Función contráctil del corazón intacto

Hay tres determinantes básicos del rendimiento mecánico del miocardio, a saber, el
mecanismo de Frank-Starling, el estado contráctil y la frecuencia cardíaca. Aquí
describiremos el ciclo cardíaco y luego los determinantes de la función del ventrículo
izquierdo.
Ciclo cardíaco
El ciclo cardíaco aporta información esencial sobre la secuenciatemporal de los
acontecimientos. Los tres acontecimientos básicos son 1) la contracción del ventrículo
izquierdo, 2) la relajación del ventrículo izquierdo y 3) el llenado del ventrículo
izqierdo. Aunque en las cavidades derechas del corazón ocurren acontecimientos
mecánicos similares, los que interesan son los del lado izquierdo.
CONTRACCIÓN VENTRICULAR IZQUIERDA
La presión ventricular izquierda comienza a aumentar con la llegada de iones calcio a
las proteínas contráctiles y el comienzo de la interacción entre la actina y la miosina. El
avance de la onda de despolarización se marca, en el ECG, por el pico de la onda R.
Poco después, en la fase de contracción inicial, se acumula la presión dentro del
ventrículo izquierdo que excede la de la aurícula izquierda (de 10 a 15 mm HG en
condiciones normales); aproximadamente 20 milisegundos más tarde aparece M1, el
componente mitral del primer tono cardíaco. La relación exacta entre M1 y el cierre de
la válvula mitral aún no se ha aclarado. Aunque de ordinario se cree que el cierre de la
válvula mitral coincide con el cruce donde la presión ventricular izquierda empieza a
sobrepasar la presión auricular izquierda, en realidad, la válvula mitral se cierra
tardíamente puesto que la válvula permanece abierta por la inercia del flujo sanguíneo.
Poco después, los cambios de presión del ventrículo derecho, de patrón similar a los del
ventrículo izquierdo pero de menor magnitud, causan el cierre de la válvula tricúspide y
aparece T1, que es el segundo componente del primer tono cardíaco. Durante esta fase
de contracción, entre la apertura de la válvula mitral y la de la válvula aórtica, el
volumen ventricular izquierdo permanece fijo (contracción isovolumétrica) porque tanto
la válvula aórtica como la mitral se encuentran cerradas. Conforme un mayor número de
fibras musculares pasan al estado de contracción, la presión en el ventrículo izquierdo
va aumentando. La interacción entre la actina y la miosina se incrementa y el ciclo de
los puentes transversales se refuerza. Cuando la presión del ventrículo izquierdo excede
la de la aorta, se abre la válvula aórtica, episodio casi siempre silencioso desde el punto
de vista clínico. La apertura de la válvula aórtica se sigue de una fase de expulsión
rápida. La velocidad de expulsión depende no sólo del gradiente de presión a través de
la válvula aórtica, sino también de las propiedades elásticas de la aorta y del árbol
arterial que sufren la expansión sistólica. La presión ventricular izquierda asciende hasta
el máximo y luego empieza a disminuir.
RELAJACIÓN VENTRICULAR IZQUIERDA
A medida que la concentración citosólica de iones calcio empieza a descender por la
captación de caalcioo en el retículo sarcoplásmico bajo la influencia del fosfolamban
activado, un número creciente de fibras musculares pasa a un estado de relajación y
desciende la velocidad de expulsión de la sangre desde el ventrículo izquierdo hacia la
aorta (fase de eyección reducida). Durante esta fase disminuye enseguida el flujo
sanguíneo del ventrículo izquierdo a la aorta, aunque se mantiene por el retroceso
aórtico (efecto Windkessel o del "depósito de aire"). La presión intraaórtica excede la
presion decreciente del ventrículo izquierdo. La válvula aórtica se cierra, generando el
primer componente del segundo tono, A2 (el segundo componente, P2, obedece al
cierre de la válvula pulmonar en el momento en que la presión de la arteria pulmonar
excede la presió del ventrículo derecho). Luego, el ventrículo continúa relajándose.
Como la válvula mitral está cerrada durante esta fase, no puede variar el volumen
ventricular izquierdo (relajación isovolumétrica). Cuando la presión del ventrículo
izquierdo cae por debajoo de la aurícuula izquierda, la válvula mitral se abre (suceso
normalmente silencioso) y se vuelve a iniciar la fase de llenado del ciclo cardíaco.
FASES DE LLENADO DEL VENTRÍCULO IZQUIERDO
A medida que la presión ventricular izquierda disminuye por debajo de la de la aurícula
ipsolateral, justo después de que se abra la válvula mitral, tiene lugar la fase de llenado
rápido o precoz que explica la mayor parte del llenado ventricular. La relajación
diastólica activa del ventrículo puede contribuir, asimismo , al llenado precoz. Este
llenado rápido podría motivar el tercer tono cardíaco o fisiológico (S3), sobre todo en
los estados circulatorios hipercinéticos. Conforme se igualan las presiones en la aurícula
y el ventrículo, el llenado del ventrículo izquierdo se detiene virtualmente (diástasis,
separación). Para que se llene de nuevo es necesario que aumente el gradiente de
presión entre la aurícula y el ventrículo, lo que se logra con la sístole auricular (o
impulso de la aurícula izquierda) que cobra especial importancia cuando se exige un
gasto cardíaco alto, por ejemplo durante el ejercicio, o cuando el ventrículo izquierdo no
se relaja normalmente, por ejemplo en la hipertrofia de esta cavidad.
