FISIOLOGÍA CARDIACA CLÍNICA!

Transcripción

1 FISIOLOGÍA CARDIACA CLÍNICA Anderson Machado C. Esp. Cardiología Clínica UBA. SISTEMA DE CONDUCCIÓN muscular cardiaca. Figura 1 El nodo sino atrial es el primer marcapaso con la fase de despolarización diastólica espontánea más rápida. Se localiza en el aspecto craneal del atrio derecho cerca de la unión de la vena cava craneal. A través de las vías del nodo AV (aurículo ventricular) pasa al ventrículo, donde se distribuye por toda el área El nodo AV es la única vía de paso eléctrica de los atrios a los ventrículos. Está localizado en la zona ventral, al lado derecho del septo inter atrial, cerca de la hojuela septal de la tricúspide. En esta zona el impulso se retrasa un poco, permitiendo que la contracción atrial se presente primero que la ventricular. impulso pasa luego al has de His, donde la conducción es rápida, y de ahí pasa a las ramas derecha e izquierda que van por el septo IV. Luego un entramado de fibras de Purkinje transmite el impulso al miocardio ventricular (figura 1). El 1 of 14

2 ELECTROFISIOLOGÍA CARDIACA El potencial de acción se produce asociado a movimientos iónicos a través de la membrana celular. Este movimiento depende de la abertura y cierre de canales específicos para cada ion. Hay dos tipos principales de potenciales de acción: los de respuesta rápida, y los de respuesta lenta. POTENCIAL DE MEMBRANA DE REPOSO La diferencia de potencial entre el interior y el exterior de la célula es de aprox. -90 mv, y este punto de equilibrio es determinado principalmente por las fuerzas electrostáticas y químicas para el potasio. La concentración de potasio dentro de la célula es mayor que en el espacio extra celular, mientras que las concentraciones de sodio y de calcio son mayores afuera. El sarcolema en reposo es relativamente permeable al potasio, pero no al sodio ni al calcio ni a las proteínas cargadas negativamente. El potasio tiende entonces a salir a pesar de las fuerzas negativas que pugnan por mantenerlo dentro. Al mismo tiempo también ocurre una pequeña entrada de sodio a la célula. El estado de reposo es mantenido pues por la función de la bomba Na- K ATPasa. CELULAS DE RESPUESTA RAPIDA (figura 2) Cuando un estímulo eleva el potencial de reposo a un punto menos negativo se activan los canales rápidos de sodio, lo que inicia el potencial de acción por la entrada rápida y masiva de iones sodio (fase 0). Este es el sitio de acción de los antiarritmicos clase I como la lidocaína. Esta activación ocurre brevemente y la duración desde la apertura de los canales de sodio a su cierre o inactivación resulta en el período refractario 2 of 14 Figura 2 efectivo. El retorno al potencial de reposo, así

3 como algo de tiempo, son necesarios para permitir otra respuesta efectiva a un estímulo. La inclinación de la fase 0, así como su amplitud, determinan la velocidad de conducción del impulso (dromotropismo). Posterior a esta fase viene un periodo breve de repolarización (fase 1) dada por la salida de iones potasio. Los canales dependientes del voltaje del calcio (tipo L) se abren durante la parte final de la fase 0, permitiendo la entrada del mismo (fase 2). Esta entrada de calcio produce el acoplamiento eléctrico mecánico en los cardiomiocitos. A medida que el flujo de calcio va disminuyendo, aumenta la salida de iones potasio, generando la fase 3 de repolarización (figura 2) Este es el sitio de acción de los antiarritmicos clase 3, inhibidores de los canales del K. Un efecto secundario de estos, al enlentecer la fase de repolarización, prolongan el periodo refractario y disminuyen la velocidad de conducción por lo que pueden favorecer la aparición de arritmias de reentrada. En el período refractario efectivo (desde la fase 0 hasta que el potencial alcanza cerca de -50 mv durante la fase 3) la célula no puede re exitarse. Luego la célula necesita un estímulo mayor al usual para poder generar otro potencial de acción. Los antiarritmicos clase IV, inhibidores de los canales L de calcio, son inotropos negativos por afectar también la fase 2 del potencial de acción Por último viene la fase cuatro, dominada por la acción de la bomba Na K ATP asa que retorna la célula a su nivel de equilibrio electrolítico de reposo, al extraer de la célula los iones de sodio que ingresaron durante la fase 0 e incorporar a la célula los iones potasio que salieron durante la fase 3 de repolarización. 3 of 14

