centro cardiovascular del

bu lb o. Estas se a les eferen tes in hib en la ac tivida d pa ra si m p ti ca ,lo que au me nta la frecuencia cardaca. La aceleracin de la frecuencia cardaca tambin se debe a un efecto directo sobre el nodu

lo SA por la distensin de la aurcula. Los cambios de la frecuenciacardaca depe nden de la frecuencia cardaca subyacente antes de laestimulacin.

Reflejo de Bezold-Jarisch

El reflejo de Bezold-Jarisch respon de a los estmulos ventricularespe rjud ic ia le s de te ct ad os p o r quim io rr ec ep to re s y m ec an orr ec ep to -res de la pared del VI, al inducir la trada de hipotensin, bradi-cardia y dilatacin arterial coronaria**. Los receptores activados secomunican por fibras eferentes vagales no miehnizadas de tipo C.

Estas clulas aumentan de forma refleja el tono parasimptico.Como se produce bradicardia, se piensa que el reflejo de Bezold-Jarisch es un reflejo cardioprotector. Se ha im plicado a este reflejoen la respuesta fisiolgica a diversas enfermedades cardiovasculares, como isquemia o infarto de miocardio, tromblisis o revascularizacin y sncope. Los receptores del pptido natriurticoestimulados por el ANP o el BNP endgeno pueden modular elreflejo de Bezold-Jarisch. As, el reflejo de Bezold-Jarisch puede sermenos pronunciado en pacientes con hipertrofia cardaca o flbri-lacin auricular'^

Maniobra de Valsalva

La espiracin forzada contra la glotis cerrada produce aumento dela presin intratorcica, aumento de la presin venosa central ydisminucin del retorno venoso. Despus de esta maniobra (de

Valsalva) se produce una disminucin del gasto cardaco y de lapre si n ar te rial . Es ta d is m in uc i n es de te ct ad a p o r lo s ba ro rr ec ep -tores, y de forma refleja se producir un aumento de la frecuenciacardaca y de la contractil idad m iocrdica por estimulacin sim

p tic a. C uan do la glot is se abre , el re to rn o ve no so au m en ta y ha ceque el corazn responda con una contraccin vigorosa y unaumento de la presin arterial. Este aumento de la presin arterialser detectado, a su vez, por los barorreceptores, lo que estimularlas vas eferentes parasimpticas que se dirigen al corazn.

Reflejo de Cushing

El reflejo de Cushing se debe a la isquemia del encfalo produc idapo r u n au m en to de la pre si n in tr ac ra ne al . La is qu em ia de l en c falo en el centro vasomotor bulbar induce la activacin inicial delsistema nervioso simptico. Esta activacin da lugar a un aumentode la frecuencia cardaca, la presin arterial y la contractilidadmiocrdica en un intento de mejorar la perfusin cerebral. Com oconsecuencia del elevado tono vascular se produce bradicardiarefleja mediada por los barorreceptores.

Reflejo oculocardaco

El reflejo oculocardaco est provocado p or la aplicacin de presinal globo ocular o por traccin sobre las estructuras circundantes.Hay receptores de estiramiento que estn localizados en los ms culos extraoculares. Cuando son activados, los receptores de estiramiento envan seales eferentes a travs de los nervios ciliares cortosy largos. Los nervios cihares se fusionan con la divisin oftlmicadel nervio trigm ino en el ganglio cUiar. El nervio trigm ino tr ans

p ort a es tos im pu lsos has ta el ga ng ho de Ga sser, lo qu e da lu ga r aun aume nto del tono parasimptico con la consiguiente bradicardia.La incidencia de este reflejo d urante la ciruga oftlmica vara desdeel 30 hasta el 90%. La administracin de un antimuscarnico, comoel glucopirrolato o la atropina, reduce la incidencia de bradicardiadurante la ciruga ocular (v. tambin cap. 65).

i

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Fisiologia Cardiaca Miller

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