UNIVERSIDAD AUSTRAL

Facultad de Ciencias Biomdicas

Maestra en Mecnica Vascular e Hipertensin Arterial

Fisiopatolologa de la Hipertensin Arterial

Fisiologa de la circulacin y de la contraccin

Edicin: Sebastin Obregn

Las funciones de la circulacin incluyen tanto el movimiento de fluidos en el cuerpo, como el de proveer transporte de sustancias nutricias y alcanzar lugares donde la difusin es inadecuada.

El ejemplo ms claro de relacin de funcin orgnica con la circulacin es el del rin, quien depende de sta como primer paso en su funcionamiento.

El sistema circulatorio, a travs de las clulas endoteliales, que son las que permanecen en ntimo contacto con la sangre, tiene una importante funcin homeosttica y hemosttica.

Para que todo el sistema funcione, se necesita un cierto nivel de presin arterial, que depende de la funcin cardaca y de la funcin vascular.

Las estructuras y las funciones de los tejidos se mantienen cuando se cuenta con una adecuada presin arterial y un adecuado volumen minuto.

La presin arterial es un parmetro de gran variabilidad debido a la gran cantidad de factores que la impactan. Los sistemas de regulacin continuamente realizan las correcciones necesarias para que regular esta variabilidad y se mantenerla dentro de un rango fisiolgico.

Cuando los sistemas de regulacin de la presin arterial no realizan las correcciones en tiempo y forma sobrevienen los mecanismos patolgicos de alteracin de la presin arterial, como es el caso de la hipertensin arterial.

Estos sistemas de regulacin estn relacionados con factores que provocan disfuncin endotelial, como la alteracin del balance de los factores mitognicos y antimitognicos, lo que lleva a un aumento de las clulas en la pared arterial.

Mecanismos de contraccin del msculo cardaco

Los filamentos de actina y de miosina (protenas contrctiles) no interactan en condiciones de reposo. A partir de la intervencin del calcio (factor iniciador de respuesta), mediante la interaccin de ste con la troponina y la tropomiosina, protenas reguladoras de la contraccin, permite la interaccin de la actina y la miosina, generando la contraccin.

Dentro de estas protenas reguladoras, la troponina tiene 3 subunidades (troponina I, C y T), de las cuales la troponina C es la que se une al calcio.

El influjo de calcio, paso limitante en el mecanismo de contraccin, depende de la apertura de los canales de calcio en la membrana y el mecanismo de liberacin de calcio mediada por calcio, desde el reservorio del retculo sarcoplasmtico.

Habitualmente, y en condiciones de reposo, la clula es impermeable al calcio. Para que el calcio pueda ingresar a la clula se deben cumplir ciertas condiciones. Cuando se produce la interaccin entre el calcio intracelular y la troponina C, se inicia el mecanismo contrctil, a partir de la liberacin del sitio activo de la actina, permitiendo la accin de la cabeza de la miosina, formando el complejo actina-miosina-ATP, el cual adquiere actividad ATPasa. De este modo se libera energa a travs del clivaje de una molcula de ATP, generando la contraccin.

Para que se produzca la contraccin del cardimiocito, que acta como un sincicio, con uniones de baja energa entre las clulas, se genera un potencial de accin que se transmite de clula a clula.

El potencial de accin se genera en el ndulo sinusal mediante una despolarizacin, que se transmite a todas las clulas auriculares y, a travs del ndulo auriculoventricular, hacia los ventrculos.

Las clulas marcapasos tienen una despolarizacin automtica, sin necesidad de estmulos externos, que se produce cuando su potencial de reposo de membrana alcanza los 60 mV, cuando se abren canales de sodio y posteriormente canales de calcio.

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La frecuencia intrnseca de esas clulas marcapasos puede ser regulada a travs de la activacin del sistema simptico y parasimptico, modificando el tiempo de pre-potencial diastlico, aumentando su pendiente a travs de la aceleracin de la apertura de los canales de sodio y calcio, sin modificar la forma del potencial de accin. Esta es la forma en la que las catecolaminas modifican la frecuencia de las clulas marcapasos.