4 CELULAS DE RESPUESTA LENTA (figura 3) El corazón tiene dos propiedades características: su automaticidad y su ritmicidad. Las células con esta capacidad (típicamente las de los nodos) laten espontáneamente ya que no tienen un potencial de reposo estable y más bien tienen una fase 4 de despolarización diastólica espontánea. En ellas el potencial de acción se genera por la activación de los canales lentos de calcio, no por la activación de los canales de sodio, como en las fibras rápidas. Por esta razón la lidocaína no influye en la ritmicidad ni en la velocidad de despolarización de los nodos Figura 3 Estas células tienen una velocidad de conducción más lenta y un periodo refractario más largo por lo que es más fácil que se presente un bloqueo a este nivel. Durante una hiperkalemia severa, la célula es menos negativa, la inclinación de la fase 0 es menor, el dromotropismo es más lento, la repolarización es más lenta, el cronotropismo es más lento. En estas células la despolarización se da a un ritmo mantenido hasta que se alcanza el umbral, y se dispara el potencial de acción. La frecuencia de descarga varia por cambios 4 of 14 Figura 4

5 en la velocidad de despolarización durante la fase 4, la máxima negatividad alcanzada en la fase 4 y el umbral de despolarización. Normalmente la frecuencia de disparo es controlada por la actividad del sistema nervioso autónomo. Un incremento de la actividad simpática eleva la frecuencia cardiaca por incremento de la inclinación (punto a, figura 4). Incremento de la actividad vagal, disminuye la frecuencia al hiperpolarizar la célula y disminuir la inclinación (punto d, figura 4). Al adicionar un bloqueador del calcio, o al haber una hipocalcemia, se disminuye la amplitud del potencial de acción y la inclinación de la despolarización diastólica. ACOPLAMIENTO ELECTRO-MECÁNICO El incremento del calcio intra-celular produce la liberación del calcio del retículo sarcoplásmico que rodea las miofibrillas; y esta liberación masiva es la que genera la contracción muscular (figura 5). 5 of 14 Figura 5

6 El calcio liberado se adhiere a la troponina C, causando un cambio conformacional que permite que el complejo troponina-tropomiosina se mueva, liberando el sitio de unión de la actina a la miosina. Esta acción produce la disociación del ATP en la cadena ligera de la miosina, cuya liberación de energía genera el movimiento en cremallera de la unidad contráctil y por lo tanto la contracción muscular (figura 6 y 7). Figura 6 Figura 7 6 of 14

7 EL CORAZÓN COMO BOMBA Como se mencionó en capítulos anteriores, las funciones generales del corazón son efectivas si se mantiene un volumen circulante efectivo. Para que este volumen sanguíneo lo sea, el sistema debe tener un gasto cardiaco mínimo, una presión sanguínea y una concentración de oxígeno adecuados. El gasto cardiaco es la cantidad de sangre que sale del ventrículo en cada latido (volumen latido, que normalmente es de aproximadamente un 65% del volumen diastólico final) multiplicado por el numero de latidos por minuto (frecuencia cardiaca). Su valor en caninos en reposo es de 3,1 a 4,7 L/ min/m2. El volumen latido depende de las condiciones de carga y de la contractilidad miocárdica. Y esta última depende de las propiedades cualitativas y cuantitativas del cardiomiocito en si, además de un adecuado aporte de oxígeno y nutrientes al aparato contráctil (figura 8). Figura 8 7 of 14

