Tema 3. Mecánica cardíaca: el ciclo cardíaco
Las sucesivas y alternadas contracciones y relajaciones permiten que el corazón funcione como una bomba, impulsando la sangre desde las venas hacia las arterias. Este patrón mecánico se denomina ciclo cardíaco, y consta de dos fases principales: la diástole o fase de relajación; y la sístole o fase de contracción.
3.1 Propiedades mecánicas de la actividad contráctil de la fibra cardiaca
Para que las fibras cardíacas inicien el proceso mecánico de la contracción es necesario que la información eléctrica localizada a nivel de la membrana se introduzca al citoplasma celular, que es el lugar donde se encuentra la maquinaria contráctil; por ello, el primer fenómeno que ha de estudiarse es el tránsito de esta información, denominado acoplamiento excitación-contracción.
3.1.1 Acoplamiento excitación-contracción
El acoplamiento, al igual que en el músculo esquelético, es un mecanismo dependiente íntegramente del Ca++ presente en el sarcoplasma. La despolarización sostenida durante la fase de meseta en el potencial de acción cardíaco garantiza la entrada de Ca++ necesario para la liberación del almacenado en el retículo.
3.1.2 Respuesta contráctil del músculo cardíaco
La prolongada duración del potencial de acción tiene como consecuencia que la fase contráctil coincida temporalmente con la membrana en situación de despolarización. El pico de tensión se alcanza antes de la terminación del periodo refractario absoluto, y cuando acaba el periodo refractario relativo, el músculo se encuentra en la mitad de su relajación. Puede observarse, por lo tanto, que hay un estrecho solapamiento entre los dos fenómenos.
ECG y Potencial de la membrana de la Célula Ventricular.
Debido a esta característica no se puede generar un segundo potencial de acción hasta que el primero no se haya acabado; y cuando esto sucede, también ha finalizado prácticamente la actividad contráctil.
3.1.3 Propiedades mecánicas
En la actividad normal del corazón, la distensión que presentan las fibras musculares viene dada por el grado de llenado que tienen las cavidades cardíacas, es decir por la cantidad de sangre que entra en el corazón procedente de las venas (retorno venoso). A medida que se va cargando el corazón con volúmenes mayores de sangre, las fibras presentarán un grado de distensión mayor y responderán con una fuerza contráctil más alta, lo cual permitirá realizar el bombeo de mayores volúmenes con mayor eficacia. Esta propiedad garantiza que el corazón, en condiciones normales, bombea toda la sangre que recibe.
Las células cardíacas tienen un metabolismo fuertemente aerobio, que les garantiza un adecuado soporte de ATP. Para ello contienen muchas mitocondrias y mioglobina, la cual les proporciona el color rojo. Si se compromete por cualquier alteración el suministro de sangre u oxígeno a las fibras, su capacidad de supervivencia es muy reducida y mueren.
3.2 Ciclo cardíaco
La característica más relevante en el comportamiento contráctil del corazón es su función cíclica de bombeo, por ello los parámetros que mejor miden esta actividad son los valores de presión y volumen; de ahí que la descripción del ciclo cardíaco se realice mediante las medidas mencionadas a nivel de las cavidades cardíacas y en los vasos sanguíneos de entrada y salida del corazón.
El ciclo se desarrolla al mismo tiempo en las dos partes del corazón (derecha e izquierda), aunque las presiones son mayores en el lado izquierdo. La observación al mismo tiempo del ECG permite correlacionar los cambios mecánicos con los acontecimientos eléctricos que los preceden; y añadidamente demuestra la unidad de acción del músculo auricular y ventricular.
El cierre y apertura de las válvulas cardiacas genera una serie de vibraciones y de turbulencias en el flujo sanguíneo, que se propagan por los tejidos y originan una serie de ruidos recogidos en un registro denominado fonocardiograma. De forma sencilla, pueden ser percibidos con la ayuda de un fonendoscopio. El 1º ruido, es producido por el cierre de las válvulas aurículoventriculares, en el inicio de la sístole ventricular, y el 2º ruido, es originado por el cierre de las válvulas semilunares, al inicio de la diástole ventricular. Este 2º ruido es menos sonoro que el 1º (de forma onomatopéyica suelen describirse como "lub" el primer ruido y "dub" el segundo).
3.2.1 Fases del ciclo cardíaco
- a) Fase final de la diástole.
- b) Fase de sístole.
- c) Fase inicial y media de la diástole.
En un adulto normal la frecuencia cardíaca es de 70 ciclos/minuto, lo que supone menos de 1 segundo por ciclo. La duración media es de 0,8 segundos, los cuales no se distribuyen equitativamente entre sístole y diástole, ya que la diástole dura unas 0,5 segundos y la sístole 0,3 segundos.
En la gráfica de la figura pueden observarse las modificaciones de presión y volumen que tienen lugar en el corazón izquierdo, aurícula y ventrículo izquierdos y aorta, además del ECG y los ruidos cardíacos.
3.2.2 Curva presión-volumen o trabajo cardíaco
La función básica del corazón es su papel de bomba, y sus propiedades contráctiles pueden apreciarse mejor en la relación existente entre la presión desarrollada al contraerse y el volumen de sangre que proyecta al árbol circulatorio.
Puede observarse el recorrido o ciclo ABCDA, donde entre A y B se produce el rellenado del ventrículo durante la diástole; de B a C se desarrolla la fase de contracción ventricular isovolumétrica; de C a D se produce la fase sistólica de eyección y, por último de D a A se realiza la fase diastólica de relajación isovolumétrica. Las curvas para el ventrículo derecho e izquierdo son iguales, aunque los valores de presión en el izquierdo son más elevadas.
Debajo, la misma imagen en otra representación.