Definiciones de sístole y diástole
El término griego sístole significa contracción y el término diástole, “dilatación”. El
comienzo de la sístole se puede considerar como 1) el inicio de la contracción
isovolumétrica en el momento en que la presión del ventrículo izquierdo excede la
presión auricular o 2) el cierre de la válvula mitral (M1). Estos dos momentos se
corresponden bastante porque el cierre de la válvula mitral ocurre, de hecho, sólo 20
milisegundos después de que se crucen las presiones. Así pues, en la práctica, el término
contracción isovolumétrica suele incluir, además, este breve período de contracción
protosistólica, incluso antes de que se cierre la válvula mitral, en una fase en la que el
volumen cardíaco apenas se modifica. La sístole fisiológica se extiende desde el
comienzo de la contracción isovolumétrica (cuando la presión del ventrículo izquierdo
hace intersección con la presión auricular) hasta el culmen de la fase eyectiva, de forma
que la diástole fisiológica empieza en cuanto comienza a descender la presión
ventricular izquierda.
Este concepto encaja bien con la curva presión-volumen tradicional. La diástole
fisiológica comienza cuando el retículo sarcoplásmico capta los iones calcio, de forma
que la relajación del miocito domina sobre la contracción y la presión del ventrículo
izquierdo empieza a descender, tal como se observa en la curva presión-volumen. En
cambio, la sístole cardiológica está delimitada por el intervalo entre el primero y el
segundo tono cardíaco y se extiende desde el primer tono cardíaco (M1) hasta el cierre
de la válvula aórtica (A2). El resto del ciclo cardíaco se convierte automáticamente en la
diástole cardiológica. Así pues, la sístole cardiológica, delimitada por los tonos
cardíacos más que por acontecimientos fisiológicos, comienza una fracción de tiempo
después de la sístole fisiológica y acaba significativamente más tarde. La protodiástole
representa, para el cardiólogo, la fase inicial de llenado rápido, el tiempo donde puede
auscultarse un tercer tono (S3). Probablemente, este tono refleje las vibraciones de la
pared ventricular durante el llenado rápido y se ausculta cuando aumenta la presión
diastólica del ventrículo izquierdo, la rigidez de la pared o la velocidad de llenado. En
claro contraste se encuentra otro concepto fisiológico, que señala que la diástole
empieza mucho más tarde, sólo cuando ha terminado el ciclo completo de contracción y
relajación. Según esta tesis minoritaria, la diástole ocuparía una porción muy corta del
ciclo cardíaco. Esta definición de diástole, aunque poco utilizada en la práctica
cardiológica, recuerda que las anomalías de la contracción del ventrículo izquierdo
subyacen, a menudo, a defectos de la relajación.
Contractilidad frente a los estados de carga
PRECARGA Y POSCARGA
Todo cambio del estado contráctil es independiente de las condiciones de carga. La
precarga es la carga presenta al final de la diástole, antes de que se inicie la contracción.
La precarga refleja la presión venosa de llenado de la aurícula izquierda que, a su vez,
llena el ventrículo izquierdo durante la diástole. Cuando aumenta la precarga, el
ventrículo izquierdo se distiende en la diástole y asciende el volumen sistólico conforme
a la ley de Starling. La frecuencia cardíaca también aumenta con la estimulación de los
mecanorreceptores auriculares que incrementan la frecuencia de descarga del nódulo
sinusal. En consecuencia, el gasto cardíaco (volumen sistólico por frecuencia cardíaca)
se eleva.
Ley de Starling del corazón
PRESIÓN VENOSA DE LLENADO Y VOLUMEN CARDÍACO
Cuanto mayor es el volumen cardíaco, dentro de los límites fisiológicos, más energía
tiene para la contracción y más cambios químicos ocurren con cada contracción. Sin
embargo, en esta conclusión no se mide la longitud de la sarcómera. Tan sólo relaciona
el volumen ventricular izquierdo con el gasto cardíaco. Esta relación rige para los
corazones sanos, distendibles. Una versión moderna de la ley de Starling sostiene que el
volumen latido se relaciona con el volumen telediastólico. El volumen ventricular
izquierdo se puede medir hoy directamente por ecocardiografía bidimensional. Sin
embargo, el valor hallado depende de una serie de supuestos simplificados, como la
forma esférica del ventrículo izquierdo, y niega la influencia confusa de la anatomía
compleja de esta cavidad. Por eso, en la práctica no suele medirse el volumen del
ventrículo izquierdo, sino que se recurre, más bien, a una serie de medidas sucedáneas,
como la presión telediastólica del volumen del ventrículo izquierdo o la presión de
enclavamiento capilar pulmonar. Con todo, la relación entre el volumen telediastólico y
la presión telediastólica del ventrículo izquierdo es curvilínea y depende de la
distensibilidad de esta cavidad.
La presión venosa de llenado de los seres humanos se puede medir, bien que de manera
indirecta, con la técnica del cateterismo de Swan-Ganz, al igual que el volumen latido.
Sin embargo, la presión y el volumen del ventrículo izquierdo no guardan una relación
lineal debido a las variaciones en la distensibilidad del miocardio. Por eso, se necesita
saltar de la presión al volumen para aplicar el concepto de Starling al tratamiento
hemodinámico de las personas en estado crítico, a quienes se implanta un catéter de
Swan-Ganz.
FRANK Y LA CONTRACCIÓN ISOVOLUMÉTRICA
Si al aumentar el volumen cardíaco se incrementa la longitud inicial de la fibra
muscular, aumentando el volumen latido y, en consecuencia, el gasto cardíaco, entonces
la distensión diastólica del ventrículo izquierdo eleva, en realidad, la contractilidad.