8 CONDICIONES DE CARGA El estiramiento durante la diástole a longitudes óptimas incrementa la fuerza de la siguiente contracción. Este es el postulado de la ley de Starling y se considera que se da por una mayor afinidad de los miofilamentos al calcio. Este nivel de estrechamiento diastólico de las fibras o el volumen ventricular al final de la diástole es lo que se conoce como pre-carga. La post carga hace referencia a la fuerza contráctil a la que el corazón debe llegar para que los sarcómeros se puedan acortar y por lo tanto producir la eyección ventricular. Esta presión está muy afectada por la presión sanguínea, así como también podría verse afectada por lesiones obstructivas de los tractos de salida ventriculares. CONTRACTILIDAD Se refiere a la fuerza de contracción en unas condiciones de carga dadas. Depende principalmente de la cantidad de calcio intra celular disponible para la sístole, de la disposición de ATP y de la ultra estructura del cardiomiocito. RELAJACIÓN MIOCÁRDICA El retículo sarcoplásmico activamente retoma el calcio gracias a la bomba SERCA. Esta proteína es inhibida por la proteína Fosfolamdam, que cuando es fosforilada se libera de la bomba y permite su acción (figura 9). Este evento retoma el calcio que de esta manera no está más disponible en el aparato contráctil y se genera entonces la relajación. Algo del calcio también es retirado de la célula por la bomba intercambiadora de Na/Ca en la membrana celular. 8 of 14 Un incremento de la pre carga incrementa también las presiones de llenado ventriculares. Una excesiva presión de llenado conduce a congestión venosa y la formación de edemas. Figura 10 Figura 9

9 La capacidad de contraerse del músculo, así como su capacidad para relajarse y recibir un volumen adecuado para la expulsión determinan entonces la función del corazón como una bomba eficiente. Los agentes inotrópicos positivos como las catecolaminas, ej. Dopamina y dobutamina, incrementan la fuerza de contracción por incremento de los niveles de calcio y hacen mas eficientes la re-captación del mismo por el retículo sarcoplásmico, pero inducen mayor consumo de oxígeno cardiaco. El llenado ventricular depende entonces de: 1. Una relajación activa inicial, que consume oxígeno y es dado por la acción de la bomba re-captadora de calcio SERCA. 2. El retorno venoso al corazón. 3. La adaptabilidad al volumen del ventrículo. 4. La duración de la diástole. 5. La contracción atrial, que en condiciones normales aporta aproximadamente un 20% al llenado ventricular. En condiciones de taquicardia este aporte es mayor. Una retoma del calcio lenta o incompleta incrementa la rigidez del miocardio y por lo tanto las presiones de llenado ventriculares. Esto se denomina falla diastólica. La utilización de agentes parasimpático líticos, como la atropina, induce taquicardia, por lo tanto disminución del tiempo de llenado ventricular, y aumento del consumo de oxígeno miocárdico 9 of 14

10 EL CICLO CARDIACO Y LA GENERACIÓN DE LOS SONIDOS Figura of 14

11 Una interpretación adecuada del examen cardiológico depende del conocimiento de los eventos dados en el ciclo cardiaco. Primero, los eventos eléctricos (despolarización) siempre preceden los eventos mecánicos (contracción) (figura 10). Cuando la presión ventricular es mayor que la atrial, las hojuelas mitrales y tricuspídeas se cierran. La vibración y la turbulencia creada en este evento genera el primer sonido cardiaco (S1). Durante un breve periodo de tiempo, antes de que la presión sea lo suficientemente grande para vencer la presión diastólica aórtica las 4 válvulas permanecen cerradas. Este evento se denomina período de contracción isovolúmica. Una vez que las válvulas semilunares se abren comienza el periodo de eyección, que dura el tiempo en el que la presión ejercida por el corazón es mayor que la presión aórtica y pulmonar. A medida que el miocardio se contrae se observa un engrosamiento del mismo. El volumen de sangre que queda residual en los ventrículos luego del período de eyección se denomina volumen al final de la sístole. Cuando las presiones en los vasos mayores son más grandes que las ventriculares las válvulas semilunares se cierran, lo que genera el segundo ruido cardiaco (S2), y aquí comienza el periodo de relajación cardiaca. Al inicio las cuatro válvulas están cerradas, período de relajación isovolúmica, periodo en el que las presiones atriales van incrementando y las ventriculares van disminuyendo. Una vez abierta las válvulas atrioventriculares, comienza el periodo de llenado ventricular que se divide en tres fases, una fase de llenado rápido, una fase de llenado lento o diástasis y la contracción atrial. Y el ciclo se continua. Una medida sensible para detectar cardiomiopatía dilatada oculta es el incremento de la medición del diámetro al final de la sístole. En algunas enfermedades cardiacas, principalmente en aquellas donde hay hipertrofia de las cámaras se pueden generar otros sonidos cardiacos que en general, y sumados a los fisiológicos, se denominan sonidos de galope. El S3 por un sonido asociado al llenado ventricular temprano (cardiomiopatía dilatada) y el S4 se escucha principalmente en corazones mas rígidos (cardiomiopatía hipertrófica). 11 of 14

