Fisiopatología Cardiovascular Falla de la función de bomba 1 Dra. Pamela Jorquera

Función cardiaca Corazón: se adapta a los requerimientos del organismo Reserva cardiaca: capacidad de incrementar el DC durante actividad física.

Insuficiencia cardiaca Estado fisiopatológico y clínico en el cual el corazón es incapaz de bombear sangre para cubrir las demandas metabólicas periféricas en reposo o actividad leve En reposo o ejercicio

Insuficiencia cardiaca IC: utiliza la reserva cardiaca en reposo. En reposo o ejercicio

Insuficiencia cardíaca Es un síndrome heterogéneo resultante de un daño estructural de la fibra miocárdica

Fisiopatología de la IC Involucra Disminución del DC con hipoperfusión y estancamiento de sangre en territorio venoso

http://web.ukonline.co.uk/ congestión hipoperfusión

Consumo de oxígeno miocárdico

Tensión de la pared ventricular Ciclo cardiaco: se producen cambios dinámicos de la geometría cardiaca en sístole y diástole con variación drástica del grosor y curvatura de la pared del ventrículo

Estrés (Tensión) de la pared ventricular directamente proporcional a la Pº dentro del ventrículo y al diámetro ventricular, e inversamente proporcional al grosor de la pared. V.

Ley de Laplace Determina que en una esfera la presión dentro de ella se correlaciona directamente con la tensión y el grosor de la pared e inversamente con el radio de la esfera

Estrés de la pared ventricular Tensión es la fuerza ejercida a lo largo de una línea (dinas/cm). Estrés (σ) es la fuerza ejercida sobre un área (dinas/cm²), describe la fuerza dirigida alrededor de la circunferencia del V.

Tensión de la pared ventricular el estrés de la pared es el principal determinante del consumo de oxigeno miocárdico

Consumo miocárdico de oxígeno El MVO2 se incrementa con el aumento de la FC, de la precarga, de la poscarga y de la contractilidad. Especialmente importante es la generación de presión dentro del V (tensión) Los aumentos en la generación de presión tienen mucha mayor influencia sobre el consumo de O2 que el aumento de la precarga

Consumo miocárdico de O2 MVO2 = flujo coronario por la cantidad de O2 extraído O2 extraído = diferencia arterio-venosa de O2 MVO2 = Q cor x (a-v) O2 elevado metabolismo miocárdico genera extracción tisular del O2 que alcanza el 60-70%

Debito cardiaco DC = VS x FC

Variables que determinan el volumen sistólico PRECARGA Precarga: estrés o PºDFD CONTRACTILIDAD VOLUMEN SISTÓLICO POSTCARGA Poscarga: estrés o Pº DFS

Variables que determinan el volumen sistólico Precarga: fuerza pasiva que determina el largo de la fibra antes de la contracción (estrés DFD) PRECARGA CONTRACTILIDAD VOLUMEN SISTÓLICO POSTCARGA

PRECARGA Representa todos los factores que contribuyen a la tensión pasiva de la pared ventricular al fin de la diástole . (RV)

PRECARGA Depende de La presión de llene ventricular: Pº a la que se llena el ventrículo. Depende de la Pº de la aurícula, que depende del RV El tiempo de llene ventricular: tiempo diastólico La contracción auricular. La distensibilidad ventricular

Variables que determinan el volumen sistólico PRECARGA CONTRACTILIDAD VOLUMEN SISTÓLICO POSTCARGA Poscarga: Pº que el corazón debe generar para mover la sangre hacia la Aorta (estrés DFS)

Definiciones de poscarga La presión intraventricular suficiente para abrir la válvula aórtica y eyectar sangre hacia la Ao la carga contra la que el ventrículo se contrae : estrés de pared durante la eyección ventricular V.