Cuanto mayor es el volumen inicial del ventrículo izquierdo, mayor resulta la velocidad
de ascenso, la rpesión máxima alcanzada y la velocidad de relajación. Hay un efecto
inotropo positivo y un mayor efecto lusitropo. Estos hallazgos de Frank y Starling
suelen agruparse bajo la ley de Frank-Starling. Entre ambos explican dos d elos
mecanismos subyacentes al mayor volumen latido del ejercicio, a saber, el aumento del
llenado diastólico (ley de Starling) y el aumento del estado inotropo (hallazgos de
Frank).
LA PRECARGA Y LA POSCARGA ESTÁN INTERRELACIONADAS
Las distinciones preferentes entre precarga y poscarga no tienen en cuenta las
situaciones donde ambas cambian al mismo tiempo. El incremento en el volumen del
ventrículo izquierdo determina una mayor contractilidad que, a su vez, aumenta la
presión arterial sistólica y, por tanto, la poscarga. Sin embargo, en general, la precarga
se relaciona con el grado de estiramiento de las fibras miocárdicas al final de la diástole,
y la poscarga con la tensión parietal generada por estas fibras durante la sístole.
Tensión parietal
La tensión surge al aplicarla sobre una superficie transversal y sus unidades se miden en
fuerza por unidad de superficie. De acuerdo con la ley de Laplace:
Tensión parietal = presión x radio/2xespesor de pared.
Esta ecuación resalta dos puntos. En primer lugar, cuanto mayor es el ventrículo
izquierdo y su radio, mayor resulta la tensión parietal. En segundo lugar, para un radio
determinado (tamaño de VI), cuanto mayor es la presión generada en el ventrículo
izquierdo, mayor resulta la tensión parietal. El aumento de la tensión parietal alcanzado
por cualquiera de estos dos mecanismos (tamaño del ventrículo izquierdo o presión
intraventricular) incrementa el consumo miocárdico de oxígeno porque, conforme las
miofibrillas generan más tensión, necesitan consumir ATP con más velocidad.
La ley de Laplace explica los efectos de los cambios del grosor parietal sobre la tensión
de la pared en la hipertrofia cardíaca. El mayor grosor de la pared, relacionado con la
hipertrofia, compensa el aumento de la presión y la tensión parietal sigue intacta en la
fase de hipertorfia compensadora. Este cambio, considerado anteriormente como
compensador y beneficioso, ha sido cuestionado seriamente en un modelo murino,
donde el procesode hipertrofia se inhibió por vía genética, de tal modo que la tensión
parietal aumentara en respuesta a una carga de presión aunque los ratones mostraban
una mejor función mecánica del corazón que los animales con el tipo selvático que
habían experimentado una hipertrofia compensadora. A pesar de esta contradicción del
“ratón robusto”, cuesta imaginar cómo podría un paciente con una estenosis aórtica
importante generar la presión intraventricular necesaria para expulsar la sangre a través
de la válvula estenosada sin experimentar una hipertrofia ventricular izquierda. Otro
concepto clínicamente útil es que el corazón se dilata en la insuficiencia cardíaca
congestiva de tal manera que, al aumentar su radio, se eleva la tensión parietal. Además,
como la expulsión de la sangre resulta insuficiente, el valor del radio sigue resultando
excesivo durante el ciclo contráctil y las tensiones, tanto telediastólica como
telesistólica, aumentan por encima de lo normal. La reducción del tamaño cardíaco
disminuye la tensión parietal y mejora la función del ventrículo izquierdo.
TENSIÓN PARIETAL, PRECARGA Y POSCARGA
La precarga se puede definir hoy, como la tensión parietal al final de la diástole y, en
consecuencia, como la tensión con la longitud máxima en reposo de la sarcómera.
Resulta difícil medir in vivo la tensión parietal porque el radio del ventrículo izquierdo
rechaza la influencia confusa de la anatomía intrincada de esta cavidad. Las medidas
sucedáneas de los índices de precarga comprenden la presión o las dimensiones
telediastólicas del ventrículo izquierdo (estas últimas se corresponden con los ejes
mayor y menor del corazón en una proyección ecocardiográfica bidimensional). La
poscarga, es decir, la carga que incide sobre el miocardio en contracción, también es la
tensión parietal generada durante la eyección del ventrículo izquierdo. Una precarga
aumentada significa que debe generarse más presión dentro del ventrículo para abrir,
primero, la válvula aórtica y expulsar, después, la sangre en la fase de eyección. Estos
aumentos se reflejan en una mayor tensión de la pared miocárdica que se puede medir
por el valor medio o el telediastólico. La tensión parietal telesistólica refleja los tres
componentes fundamentales de la poscarga, a saber, las resistencias periféricas, la
distensibilidad arterial y la presión intraventricular máxima. Cuando ocurre una
dilatación aórtica, como en la hipertensión arterial grave o entre las personas mayores,
la distensibilidad arterial disminuye y aumenta la poscarga. En general, en la práctica
clínica basta con tomar la presión arterial sistólica para obtener una medición indirecta
de la poscarga (refleja tanto las resistencias periféricas como la presión intraventricular
máxima), siempre y cuando no exista una estenosis aórtica importante ni variaciones en
la distensibilidad arterial.
RESISTENCIA AÓRTICA
La resistencia (o impedancia) aórtica, también denominada impedancia a la entrada
arterial, ofrece otra medición exacta de la poscarga. La impedancia aórtica es la presión
aórtica dividida por el flujo aórtico en ese momento, por lo que este índice de la
poscarga varía en cada fase del ciclo de contracción. Los factores que reducen el ciclo
aórtico, como la presión arterial elevada, la estenosis aórtica o la pérdida de la
distensibilidad aórtica, aumentan la impedancia y, en consecuencia, la poscarga.