12 CONTROL NERVIOSO DEL CORAZON Normalmente el corazón está bajo influencia vagal. Tiene también estimulación simpática con receptores principalmente de tipo beta 1 cuyo estímulo incrementa la contractilidad y la relajación miocárdica, así como la velocidad de conducción y la frecuencia cardiaca (inotrópicos, lusitrópicos, dromotrópicos, cronotrópicos positivos). La estimulación simpática a nivel del nodo sinusal hiperpolariza las células y favorece el flujo hacia adentro del sodio y del potasio, por lo que se acelera la fase 4 de despolarización diastólica. El estímulo vagal o parasimpático se da principalmente a nivel del nodo sinusal y AV. Este estímulo reduce la inclinación de la despolarización diastólica ya que activa la salida de K. Igualmente disminuye la conducción AV. 12 of 14

13 APORTE DE ENERGIA AL CORAZON Los cardiomiocitos contienen grandes cantidades de mitocondrias para la producción de ATP mediante la fosforilación oxidativa en la cadena respiratoria. Los ácidos grasos son FADH2) para Figura 11 la principal fuente de energía cardiaca (Figura 11). El catabolismo de estos durante la beta oxidación genera Acetil- CoA. Por otro lado y en menor medida, la glicólisis genera piruvato, que en condiciones aeróbicas pasa igualmente a Acetil-CoA. Esta ingresa al ciclo de K r e b s q u e s e d a d e n t r o d e l a mitocondria. En este ciclo se generan los equivalentes reducidos (NADH Y la cadena respiratoria cuya función es la generación de moléculas de ATP. Una vez formado el ATP se convierte inmediatamente a fosfo creatina por la creatina kinasa en la mitocondria. Y así es transportado a los sitios de uso donde otra creatina kinasa lo libera nuevamente. El proceso de contracción consume el 80% aproximadamente de la energía generada. La regulación del tono arteriolar coronario está muy unido al estado energético de los miocitos. El aporte coronario de sangre fluye principalmente desde la superficie epicárdica hacia la endocárdica lo que hace que durante la sístole el flujo sub endocárdico disminuya incluso hasta cesar. La mayor parte de la irrigación se da entonces en diástole. Por otro lado las zonas sub endocárdicas están sujetas a un mayor estrés mecánico y por lo tanto requieren mayor oxígeno. En hipertrofia severa, como en la estenosis sub aórtica, incluso el flujo coronario puede revertirse. Cuando la fase de relajación se enlentece, lo hace también el aporte de oxígeno. Si a esto se le suma la taquicardia compensatoria, se disminuye el tiempo diastólico, por lo que la posibilidad de isquemia miocárdica se incrementa. 13 of 14

14 LA CIRCULACION El flujo de sangre depende directamente de la diferencia de presión e inversamente de la resistencia vascular. Esta resistencia está influenciada mayormente por el ancho de los vasos sanguíneos. Según la ley de Poiseuille, la resistencia es inversamente proporcional al radio del vaso a la 4a potencia y directamente proporcional a la viscosidad de la sangre. La viscosidad es dada principalmente por el hematocrito. Un hematocrito normal provee el mejor balance entre el flujo y la habilidad para entregar oxígeno a los tejidos. La sangre fluye de forma laminar, siendo en su centro mas rápida que en la periferia. La turbulencia se favorece por altas velocidades de flujo de sangre, baja viscosidad sanguínea, mayor amplitud de los vasos, cambios súbitos de dirección y el flujo pulsátil. La resistencia al flujo se incrementa con la turbulencia. 14 of 14