Post carga Representa todos los factores que contribuyen a la tensión de la pared durante la eyección (se mide al final de la sístole)

Tensión de la pared El desarrollo de tensión de la pared miocárdica (y por lo tanto de Pº intraventricular) , principalmente la poscarga, involucra un costo metabólico. Mientras mayor tensión se requiera durante el sístole, mayor demanda de O2 y sustratos metabólicos por el miocardio.

Tensión de la pared En enfermedad cardiaca se generan mecanismos fisiológicos compensatorios cuyo objetivo es reducir la tensión de la pared miocárdica (consumo oxígeno) y recuperar el balance entre aporte y demanda de O2 La terapia también pretende lo mismo

Efecto del aumento de la poscarga en el corazón (sano e IC)

Variables que determinan el volumen sistólico PRECARGA CONTRACTILIDAD VOLUMEN SISTÓLICO POSTCARGA Contractilidad

Contractilidad Tres mecanismos regulan la fuerza contráctil cardíaca Ley de Frank-Starling fuerza contráctil dependiente de la FC (fenómeno de la escalera o treppe, o de Bowditch) propiedades intrínsecas del músculo cardíaco, que está bajo control neurohumoral (SS, SPS, AII)

Contractilidad Ley de Starling: largo ideal es 1,5 a 2 veces el de reposo.

Contractilidad 2. Un aumento de la FC incrementa progresivamente la fuerza de la contracción, mientras que la disminución produce efecto inverso. Normal .

Contractilidad fenómeno de la escalera Probablemente por mayor entrada de Na+ y Ca++ en las células que supera la capacidad de la bomba Na+-K+ATPasa, e incentivan el intercambio reverso Na+/Ca++ provocando mayor cantidad de Ca++ intracelular y mayor contractilidad

3 Inotropismo Depende de las condiciones del músculo, sin la influencia de precarga o poscarga.

Inotropismo Habilidad del corazón para cambiar su fuerza de contracción sin cambiar el largo de la fibra en reposo. Determinado por propiedades biofísicas y bioquímicas de al interacción actina miosina. depende de la concentración de iones calcio

Debito cardiaco DC = VS x FC

Frecuencia cardiaca Modifica DC y trabajo cardiaco: determina cuantas veces /minuto se contrae el ventrículo y bombea sangre.

Frecuencia cardiaca Disminuye llene: < VS La FC determina el tiempo de llene diastólico: el tiempo de llene se acorta al aumentar la frecuencia cardiaca. Disminuye llene: < VS A frecuencias altas (sobre 180/min.) el DC cae.

Falla de bomba Causas más frecuentes : Cargas inadecuadas de trabajo cardiaco: sobrecargas de volumen y de presión. Disminución de la contractilidad Restricción al llene: disminución de la distensibilidad

Agresión sobre el músculo cardiaco IC Evento inicial Agresión sobre el músculo cardiaco

Fisiopatología de la IC Involucra el Desarrollo de mecanismos compensadores para mantener la perfusión de órganos y tejidos

Mecanismos de compensación mecanismos compensatorios para mantener Pº perfusión : Activación del SNS , SRAA, PNA Mecanismo de Frank-Starling: dilatación ventricular Hipertrofia miocárdica

Activación del SNS , SRAA, PNA Estimulación adrenérgica

Hiperactividad simpática 1) es un fenómeno precoz en el curso de la enfermedad. 2) comprende a las circulaciones coronaria, renal, cerebral y muscular. 3) 1/α al volumen sistólico (VS).

Mecanismos de compensación SS: la activación del sistema adrenérgico es la primera y más rápida manera de mantener el DC

Mecanismos compensadores Estimulo SS inicia máximo 30 segundos después de la caída del DC, por barorreceptores, quimioreceptores, reflejos locales. Se inhibe el SPS de la PºA

FUNCION VENTRICULAR EN LA Insuficiencia cardíaca AGUDA DC (l/min) normal >fc, RV, I+ 5 a SNS c . Corazón lesionado b Sin SNS 4 Presión AD (mmHg)

Receptores de NA

Receptores adrenérgicos α Receptor adrenérgico α1 : vasoconstricción arterial y venosa. α2: liberación de noradrenalina a nivel central y periférico. α1

Receptores adrenérgicos ß Aumenta fc en el NS : efecto cronotrópico Aumenta contractilidad miocárdica AV : efecto inotrópico Aumenta conducción y automatismo del NAV Libera renina de las células yuxtaglomerulares .