Durante la sístole, cuando se abre la válvula aórtica, el incremento de la poscarga se
comunica a los ventrículos por el aumento de la tensión parietal. En la insuficiencia
ventricular izquierda aumenta la impedancia aórtica, no sólo por la vasoconstricción
periférica, sino también por el descenso de la distensibilidad aórtica. El problema para
la medición clínica de la impedancia aórtica es que se precisa una instrumentación
cruenta. La ecocardiografía transesofágica da una idea aproximada del flujo aórtico, por
ejemplo, en el momento de máximo incremento del mismo, justo después de que se abra
la válvula aórtica.
Frecuencia cardíaca y relación fuerza-frecuencia
EFECTO ESCALERA O DE BODWDITCH
La aceleración de la frecuencia cardíaca aumenta progresivamente la fuerza de
contracción ventricular, aun en preparaciones aisladas del músculo papilar (fenómeno
de la escalera de Bowditch). Otros nombres son fenómeno treppe (significa escalera en
alemán) o efecto inotropo positivo de activación o de la relación fuerza-frecuencia. Por
el contrario, una frecuencia cardíaca reducida ejerce un efecto negativo de escalera.
Cuando la estimulación se torna demasiado rápida, disminuye la fuerza. Se ha propuesto
que, durante la estimulación rápida, entran en la célula miocárdica más iones sodio y
calcio de los que pueden manejar la bomba de sodio y los mecanismos de evacuación
del calcio. Al efecto de la fuerza y la frecuencia se opone la influencia contráctil
negativa de la menor duración del llenado ventricular para las frecuencias cardíacas
altas. Cuanto mayor es el intervalo de llenado, mejor es el llenado ventricular y más
fuerte resulta la contracción posterior. Este fenómeno se puede demostrar entre los
pacientes con fibrilación auricular y un intervalo de llenado variable.
La potenciación postextrasistólica y el efecto inotropo de la estimulación pareada se
pueden explicar por el mismo modelo, partiendo una vez más de un estado contráctil
reforzado tras un intervalo prolongado entre latidos. De cualquier manera, aún no se ha
aclarado el mecanismo celular exacto.
RELACIÓN FUERZA-FRECUENCIA Y FRECUENCIA CARDÍACA ÓPTIMA
En condiciones normales, la fuerza contráctil máxima para una longitud muscular fija
(contracción isométrica) aumenta y el máximo se alcanza para una frecuencia de 150 a
180 estímulos por minuto. ésta es la contrapartida humana del fenómeno de la escalera.
In situ, la frecuencia cardíaca óptima no sólo es la frecuencia que ofrece el máximo
rendimiento mecánico de una tira muscular aislada, sino que depende, también, de un
tiempo suficiente para el llenado diastólico. No es posible asignar valores exactos a la
frecuencia cardíaca humana que se necesita para reducir, en lugar de aumentar, el gasto
cardíaco a fin de mantenerlo constante. El corazón humano puede tolerar frecuencias de
estimulación auricular de hasta 150 por minuto, pero no más altas porque aparece un
bloqueo auriculoventricular. En cambio, durante el ejercicio, los índices de función del
ventrículo izquierdo siguen aumentando hasta una frecuencia cardíaca máxima próxima
a los 170 latidos por minuto, presumiblemente por la mayor contractilidad y la
vasodilatación periférica. La frecuencia cardíaca crítica para los pacientes con
hipertrofia grave del ventrículo izquierdo oscila entre 100 y 130 latidos por minuto; la
función ventricular izquierda cae conforme se eleva la frecuencia.
Consumo miocárdico de oxígeno
DETERMINANTES DE LA DEMANDA MIOCÁRDICA DE OXÍGENO
La demanda miocárdica de oxígeno se puede acentuar con la frecuencia cardíaca, la
precarga o la poscarga, factores todos ellos que precipitan una isquemia miocárdica
entre las personas con enfermedad coronaria. El consumo de O2 aumenta con el
incremento de la contractilidad, como sucede durante la estimulación adrenérgica beta.
Como el consumo miocárdico de O2 refleja, en última instancia, la tasa metabólica
mitocondrial y la tasa de producción de ATP, todo aumento de los requerimientos de
ATP se traduce en un mayor consumo de O2. En general, los factores que aumentan la
tensión parietal también elevan el consumo de O2. El aumento de la poscarga determina
una mayor tensión parietal sistólica, que precisa un mayor consumo de oxígeno. El
incremento de la tensión parietal diastólica, debido a un aumento de la precarga, exige
también más oxígeno, puesto que hay que expulsar más volumen latido contra esa
poscarga. En los estados de hipercontractilidad aumenta la tasa de cambio de la tensión
parietal. Por eso, si se analiza el problema del consumo miocárdico de O2 en términos
de la tensión parietal, se obtiene una idea amplia. Como la presión arterial sistólica es
un determinante esencial de la poscarga, un índice práctico del consumo de oxígeno es
el doble producto, es decir, la presión arterial sistólica multiplicada por la frecuencia
cardíaca. Además, puede haber un componente metabólico del consumo de oxígeno,
casi siempre pequeño, pero en ocasiones muy llamativo, como el “desperdicio de
oxígeno” que se observa cuando circulan valores muy altos de ácidos grasos libres. El
concepto de las tensión parietal, en relación con el consumo de oxígeno, explica
asimismo por qué el tamaño del corazón determina el consumo miocárdico de O2 en un
grado tan importante (cuanto más aumenta el radio, más tensión parietal se genera).