El sistema parasimptico, en cambio, modifica la pendiente del pre-potencial diastlico reducindola, con mayor latencia para alcanzar el umbral de despolarizacin.

A travs de la regulacin de la frecuencia cardaca, se puede regular la presin arterial.

El potencial de accin de los cardiomiocitos contrctiles es diferente al de las clulas marcapasos. Para empezar, los cardiomiocitos no tienen una activacin automtica, sino que necesitan de la propagacin del estmulo hasta cada uno de ellos.

Cuando llega el potencial de accin al cardiomiocito, se produce la apertura de canales de sodio voltaje-dependientes.

Los canales inicos se activan por diferentes estmulos, como los cambios de voltaje en la membrana celular, la activacin por ligandos.

La activacin de los canales de sodio genera un influjo de sodio hacia dentro de la clula a travs de un gradiente de concentracin, cambiando la polaridad de la misma, tornndola ms positiva respecto del espacio extracelular.

Al llegar al umbral de despolarizacin, se genera el potencial de accin. Esto se produce a travs de la activacin de los canales rpidos de sodio (apertura y cierre rpidos).

Posteriormente a la despolarizacin rpida, se produce una meseta en el potencial de accin del cardimiocito, con un retardo en la repolarizacin. Este fenmeno se produce por la permanencia de apertura de canales de calcio lentos.

La repolarizacin comienza an antes de la meseta mediante canales rectificadores de potasio, y se manifiesta mayormente en la fase descendente del potencial, momento en el que se cierran los canales de calcio y aumenta el

influjo de potasio, ya que la clula es muy permeable al potasio en reposo.

El acoplamiento de la actividad elctrica con la actividad mecnica (contraccin) se produce en el momento del aumento de la concentracin intracelular de calcio.

Los canales de calcio voltaje-dependientes de la membrana celular son los de tipo dihidropiridina, los cuales pueden bloquearse con los bloqueantes clcicos habitualmente utilizados clnicamente.

La peculiaridad que tiene el msculo cardaco, no as el esqueltico, es que necesita el influjo del calcio extracelular para su activacin. Este requerimiento se debe a que los canales de calcio de la pared del retculo sarcoplasmtico (donde se encuentra la mayor cantidad de calcio que ser utilizada), o canales de anodina, son dependientes del mismo calcio.

En el msculo esqueltico estos canales tambin se abren mediados por voltaje, por lo que no necesitan del influjo de calcio para activarse.

La libercin de calcio al citoplasma provoca la unin con la troponina C, cambiando la configuracin espacial de las protenas reguladoras, destapando el sitio activo de la actina y favoreciendo el puente cruzado con la miosina.

Cuanto mayor es la concentracin de calcio intracelular, mayor ser, finalmente, la formacin de puentes entre la actina y la miosina, y mayor la fuerza de contraccin.

En el momento de la contraccin, el influjo de calcio al citoplasma es mayor que el transporte fuera de ste.

Cuando se inicia la relajacin, el calcio es devuelto al retculo sarcoplsmico por una bomba de calcio dependiente de energa, y expulsado al extracelular por el contratransporte sodio-calcio que depende de energa, y de la bomba sodio-potasio que es la encargada de transportar ese sodio nuevamente al extracelular.

Cuando se bloquea la bomba de sodio-potasio, se provoca un aumento de la concentracin intracitoplasmtica de sodio y por lo tanto, una mayor permanencia del calcio dentro de la

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clula. De este modo los bloqueantes de la bomba sodio-potasio aumentan la contractilidad.

La entrada de calcio est influenciada por las catecolaminas, que la aumenta, como por la acetilcolina, que la disminuye.

La contractilidad cardaca en realidad depende de varios factores, como la precarga, la poscarga, la activacin simptica, y de la frecuencia cardaca.