Estímulo SS Al poco tiempo de iniciada la hiperactividad SS se produce regulación a la baja de los receptores B1 cardiacos (para proteger al miocito)

Estimulo del SS liberación de Noradrenalina : Sobre el corazón: aumenta fc y fuerza de contracción. Vasculatura periférica: vasoconstricción, aumentando el RV

Mecanismos de compensación 2.- Mecanismos tendientes a mantener un adecuado volumen circulante : a) activación del SRAA retiene sodio y agua. b) moléculas vasodilatadoras: PNA, PGs y ON (contrarrestan vasoconstricción de la activación SS)

Activación del SRAA Disminución de la PºA en la arteria aferente del glomérulo renal activa al aparato yuxtaglomerular renal : formación y liberación de renina en la mácula densa.

SRAA: acciones AII Vasoconstricción. Estimula la sed Estimula la liberación de la Hormona antidiurética o Vasopresina ( acción vasoconstrictora). Estimula corteza suprarrenal: liberación de aldosterona.

SRAA: acciones aldosterona Produce retención de Na+ y H2O. Junto a la ADH y al estímulo de la sed Aumentan la volemia Interviene en el remodelado: participa en la producción de fibrosis miocárdica al estimular la producción de colágeno

SRAA Aumento del volumen circulante más vasoconstricción aumento del RV aumento de la precarga aumento efectivo de fuerza de contracción: aumento DC Mecanismo de Starling

Glándulas suprarrenales > producción de Aldosterona Disminución de perfusión renal Renina Angiotensinógeno Angiotensina I Angiotensina II Glándulas suprarrenales > producción de Aldosterona Vasos Vasoconstricción Retención Na y H2O Aumento de PA Aumento Precarga Aumento Postcarga

Mecanismo de Frank-Starling Aumento en el RV Aumento VDF Estiramiento sarcómero Aumento fuerza de contracción V Aumento VS y DC

Moléculas vasodilatadoras > RV aumento Pº y volumen en As y Vs : se estimula producción del Péptido Natriurético Auricular eliminación Na+ y H2O y vasodilatación (contrarresta incremento de volumen y vasoconstricción)

PNA Actúa como factor antihipertensivo y reductor del volumen circulante. Inhibe acción vasoconstrictora del SRA, del SNS y de la endotelina participa en la regulación del tamaño miocárdico: inhiben hipertrofia y fibrosis.

Hipertrofia miocárdica Remodelación miocárdica ALTERACIONES DE LA GEOMETRIA AUMENTO DEL TAMAÑO DE LOS MIOCITOS AUMENTA TEJIDO CONECTIVO

Hipertrofia miocárdica Con sobrecarga aguda el corazón 1º se dilata para enfrentar la sobrecarga de volumen y luego se hipertrofia para alcanzar mayor fuerza contráctil

DC e hipertrofia ventricular Aumenta síntesis de proteínas contráctiles y ribosomas aumenta el número de miofilamentos: aumenta el número de puentes cruzados que se forman . Mayor VS y mayor DC.