TRABAJO CARDÍACO
El trabajo externo se realiza, por ejemplo, al levantar una masa a cierta distancia. Para el
corazón, el gasto cardíaco es la masa desplazada y la presión arterial, la resistencia que
se ejerce contra su movimiento. Como el trabajo volumétrico requiere menos oxígeno
que el barométrico, cabría suponer que el trabajo externo no representa un determinante
esencial del consumo miocárdico de oxígeno. Sin embargo, hay tres determinantes del
consumo miocárdico de oxígeno: la precarga (porque ayuda a establecer el volumen
latido), la poscarga (determinada, en parte, por la presión arterial) y la frecuencia
cardíaca, como se desprende de la fórmula siguiente:
Trabajo por minuto = PAS x VL x frecuencia cardíaca
Donde PAS = presión arterial sistólica y VL = volumen latido. En consecuencia, no
debe sorprender que el trabajo cardíaco se relacione con el consumo de oxígeno. El
índice presión-trabajo toma en consideración el doble producto (PASxFC) y el producto
FCxvolumen latido, es decir, el gasto cardíaco. El área presión-volumen es otro índice
del consumo miocárdico de oxígeno que requiere una monitorización cruenta para su
medición exacta. El trabajo cardíaco externo puede justificar hasta el 40% del consumo
miocárdico total de oxígeno.
Trabajo interno (energía potencial)
El consumo total de oxígeno se relaciona con le trabajo total del corazón, es decir, tanto
el trabajo externo como el triángulo de volumen-presión que une el punto telesistólico
de volumen-presión con el origen (área c, d, e; marcada como EP). Aunque esta área
haya recibido el nombre de trabajo interno, en rigor debiera conocerse como la energía
potencial generada con cada ciclo de contracción pero no transformada en trabajo
externo. Esta energía potencial al final de la sístole (punto c) puede estar vinculada con
la energía potencial de un muelle comprimido.
Trabajo cinético
En términos rigurosos, el trabajo realizado (producción de potencia) debe tener en
cuanta no sólo la presión sino también el componente cinético. Hasta ahora se ha
comentado el trabajo de presión (producto del gasto cardíaco por la presión sistólica
máxima). El trabajo cinético es el componente requerido para desplazar la sangre contra
la poscarga. En condiciones normales, el trabajo cinético representa menos del 1% de la
totalidad. El trabajo cinético aumenta bruscamente en la estenosis aórtica, conforme se
estrecha el área transversal de la válvula aórtica, mientras que el trabajo de presión se
incrementa a medida que se eleva el gradiente aórtico transvalvular. En estos momentos
se evalúan mediciones incruentas de la producción de la potencia máxima como índices
de la contractilidad cardíaca.
Eficiencia del trabajo
La eficiencia del trabajo es la relación entre el trabajo ejecutado y el consumo
miocárdico de oxígeno. El ejercicio aumenta la eficiencia del trabajo externo, mejora
que compensa cualquier coste metabólico de la mayor contractilidad. Desde el punto de
vista metabólico, la eficiencia aumenta con el uso de la glucosa, en lugar de los ácidos
grasos, como principal sustrato energético del miocardio. A la inversa, la insuficiencia
cardíaca reduce la eficiencia del trabajo, al privilegiar el metabolismo de los ácidos
grasos por la vía adrenérgica beta. No se comprende bien del todo la base subcelular de
los cambios en la eficiencia del trabajo. Dado que una cantidad tan pequeña como el
12%-14% del consumo de oxígeno se puede transformar en trabajo externo,
posiblemente el “trabajo interno” se torne más o menos exigente. Los flujos iónicos
internos (Na+/K+/Ca2+) responden del 20% al 30% de los requerimientos cardíacos de
ATP, por lo que la mayor parte de la ATP se invierte en la interacción entre la actina y
la miosina y una cantidad importante de ésta en la generación de calor más que en el
trabajo externo. El incremento en la longitud inicial del músculo sensibiliza al aparato
contráctil frente al calcio, lo que aumenta, en teoría, la eficiencia de la contracción al
disminuir la cantidad requerida del flujo cálcico.
Mediciones de la contractilidad
RELACIÓN FUERZA-VELOCIDAD Y CONTRACTILIDAD MÁXIMA EN
MODELOS MUSCULARES
Si el concepto de contractilidad no depende verdaderamente de la carga ni de la
frecuencia cardíaca, el miocardio descargado y estimulado con una frecuencia fija
debiera ofrecer el valor máximo de contractilidad para cualquier magnitud dada de la
corriente citosólica momentánea de calcio. Este valor, la Vmax de la contracción
muscular, se define como la velocidad máxima de contracción en situaciones sin carga
para el músculo aislado o sin poscarga que impida la eyección cardíaca máxima. La
estimulación adrenérgica beta aumenta la Vmax y cuando fracasa el miocardio se
invierte el cambio. La Vmax también se denomina V6 (velocidad máxima para una
carga nula). El problema de este concepto tan simple es que no se puede medir
directamente la Vmax sino extrapolarla a partir de las tasas máximas de fuerza generada
por el músculo descargado que se obtienen por la intersección con el eje de velocidad.
En otra situación extrema no se produce ningún acortamiento muscular (acortamiento
nulo) y toda la energía se invierte en la generación de presión (P0) o de fuerza (f0). Esta
situación constituye un paradigma del acortamiento isométrico. Como la velocidad
máxima se obtiene para una carga nula, sin que se genere ninguna fuerza externa,
habitualmente esta relación se conoce como relación fuerza-velocidad.