La precarga es lo que sucede antes de la contraccin, relacionada con la presin de fin de distole, que depende de la distensibilidad del ventrculo, y del volumen de fin de distole. Este ltimo a su vez depende del retorno venoso, de la contractilidad de la aurcula. A su vez el retorno venoso depende de la volemia y de las fuerzas opuestas a la fuerza gravedad, como las vlvulas venosas, la bomba muscular, y las presiones de la aurcula derecha e intratorcica.

La poscarga es lo que pasa despus de la contraccin, o sea la fuerza que le opone el sistema arterial al corazn. Depende fundamentalmente de la presin en la aorta y la resistencia que le oponga la misma.

Cuando la resistencia que se le opone al ventrculo es mayor, este necesita contraerse con mayor fuerza, en un primer momento a travs del aumento del volumen de fin de distole por un volumen de fin de sstole mayor (ley de Frank-Starling), y en un segundo trmino a partir de la activacin del sistema simptico, de las endotelinas cardacas, o el sistema renina-angiotensina tisular.

El aumento de la frecuencia cardaca tiene dos efectos sobre la contractilidad de tipo homeomtricos: el efecto Bowditch, en el que se produce un aumento de la contractilidad a partir de un aumento brusco de la frecuencia cardaca, relacionado con la mayor concentracin de calcio intracelular por falta de tiempo para la remocin del mismo; y el efecto Anrep, cuando aumenta la fuerza de contraccin frente a una obstruccin en la arteria aorta.

Un ejemplo de este fenmeno puede observarse ante una crisis hipertensiva, en la que se retroalimenta el fenmeno hasta el punto del desajuste de poscarga, cuando ya no se puede compensar un aumento de la poscarga con un aumento de la contractilidad.

En condiciones de alteracin de la frecuencia cardaca y frente a una taquicardia sostenida, en realidad la fuerza de contraccin disminuye por una reduccin en el tiempo diastlico y por lo tanto en el volumen y la presin de fin de distole.

El mecanismo heteromtrico de regulacin de la contractilidad es la ley de Frank-Starling, que postula que cuando aumenta la longitud de la fibra en reposo, aumenta la fuerza de contraccin. Este aumento en la longitud de la fibra a partir del aumento del volumen de fin de distole favorece el aumento del nmero de puentes cruzados entre actina y miosina.

Cuando la longitud supera el nivel ptimo, la cantidad de puentes cruzados formados disminuye, y por lo tanto, la fuerza de contraccin.

El msculo liso vascular

La activacin del msculo liso vascular tambin se produce a travs de un potencial de accin, e intervienen receptores/canales de membrana operados por voltaje y por ligandos.

El aumento del calcio intracelular se consigue a partir del influjo desde la membrana celular, ya que en el msculo liso vascular, el retculo sarcoplsmico no es tan relevante.

En el caso del msculo liso, la protena reguladora es la calmodulina, que al asociarse con el calcio activa una kinasa de la cadena liviana de la miosina, lo que inicia el proceso de contraccin.

Un mecanismo paralelo de ingreso de calcio a la clula, relacionado con la kinasa Rho, provoca una inactivacin de la fosfatasa que est encargada de desactivar la contraccin, y por lo tanto aumenta el proceso de contraccin mismo.

Otros mecanismos relacionados con la activacin de los mecanismos de contraccin son los procesos de seales intracelulares dependientes del diacil-glicerol y activacin de kinasas, y los dependientes de la activacin de la protena G como los agonistas adrenrgicos o angiotensina II.

La apertura de estos canales de membrana tambin puede estar relacionada con los estmulos mecnicos como el estiramiento, base de la regulacin de los esfnteres precapilares.

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Cuando los canales de calcio se cierran, la salida de calcio de la clula supera a su ingreso, y se produce la relajacin, todos estos mecanismos implican gasto de energa.