TEMA 8. REGULACIÓN DE LA FUNCIÓN CARDÍACA Regulación de la actividad marcapasos. Regulación de la actividad miocárdica. 1. OBJETIVOS • Determinar las diferencias entre los mecanismos reguladores de la FC (actividad marcapasos) y de la actividad miocárdica. • Conocer las vías simpáticas y parasimpáticas que inervan el corazón y el efecto que producen sobre la FC y la actividad miocárdica. • Determinar el control de la actividad cardíaca por centros nerviosos superiores. • Conocer los receptores sensoriales implicados en la función cardíaca y el efecto que ejercen en la misma. • Determinar los mecanismos de regulación refleja que colaboran en la regulación de la FC • Entender los mecanismos de regulación intrínseca y extrínseca de la actividad miocárdica. 2. CONTENIDOS El GC puede variar al modificarse la FC o al cambiar el VL. Al estudiar el control de la función cardíaca podemos por tanto considerar, la regulación de la actividad marcapasos y la regulación de la actividad miocárdica. 2.1. Regulación de la actividad marcapasos 2.1.1. Inervación autónoma del corazón El principal control de la FC está reservado al Sistema Nervioso Vegetativo (SNV), efectivamente, el NSA está bajo la influencia del SNV, así mientras que el sistema simpático (SS) ejerce una acción que facilita el ritmo marcapasos, el sistema parasimpático (SP) posee un efecto inhibidor (Fig. 3-1).
Figura 3-1. Inervación autónoma del corazón (García-Sacristán, 1995). • Vías simpáticas. Las fibras cardíacas simpáticas se originan en las columnas intermedio-laterales de los segmentos medulares últimos cervicales y primeros torácicos, desde aquí las fibras preganglionares emergen de la médula espinal y penetran en la cadena de ganglios paravertebrales. En el perro, estas fibras establecen sinapsis en los ganglios cervicales caudales. Además, en esta especie se han identificado fibras simpáticas preganglionares directas (nervio cardíaco), que inervan selectivamente la unión AV. En el gato, las sinapsis entre neuronas pre y posganglionares se produce en el ganglio estrellado. Las fibras cardíacas posganglionares alcanzan la base del corazón y penetran en el miocardio acompañando los vasos coronarios. Se ha determinado una tendencia hacia la distribución diferencial de las fibras simpáticas derechas e izquierdas. Así, mientras que la estimulación de estas últimas posee efectos más pronunciados sobre el
inotropismo que sobre la FC, la estimulación de las fibras simpáticas derechas incrementa la FC y provoca una menor fuerza de contracción. Los efectos de la estimulación simpática decaen gradualmente tras el cese del estímulo, la noradrenalina (Nor) liberada por las células posganglionares es captada por los terminales nerviosos y la fracción restante retirada por el torrente circulatorio, sólo una pequeña parte resulta degradada en los tejidos. • Vías parasimpáticas. Las fibras cardíacas parasimpáticas se originan en el bulbo raquídeo (núcleo motor dorsal del vago o núcleo ambiguo). Las fibras vagales preganglionares descienden formando parte de los vagos se dirigen al corazón y establecen sinapsis con células posganglionares (cerca del NSA y NAV). La estimulación del vago derecho afecta sobre todo al NSA, donde produce una bradicardia sinusal e incluso una parada de la actividad marcapasos durante algunos segundos. El vago izquierdo ejerce una mayor influencia sobre el tejido de conducción AV, y su estimulación produce bloqueo AV. No obstante, existe cierta superposición en cuanto a la distribución de ambos grupos de fibras vagales. Los efectos de la estimulación parasimpática son poco duraderos ya que los nódulos SA y AV presentan altos niveles de acetilcolinesterasa lo que produce una rápida hidrólisis de la acetilcolina (Ach). 2.1.2. Control por centros superiores La estimulación de distintas zonas del cerebro provoca alteraciones de frecuencia, ritmo y contractilidad de corazón. Los centros localizados en corteza cerebral y en diencéfalo son responsables de reacciones cardíacas que acompañan a la excitación, ansiedad y otros estados emocionales. La estimulación del hipotálamo ocasiona variadas respuestas cardiovasculares (taquicardia, cambios en la FC, etc.) En la formación reticular, entre protuberancia y bulbo, se encuentra el centro vasomotor, que además de controlar el grado de constricción vascular regula la actividad del corazón. Sus regiones laterales transmiten impulsos excitadores (por nervios simpáticos cardíacos) aumentando la FC y contractilidad, mientras que la porción medial (cerca del núcleo motor dorsal del vago) transmite impulsos por el vago para disminuir la FC. 2.1.3. Regulación refleja En el sistema cardiovascular se localizan varios receptores sensoriales, cuya información es importante para adecuar la función cardíaca a las necesidades del organismo. Así, existe un grupo de receptores que responden a cambios de presión y deformación celular en el que se incluyen receptores de estiramiento auricular, receptores de estiramiento ventricular y barorreceptores situados en las paredes de las grandes arterias de la circulación sistémica (arco aórtico y seno carotídeo). Otros receptores son sensibles a los cambios de presiones parciales de O2 y CO2 son los quimiorreceptores, se encuentran situados en los cuerpos aórticos y carotídeos (Fig 3-2).