El concepto de la Vmax se ha debatido con ardor durante muchos años, debido
fundamentalmente a las dificultades técnicas para establecer una situación sin carga
real. Se utilizó el músculo papilar del gato para definir una curva hiperbólica de fuerzavelocidad, donde la vmax era relativamente independiente de la longitud inicial del
músculo, pero aumentaba al añadir noradrenalina. Otra preparación empleada para
examinar las relaciones entre la fuerza y la velocidad se basa en miocardiocitos únicos,
aislados mediante la digestión enzimática del miocardio de rata y permeabilizados
después con una toxina estafilocócica. De nuevo, la relación entre fuerza y velocidad
resulta hiperbólica, es decir, apunta la existencia de elementos elásticos pasivos
intracelulares que contribuyen a la carga del miocito aislado. De hecho, la naturaleza
más hiperbólica y curvilínea de la relación fuerza-velocidad de los miocitos aislados,
con relación al músculo papilar, indica que las fuerzas pasivas internas, como las
generadas por la titina, son mayores de las esperadas en los miocitos aislados. Los
componentes no contráctiles del corazón intacto contribuyen bastante poco al
comportamiento mecánico general, al menos en condiciones fisiológicas. Los datos del
músculo papilar y de las sarcómeras hacen pensar en que, en condiciones sin carga, la
contractilidad intrínseca, medida por la Vmax, no cambia con la longitud inicial de la
fibra o de la sarcómera.
MECANISMOS DE LOS EFECTOS ADRENÉRGICOS BETA SOBRE LA
RELACIÓN FUERZA-VELOCIDAD
Los datos acerca de los músculos papilares que revelan cómo la noradrenalina aumenta
la Vmax se podrían explicar por un efecto de estimulación adrenérgica beta que refuerza
la entrada de iones calcio, por un efecto directo sobre las proteínas contráctiles, o por
ambas a la vez. Se demostró que la isoprenalina (estimulante beta) o la PKA (mensajero
intracelular) aumentaban la Vmax en un 40%, simultáneamente a la fosforilación de la
troponina I y de la proteína C en una preparación de miocitos ventriculares aislados. La
estimulación adrenérgica beta media en el componente principal de su efecto inotropo
aumentando las corrientes momentáneas de calcio en el citosol y los factores que las
controlan, como la velocidad de entrada de los iones calcio a través de los canales L
sarcolémicos, la velocidad de captación del calcio pro el retículo sarcoplásmico bajo la
influencia del fosfolamban y la velocidad de liberación del calcio a partir del receptor
rianodínico en respuesta a la entrada de calcio asociada a la despolarización.
CONTRACCIÓN ISOMÉTRICA FRENTE A ISOTÓNICA
Hay varios tipos diferentes de contracción muscular. Así, los datos sobre P0 se obtienen
en condiciones isométricas (donde no cambia la longitud). Si se permite el acortamiento
muscular contra una carga constante, el estado se denomina isotónico. Así pues, la curva
fuerza-velocidad puede constituir una combinación de condiciones isométricas iniciales
seguidas de la contracción isotónica y posteriormente de una descarga repentina y total
para medir Vmax. Aunque las condiciones isométricas puedan darse de forma
aproximada en todo el corazón durante la contracción isovolumétrica, las condiciones
isotónicas jamás prevalecen porque la carga está constantemente cambiando durante el
período expulsivo y resulta imposible la descarga total. Por eso, la aplicación de las
relaciones entre fuerza y velocidad al corazón vivo resulta limitada.
CURVAS PRESIÓN-VOLUMEN
En consecuencia, uno de los métodos actuales más idóneos para evaluar el
comportamiento contráctil del corazón intacto se basa en medir las curvas presiónvolumen. Las mayores críticas se suscitan al suponer que Es, es necesariamente lineal
(puede ser curvilíneo) o cuando se emplea Es como índice de la contractilidad
“absoluta”. Por otro lado, en la práctica clínica, la necesidad de modificar las
condiciones de carga y de monitorización invasiva, imprescindible para obtener el asa
completa, merman la utilidad de este índice. Medir el volumen ventricular izquierdo de
manera adecuada y continua durante el ciclo cardíaco no resulta fácil. Durante una
intervención inotropa positiva, la curva presión-volumen refleja un volumen
telesistólico menor y una presión telesistólica mayor, por lo que la pendiente de la
relación presión-volumen (Es) se desplaza hacia arriba y hacia la izquierda. Cuando esta
intervención inotropa positiva responde a una estimulación adrenérgica beta, la mayor
relajación (efecto lusitropo) determina una curva más baja de presión-volumen durante
el llenado ventricular, en relación con la curva testigo.