HIPERTROFIA VENTRICULAR IZQUIERDA PATRONES GEOMETRICOS Según tipo de sobrecarga las proteínas del sarcomero se agrupan diferente y originan dos patrones geométricos: HVI concéntrica : Las proteínas se agrupan en paralelo y aumenta el grosor HVI excéntrica: Las proteínas se agrupan el serie y aumenta la longitud de los miocitos.

adición de nuevas miofibrillas "en paralelo”

adición de nuevas miofibrillas "en serie”

HIPERTROFIA VENTRICULAR IZQUIERDA PATRONES GEOMETRICOS Hipertrofia concéntrica Hipertrofia excéntrica sobrecarga de volumen sobrecarga de presión

Cambios geométricos Remodelado Cardíaco: conjunto de cambios anatómicos, geométricos, histológicos y moleculares del miocardio, que se observan secundariamente a una sobrecarga o daño miocárdico

ventrículo izquierdo pierde forma elipsoidal y se torna esférico Cambios geométricos ventrículo izquierdo pierde forma elipsoidal y se torna esférico

Tensión de la pared ventricular el estrés de la pared es función de la Pº de distensión, del radio y el grosor de la pared

HIPERTROFIA CARDIACA Según la Ley de LAPLACE HIPERTROFIA adecuada : grosor pared/radio normal Cuando el crecimiento de los tejidos del corazón normaliza el estres de la pared y la función ventricular y la relación grosor/radio es normal

HIPERTROFIA CARDIACA Según la Ley de LAPLACE HIPERTROFIA Inadecuada : grosor pared/ radio Si el radio de la cavidad excede el grosor de la pared aumenta el estres y el mayor consumo de oxígeno provoca una disminución de la función del corazón

HIPERTROFIA CARDIACA Según la Ley de LAPLACE HIPERTROFIA Inapropiada : grosor pared/ radio (isquemia del miocardio)

Hipertrofia miocárdica Los cambios estructurales y geométricos del miocardio ventricular implican mayores demandas energéticas

Consumo de oxígeno miocárdico

Pasos de la IC reducción del DC produce aumento de la actividad del SNS. Aumenta la impedancia a la eyección del VI. Reducción de la perfusión renal que lleva a activación del SRAA: retención de sal y agua. Se altera el volumen, masa y forma del miocardio (remodelado) precozmente: dilatación ventricular y e hipertrofia de miocitos en diversos grados.

Mecanismos compensación Falla cardiaca compensada: se mantienen valores normales de DC Falla cardiaca descompensada: si la IC es severa o se mantiene en el tiempo los mecanismos compensatorios fallan en además empeoran la IC

Hipótesis neurohormonal: La evolución y el pronóstico de la IC están influenciados por la presencia de anomalías neurohormonales activadas por la injuria inicial al corazón.

Hipótesis neurohormonal: (+) neurohormonal incrementa las anomalías hemodinámicas de la IC o ejerce un efecto tóxico directo sobre el miocardio

ACTIVACION NEUROHORMONAL La severidad de la IC es proporcional al grado de activación neurohormonal El tratamiento de la IC disminuye el nivel de neurohormonas La disminución de estas sustancias se acompaña de un decremento en la mortalidad .

Pasos de la IC reducción del DC produce aumento de la actividad del SNS. Aumenta la impedancia a la eyección del VI. Reducción de la perfusión renal que lleva a activación del SRAA: retención de sal y agua. Se altera el volumen, masa y forma del miocardio (remodelado) precozmente: dilatación ventricular y e hipertrofia de miocitos en diversos grados.

(+) SRAA

Acciones AII (+) SRAA

Insuficiencia cardíaca Citoquinas inflamatorias Efectos biológicos en el corazón Disfunción ventricular Anormalidades del metabolismo Anormalidades energéticas en la mitocondria Apoptosis de miocitos y células endoteliales

Pasos de la IC reducción del DC produce aumento de la actividad del SNS. Aumenta la impedancia a la eyección del VI. Reducción de la perfusión renal que lleva a activación del SRAA: retención de sal y agua. Se altera el volumen, masa y forma del miocardio (remodelado) precozmente: dilatación ventricular y e hipertrofia de miocitos en diversos grados.

Pasos de la IC la reducción del DC produce aumento de la actividad del SNS. Aumenta la impedancia a la eyección del VI. Reducción de la perfusión renal que lleva a activación del SRAA: retención de sal y agua. Se altera el volumen, masa y forma del miocardio (remodelado) precozmente: dilatación ventricular y en la hipertrofia de los miocitos en diversos grados.