Figura 3-2. Baro y quimiorreceptores (García-Sacristán, 1995).
Estos receptores sensoriales ponen en marcha una serie de reflejos que colaboran en la regulación de la actividad marcapasos: • Reflejo de Bainbridge. La distensión de la AD por aumento de la presión venosa central ocasiona un aumento de la FC. Los receptores de estiramiento auricular resultan excitados y transmiten señales aferentes por los ns. vagos hasta el bulbo, posteriormente, las señales eferentes regresan por los vagos y simpáticos, provocando un aumento de la FC y de la fuerza de contracción. No obstante, la magnitud de la respuesta depende de la FC al inicio del reflejo. • Reflejo barorreceptor. Los cambios de presión arterial (PA) estimulan los barorreceptores, éstos envían señales hacia el tracto solitario y desde aquí salen señales que inhiben el centro vasoconstrictor y estimulan el centro vagal. Los efectos netos consisten en una vasodilatación periférica y una disminución de la FC y de la fuerza de contracción. Cuando se eleva gradualmente la PA a niveles altos, la FC dismunye por supresión del tono cardíaco simpático. Durante la hipotensión grave ocurre lo contrario, el tono vagal casi desaparece y se produce un aumento progresivo de la actividad nerviosa simpática. • Arritmia cardiaca respiratoria. En algunas especies se detectan variaciones de la FC que acompañan a los movimientos respiratorios. Los ns. vagos son los responsables principales de esta arritmia respiratoria, de forma que, la FC aumenta en inspiración y disminuye en espiración. Durante la inspiración la presión intratorácica disminuye y el RV se acelera lo que desencadena el R. de Bainbridge. Poco después, el VM ventricular izquierdo aumenta elevando la PA, lo que reduce la FC por estimulación barroceptora. • Reflejo quimiorreceptor. En el animal intacto, la estimulación de los quimiorreceptores carotídeos provoca aumentos o descenso leves de la FC. Si la estimulación respiratoria es suave la FC disminuye, cuando la ventilación pulmonar es intensa la FC aumenta. Otros reflejos de interés: • Reflejo de Betzold-Jarisch. Existen una serie de receptores en arterias coronarias que son estimulados por la acumulación de metabolitos y sustancias tóxicas y que a través del centro vagal del bulbo, provocan un aumento del tono vagal, reduciendo con ello la FC y la PA. Este reflejo se constituye en un sistema de seguridad frente a la acumulación excesiva de sustancias peligrosas procedentes del metabolismo cardíaco. • Reflejo de Goltz. De ciertas zonas sensibles pueden partir impulsos hacia el centro cardioinhibidor como ocurre por ej., en los casos de hiperpresión abdominal, en los que la estimulación del centro vagal del bulbo produce una bradicardia via refleja. 2.2. Regulación de la actividad miocárdica 2.2.1. Regulación intrínseca de la actividad miocárdica El corazón posee la capacidad de adaptarse a condiciones hemodinámicas cambiantes gracias a mecanismos intrínsecos al miocardio. Los ajustes producidos para esta adaptación pueden implicar cambios en la longitud de la fibra miocárdica (autorregulación heterométrica) o ser independientes de ésta (autorregulación homeométrica), además, se considera un tercer tipo de regulación determinada por las células endoteliales endocardiales y vasculares coronarias (autorregulación mediada por endotelio): • Autorregulación heterométrica. Se basa en la Ley de Frank-Starling. De forma que el aumento de la longitud diastólica de la fibra muscular cardíaca (precarga) conduce a un aumento en la fuerza de contracción. El corazón se vale de este mecanismo para adaptarse a diversos tipos de sobrecarga compensando tanto un aumento del RV como de la resistencia de los vasos sanguíneos a nivel periférico (resistencia periférica - RP). Así, durante la bradicardia, el aumento de la duración de la diástole permite un mayor llenado ventricular con el consecuente alargamiento de la fibra miocárdica, lo que implica un aumento del volumen de sangre expulsado en la sístole, de esta forma; se mantiene constante el VM y se mantiene el equilibrio entre los GCs ventriculares derecho e izquierdo.