CONTRACTILIDAD
Defectos conceptuales
Pese a todos los procedimientos señalados que se adoptan para medir la contractilidad
verdadera, este concepto adolece, al menos, de dos defectos graves: 1) la ausencia de un
índice potencial que pueda medirse in situ y que esté exento de críticas importantes y,
en concreto, la ausencia de un índice incruento aceptable y 2) la imposibilidad de
separar los mecanismos celulares por los que cambia la contractilidad de los de la carga
o frecuencia cardíaca. Por eso, el aumento de la frecuencia cardíaca a través de un
mecanismo de latencia de la bomba de sodio determina una elevación del calcio
citosólico que supuestamente explica el fenómeno de la escalera. El aumento de la
precarga implica un mayor estiramiento de la fibra que, a su vez, determina una
activación longitudinal, explicable por la sensibilización de las proteínas contráctiles a
la concentración citosólica prevalente del calcio. El aumento de la poscarga puede
incrementar el calcio citosólico a través de los canales sensibles al estiramiento. Así
pues, existe un solapamiento claro entre la contractilidad, que debería ser independiente
de la carga y de la frecuencia cardíaca, y los efectos de la carga y de la frecuencia
cardíaca sobre los mecanismos celulares. En resumen, la separación tradicional entre el
estado inotropo y los efectos de la carga o de la frecuencia cardíaca como dos
reguladores independientes de la función miocárdica ya no resulta tan simple desde que
se han descubierto los mecanismos celulares subyacentes. Un ejemplo de este dilema se
da en la fibrilación auricular humana, donde la relación fuerza-frecuencia varía
constantemente. La contractilidad, medida in situ por las curvas presión-volumen,
cambia constantemente de un latido a otro y la explicación podría residir en un cambio
“verdadero” de la contractilidad o en el funcionamiento del mecanismo de FrankStarling debido a la variación en los tiempos de llenado diastólico.
Este concepto es esencial y la búsqueda prosigue
Con independencia de los fallos conceptuales y los problemas para medirla, la
contractilidad sigue siendo un concepto cardíaco esencial, que separa los efectos de la
variación primaria del estado de carga de la frecuencia cardíaca frente al cambio
intrínseco en la fuerza de contracción. Se podría establecer, a modo de analogía, que la
velocidad de un camión depende no sólo de los factores “de carga” externos, como el
peso de las mercancías transportadas en el contenedor y la pendiente de la carretera,
sino también de los factores “internos”, como la potencia del motor y la marcha
utilizada. De aquí que prosiga la búsqueda del índice perfecto de contractilidad. En
estos momentos se evalúa la técnica del Doppler tisular, que aporta índices como la
velocidad de aceleración miocárdica durante la fase de contracción isovolumétrica.
Relajación ventricular y disfunción diastólica
La disfunción diastólica y la insuficiencia cardíaca se exponen con frecuencia, pese a su
controversia. Entre los numerosos elementos fisiológicos y patológicos complejos que
modifican la relajación destacan cuatro. En primer lugar, el valor citosólico del calcio
debe disminuir para que ocurra la fase de relajación, proceso que requiere de ATP y la
fosforilación del fosfolamban para que el calcio sea captado por el retículo
sarcoplásmico. En segundo lugar, las propiedades viscoelasticas intrínsecas del
miocardio revisten importancia. La relajación del corazón hipertrofiado, con mayor
fibrosis, ocurre más lentamente. En concreto, en las primeras etapas de la hipertrofia
cardíaca de la hipertensión y de la estenosis aórtica surge una situación en la que la
función sistólica sed mantiene relativamente conservada pero se altera la relajación
diastólica. La explicación más probable es que la hipertrofia se acompaña de una
fibrosis progresiva. En tercer lugar, la mayor fosforilación de la troponina I incrementa
la velocidad de relajación. En cuarto lugar, la relajación depende de la carga sistólica.
Por eso, el proceso de la contracción influye en la relajación de los puentes
transversales. Dentro de ciertos límites, cuanto mayor es la carga sistólica, más rápida
resulta la velocidad de relajación.
Hay una relación compleja que, quizá, puede simplificarse como sigue. Cuando la carga
de trabajo es alta, el calcio citosólico máximo también se encuentra aumentado. Por eso,
la velocidad de caída del calcio también resulta mayor si los mecanismos de captación
diastólica operan con eficacia. De este modo, se puede relacionar la carga de presión
sistólica con la velocidad de relajación diastólica. Es más, la mayor longitud del
músculo (cuando la carga de trabajo aumenta) al final de la sístole debiera aumentar la
velocidad de relajación por un mecanismo opuesto a la sensibilización dependiente de la
longitud. Cuando la poscarga excede de un determinado límite, se demora la relajación
y ocurre una disfunción diastólica. Por eso, la relajación se va tornando cada vez más
dependiente de la poscarga en la insuficiencia cardíaca congestiva, secundaria a un
exceso de carga sistólica, y la reducción terapéutica de la carga sistólica mejora, en
principio, la relajación del ventrículo izquierdo.
ANOMALÍAS DE LA RELAJACIÓN Y CALCIO CITOSÓLICO
Aquí se utiliza la definición clínica de diástole, según la cual ésta se extiende desde el
cierre de la válvula aórtica hasta el comienzo del primer tono cardíaco. La primera fase
de la diástole es la fase isovolumétrica que, por definición, no contribuye al llenado
ventricular. La segunda fase de llenado rápido proporciona casi todo el llenado
ventricular. La tercera fase de llenado lento o diástasis sólo responde del 5% del llenado
total. La fase final del impulso auricular explica el 15% residual.