Aumenta la impedancia a la eyección del VI. obliga a generar una mayor Pº en el ventrículo (>MVO2) disminuye la velocidad de acortamiento (velocidad de eyección) : menor VS se incrementa el volumen de fin de sístole (VFS). Efecto del

Aumenta la impedancia a la eyección del VI El aumento del VFS se suma al RV y aumenta el VFD. El aumento de precarga secundario al incremento de la poscarga pone en marcha al mecanismo de Frank-Starling.

Pasos de la IC reducción del DC produce aumento de la actividad del SNS. Aumenta la impedancia a la eyección del VI. Reducción de la perfusión renal que lleva a activación del SRAA: retención de sal y agua. Se altera el volumen, masa y forma del miocardio (remodelado) precozmente: dilatación ventricular y e hipertrofia de miocitos en diversos grados.

Pasos de la IC reducción del DC produce aumento de la actividad del SNS. Aumenta la impedancia a la eyección del VI. Reducción de la perfusión renal que lleva a activación del SRAA: retención de sal y agua. Se altera el volumen, masa y forma del miocardio (remodelado) precozmente: dilatación ventricular y e hipertrofia de miocitos en diversos grados.

Beneficios de la retención de líquidos (inicio) volumen sanguíneo RETORNO VENOSO Distensión venosa GC Resistencia venosa

EFECTOS PERJUDICIALES de la retención excesiva de líquidos Dilatación cardíaca Edema: Pulmonar Periférico

Pasos de la IC reducción del DC produce aumento de la actividad del SNS. Aumenta la impedancia a la eyección del VI. Reducción de la perfusión renal que lleva a activación del SRAA: retención de sal y agua. Se altera el volumen, masa y forma del miocardio (remodelado) precozmente: dilatación ventricular y e hipertrofia de miocitos en diversos grados.

Pasos de la IC reducción del DC produce aumento de la actividad del SNS. Aumenta la impedancia a la eyección del VI. Reducción de la perfusión renal que lleva a activación del SRAA: retención de sal y agua. Se altera el volumen, masa y forma del miocardio (remodelado) precozmente: dilatación ventricular y e hipertrofia de miocitos en diversos grados.

Remodelación VI dilatación de las cavidades y/o aumento del grosor de las paredes cardíacas: disminuye el estres ventricular y mejora el consumo de oxígeno miocárdico, pero el aumento del grosor es a expensa de la fibrosis y por tanto disminuye la cantidad de tejido contractil..

Mecanismos de progresión de la insuficiencia cardíaca Remodelación del corazón Fibrosis del miocardio Necrosis Apoptosis

SNS RAA Frecuencia Vasoconstricción Contractilidad Retención sodio y agua MVO2 Daño miocitos

SNS RAA HIPERTROFIA MIOCITOS Tamaño miocitos Expresión proteínas fetales Apoptosis

Disfunción ventricular Activación SNS-RAA Hipertrofia Isquemia Remodelamiento Depleción energía Apoptosis Necrosis Muerte celular

HIPERTROFIA CARDIACA Desacoplamiento del mecanismo de excitación-contracción. Alteraciones del metabolismo energético, con disminución del contenido de ATP. Alteraciones de las vias metabólicas habituales y aumento de la glucolisis anaeróbica. Aumento de las especies reactivas de oxígeno.

CONSECUENCIAS FUNCIONALES HIPERTROFIA CARDIACA CONSECUENCIAS FUNCIONALES CONTRACCION MUSCULAR PROLONGADA DISMINUYE VELOCIDAD DE CONTRACCION DISMINUYE RESPUESTA al ESTIMULO ADRENERGIC0 AUMENTA RIGIDEZ DEL MIOCARDIO

Falla cardiaca descompensada 1) pérdida progresiva de la función contráctil de la fibra miocárdica 2) pérdida progresiva de células miocárdicas a través de apoptosis