• Autorregulación homeométrica. Este mecanismo regulador es independiente de los cambios en la longitud de la fibra miocárdica y facilita al sistema cardiovascular la adaptación a demandas especiales, como el ejercicio. De forma que un incremento de la FC provoca un aumento de la fuerza de contracción debido a un mayor influjo de Ca2+ intracelular a medida que aumenta la frecuencia de contracción. • Autorregulación mediada por endotelio. Las células endoteliales vasculares coronarias liberan varias sustancias, entre ellas: el factor relajante derivado de endotelio (EDRF -óxido nítrico), PGI2, endotelina, etc., con propiedades inotrópicas que actúan sobre la duracción de la contracción. También se ha demostrado la liberación de EDRF y de PGI2, por las células endoteliales endocardiales. Ambas sustancias actúan como relajantes de los miocitos, reduciendo la duración de la contracción. Por otra parte, la endotelina (o una isoforma de la misma, llamada endocardina) liberada por las células endoteliales actúa como factor inotrópico positivo, haciendo que se prolongue la duración de la contracción. En conjunto, ambos tipos de autorregulación endotelial al actuar sobre la duración de la contracción, modulan el comienzo de las fases de diástole y de llenado rápido. 2.2.2. Regulación extrínseca de la actividad miocárdica El control extrínseco de la contracción del miocardio se ejerce por dos elementos principales, estímulos nerviosos, a través del SNV, y modificaciones químicas de la sangre que baña al miocardio: • Control nervioso. El SNV es el encargado de controlar la contractilidad del miocardio. El SS produce un efecto facilitador sobre el miocardio auricular y ventricular. En el perro, las fibras simpáticas izquierdas ejercen una acción más potente sobre el ventrículo izquierdo que las fibras simpáticas del lado derecho. Las catecolaminas son las responsables de estos efectos simpáticos, ya que aumentan la permeabilidad de la membrana celular al Ca2+, lo que estimula los niveles de AMPc y de proteínas contráctiles, determinando un aumento del inotropismo y por consiguiente una mayor presión de expulsión y un mayor VL. El SP no establece diferencias entre vago izquierdo y derecho, aunque las fibras vagales presentan mayor distribución a nivel de aurículas que de ventrículos. Esto determina que la estimulación vagal no produzca una demasiado intensa depresión del inotropismo ventricular. La actividad vagal logra su efecto depresor mediante, al menos, varios mecanismos, uno de ellos directo (el 1º) y otros tres mediante interacción con el SS: - Liberación de Ach, que aumenta de forma directa, los niveles intracelulares de GMPc. Este nucelótido disminuye el inotropismo por un mecanismo todavía no del todo conocido. - Liberación de Ach, que reduce los niveles de AMPc (mediador del SS). - Incremento de los niveles intracelulares de GMPc, lo que además acelera la hidrólisis de AMPc y reduce su concentración en los miocitos. - Liberación de Ach desde fibras posganglionares parasimpáticas, lo que inhibe la liberación de Nor en las fibras simpáticas próximas a aquellas. • Control químico. La contractilidad del miocardio se ve afectada por los niveles plasmáticos de O2 y CO2. La PpO2 de la sangre que riega el miocardio influye de forma directa sobre el inotropismo. La situaciones de hipoxia moderada provocan una estimulación inotrópica aumentando la respuesta contráctil del corazón a las catecolaminas circulantes; la hipoxia elevada produce depresión del inotropismo. Los efectos de las variaciones de la PpCO2 se han estudiado en preparaciones aisladas y en el animal intacto. En una preparación aislada de VI, el descenso de la PpCO2 tuvo un efecto estimulador sobre el inotropismo y el aumento de la PpCO2 produjo un efecto fuertemenrte depresor de la contractilidad. Sobre el animal intacto, la hipercapnia sistémica provocó una activación simpatoadrenal que compensó el efecto depresor directo de los altos niveles de CO2 sobre la contractilidad cardíaca.