La relajación isovolumétrica depende de la energía y el retículo sarcoplásmico necesita
ATP para captar los iones calcio en un proceso activo y no pasivo. La anomalía de la
relajación ocurre en las primeras fases de la angina de pecho. Como explicación
metabólica se ha propuesto un defecto en la generación de energía, que disminuye el
aporte de ATP necesario para la captación diastólica inicial del calcio por el retículo
sarcoplásmico. El resultado es que el valor citosólico del calcio, que alcanza el máximo
en la sístole, retorna con demora a la normalidad en el período protodiastólico. Hay
otras situaciones, en las que se observa una relación entre la velocidad de descenso
diastólico de la corriente momentánea y la relajación diastólica, que se asocian con una
disfunción del retículo sarcoplásmico. Cuando el hipotiroidismo prolonga la relajación,
también se posterga el retorno del calcio sistólico elevado, mientras que en el
hipotiroidismo se dan cambios opuestos. La relajación diastólica también se aplaza y se
torna irregular en la insuficiencia cardíaca congestiva, al igual que la velocidad con que
desciende el calcio citosólico elevado. La mayoría de los pacientes con enfermedad
coronaria manifiesta una serie de anomalías del llenado diastólico, probablemente
relacionadas con las descritas asimismo en la angina de pecho. En teoría, estas
anomalías de la relajación resultan potencialmente reversibles, porque dependen de
cambios en los patrones de desplazamiento de los iones calcio.
¿SE PRODUCE SUCCIÓN VENTRICULAR DURANTE EL LLENADO
PRECOZ?
Sigue habiendo controversia acerca de sí la succión del ventrículo izquierdo con la
relajación activa podría aumentar el gradiente de presión entre la aurícula y el ventrículo
izquierdos durante la fase de llenado precoz; hay datos que lo respaldan. El efecto de
succión ventricular izquierda se descubre comparando cuidadosamente las presiones en
el ventrículo y en la aurícula izquierdos; se da sobre todo en la fase diastólica precoz del
llenado rápido. Este efecto aspirativo podría revestir gran importancia en la estenosis
mitral, pues la válvula mitral no se abre como debiera en respuesta a la succión
diastólica. La velocidad de relajación durante la estimulación catecolamínica puede
aumentar reforzando este efecto de succión y prolongando el período de llenado. El
mecanismo actualmente propuesto para explicar la succión es el siguiente. Al comienzo
de la diástole, la miosina es atraída hacia el espacio entre dos segmentos de anclaje de la
titina y la presión ventricular disminuye por debajo de la aurícula.
FUNCIÓN AURICULAR
La aurícula izquierda, aparte de su función, ayuda a completar el llenado del ventrículo
izquierdo mediante la contracción presistólica y la función impulsora de la aurícula. La
curva presión-volumen auricular difiere mucho de la ventricular. La aurícula tiene dos
partes; su aspecto general se parece al guarismo 8. La primera fase de aumento de
volumen (asa v) refleja el llenado auricular y el vaciamiento pasivo y se sigue del
trabajo auricular (asa a) ejecutado durante la contracción presistólica de la aurícula.
Durante la estimulación auricular aumenta la precarga y las aurículas se distienden, por
lo que el componente volumétrico del asa es pequeño, mientras que el componente de
contracción aumenta mucho.
La aurícula cumple otras dos funciones. En primer lugar, es el sensor volumétrico del
corazón que libera el péptido natriurético auricular en respuesta al estiramiento
intermitente y a otros estímulos, como la angiotensina II y la endotelina. En segundo
lugar, la aurícula contiene receptores para las ramas aferentes de diversos reflejos,
incluídos los mecanorreceptores que aumentan la frecuencia de descarga sinusal y
contribuyen, con ello, a la taquicardia del ejercicio por la elevación del retorno venoso
(reflejo de Bainbridge). Las aurículas poseen una serie de diferencias estructurales y
funcionales frente a los ventrículos: los miocitos son más pequeños y la duración del
potencial de acción es menor, aparte de contar con más miosina fetal (tanto cadenas
pesadas como ligeras). Ase cree que la repolarización auricular más rápida obedece a las
mayores corrientes de salida del potasio, por ejemplo Ito e Ikach. En general, estas
variaciones histológicas y fisiológicas guardan relación con la menor necesidad de las
aurículas para generar altas presiones en su interior más que con la sensibilidad a los
cambios volumétricos, así como con la conservación de suficiente poder contráctil para
ayudar al llenado del ventrículo izquierdo y responder a los estímulos inotropos.
MEDICIÓN DE LA RELAJACIÓN ISOVOLUMÉTRICA
La velocidad de relajación isovolumétrica se mide de forma óptima con el dP/dtmax
negativo derivado del cateterismo cruento. Tau, la constante temporal de relajación,
describe la velocidad de caída de la presión ventricular izquierda durante la relajación
isovolumétrica y exige también técnicas cruentas para su determinación precisa. Tau
aumenta cuando se eleva la presión sistólica del ventrículo izquierdo. Los demás índices
de relajación isovolumétrica se pueden obtener de la ecocardiografía o de las
mediciones tisulares Doppler que registran la tasa máxima de adelgazamiento parietal.
LA DISFUNCIÓN DIASTÓLICA Y LAS PROPIEDADES MECÁNICAS DEL
MIOCARDIO
Las anomalías de la diástole son frecuentes en los corazones hipertóficos, como los de
la hipertensión crónica o la estenosis aórtica grave, y pueden preceder a la insuficiencia
sistólica. Sin embargo, la existencia de la disfunción y la insuficiencia cardíaca
diastólica “pura” se cuestiona en los estudios con Doppler que muestran anomalías
sistólicas sutiles pero claras. Desde el punto de vista experimental, hay varios defectos
en la hipertrofia hipertensiva precoz, por ejemplo, una menor tasa de contracción y
relajación y una menor generación de la fuerza máxima. No está claro el mecanismo de
la disfunción diastólica, que se atribuye a la fibrosis que acompaña a la hipertrofia
ventricular o, de manera indirecta, a una aurícula izquierda rígida. Las anomalías de la
relajación se asocian con un incremento de la fase tardía (auricular) de llenado, por lo
que la relación E/A del patrón de Doppler mitral descienden.