FISIO CARDIO (7)

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Cardio 4 
Mecánica cardiaca: 
Este es el primer preparado experimental. Lo que estamos es una fibra muscular compuesta por varias células 
musculares organizadas espacialmente en forma paralela. Entrando el musculo tenemos un electrodo capaz de pasar 
corriente al musculo y por lo tanto estimularlo. Esta fibra tiene dos extremos, uno esta unido a un transductor de 
fuerza (algo capaz de traducir la fuerza que esta desarrollando el musculo o a la que esta sometido el musculo). Y el 
otro extremo esta sujeto a una palanca que tiene un punto 
de apoyo y en su extremo opuesto de esta palanca hay 
colgada una pesa que puede adquirir diferentes nombres 
(precarga por ejemplo). 
La otra cosa que se ve es un reten, es decir, que es como un 
stop, algo que evita que la palanca se mueva en alguna 
dirección y permite que se mueva en la otra porque no hay 
uno del otro lado. 
Vamos a analizar las relaciones fuerza-longitud en 
un musculo. Colocamos pesas de magnitud 
creciente (1 2 3) en el sistema y vemos cuanto se 
estira el musculo sin haberlo estimulado a medida 
que uno cuelga estas pesas. La curva que obtenemos 
es una como la de la izquierda, y lo que se puede 
apreciar es que la relación fuerza-longitud no es 
constante, es decir que esto no esta representado 
por una recta, por lo tanto, la fuerza que voy a tener 
que hacer para estirar el musculo un cm, no es la 
misma si parto de una longitud inicial de1cm o de 
10cm. Es decir, para ir de 1 a 2 hay que hacer cierta fuerza, pero para ir de 10 a 11 se tiene que hacer una fuerza 
mayor. 
La rigidez del musculo no es constante, el musculo es más rígido (curva mayor pendiente) a longitudes mayores y es 
menos rígida a longitudes menores. 
Imaginémonos que repetimos el experimento con otro musculo de un animal que por ejemplo es obeso, hipertenso y 
fumador, y el resultado que obtendríamos seria como el de la curva superior, ahora si colgamos otro musculo con 
otras características histológicas, veriamos que para obtener las mismas longitudes de reposo, tendríamos que poner 
pesas de valores mayores a los que tuvimos que poner con el primer musculo, esto implica que este segundo musculo 
es mas rigido, menos distensible. La definición formal de rigidez y distensibilidad son las ecuaciones de la imagen: 
 La RIGIDEZ es la relación entre el cambio de fuerza y la variación de longitud 
 La DISTENSIBILIDAD es la inversa de eso, la relación entre la variación de longitud y la de fuerza. 
Esto nos permite caracterizar el comportamiento pasivo del musculo. Esto tiene que ver con procesos patológicos que 
ocurren durante el envejecimiento o en pacientes con enfermedad coronaria en los que el musculo cardiaco aumenta 
su rigidez y por lo tanto, se altera el llenado ventricular, ya sea izquierdo o derecho. 
A esta pesa que fuimos colocando a partir de ahora la vamos a llamar precarga. Es una pesa y lo que hace especial a 
esta pesa para que la llamemos precarga es el hecho de que es la pesa que determina cuanto se va a estirar el musculo, 
cual va a ser su máxima longitud en reposo, cual va a ser su máxima longitud antes de que venga alguien y lo estimule. 
Vamos a ver ahora que pasa cuando estimulamos al musculo pero en una condición muy particular. Lo que vamos a 
hacer es colocar los retenes / stops (mencionados al principio) que impiden que el musculo estimulado se acorte. Para 
que hacemos esto? Para que cuando estimulamos el musculo podamos evaluar cual es la fuerza máxima desarrollada 
por el musculo a esa longitud de reposo, es decir, si yo quiero comparar la fuerza de dos personas va a ser medio 
complicado si les doy una pesa de 1 kg para levantar a ambas porque ambas podrán levantarla y ambas estarán 
desarrollando la fuerza de 1 kg, entonces para evaluar cual de las dos tiene mas fuerza, la manera mas practica es 
someter a las dos a una carga que ninguna de las dos pueda levantar y en ese contexto ver cual de las dos desarrolla 
mas fuerza máxima, que en este caso será isométrica (sin realizar acortamiento) que dicho sea de paso implica que va 
a ser sin realizar trabajo porque el trabajo es fuerza x desplazamiento, si aca hay puramente desarrollo de fuerza sin 
acortamiento no va a haber trabajo. 
 Entonces vamos a ver que ocurre en la condición 1 en la que pusimos la primer pesa (menor magnitud) y por 
lo tanto va a haber menor longitud de reposo. Ponemos el reten y cuando estimulemos al musculo va a haber 
0 acortamiento porque el reten esta puesto y la palanca no puede moverse. Lo que vemos es que el musculo 
desarrolla alguna fuerza máxima y luego se relaja. 
 Repetimos el experimento pero habiendo estirado el musculo a una longitud mayor (2), usando pesa de mayor 
magnitud. Ponemos reten. Estimulamos el musculo pero habiendo partido de una longitud mayor de reposo. 
Lo que vemos es que el musculo desarrollo una fuerza máxima mayor. 
 Repetimos lo mismo con pesa de mayor magnitud (3) y lo que vemos es que nuevamente la fuerza máxima 
desarrollada por el musculo alcanzo un valor mayor. 
Obteniendo esto con muchos valores de 
pesas que usamos para estirar el musculo 
podemos obtener muchos puntos y 
construir una recta como la de la imagen 
derecha. Esa recta se va a llamar CURVA 
DE RELACIONES LONGITUD-FUERZA 
ISOMETRICA MAXIMA. Es decir, 
longitud (longitud de reposo de la que 
parto) y la fuerza isométrica máxima que 
desarrolla el musculo cuando lo estimulo. 
CUANDO LO ESTIMULO porque aquí el 
desarrollo de esta fuerza ahora si tiene que 
ver con el aparato contráctil del musculo, si tiene que ver con que se haya llegado a un estimulo, que se hayan abierto 
canales de Ca+ y haya entrado Ca+, que este Ca+ que entro haya sido estimulo para los receptores de rianodina, que 
esos receptores se haya abierto, que haya salido Ca+ del retículo, que el Ca+ que salio del retículo se una a troponina 
C, que el complejo troponina-tropomiocina se desplace del sitio de interaccion de A-M, que estas interactúen y 
desarrollen fuerza. 
 
Insistimos en que cada vez que repitieron el experimento con precargas crecientes, con pesas que estiraban cada vez 
mas al musculo interviene un estimulo eléctrico en el musculo porque eso implica que la fuerza isométrica que se 
obtuvo, que construyo finalmente la recta, tuvo su origen en interacciones actina-miosina, es decir, ahora la fuerza 
desarrollada surge del musculo, surge del aparato contráctil del musculo y remarcamos esto porque es importante 
contraponerlo a la fuerza que describíamos en el primer experimento, en el que simplemente colgábamos una pesa y 
veíamos cual era la fuerza-longitud en la que el sistema se acomodaba y veíamos que la fuerza desarrollada en el 
musculo en el caso del primer experimento, que, recordemos, no estimulábamos al musculo, era simplemente la 
fuerza ‘peso’ de la pesa que colgábamos. El sistema se equilibraba en un 
punto en que la fuerza en el seno del musculo era igual y opuesta a la 
fuerza peso de la pesa que colgábamos en el otro extremo, entonces ahí 
hay un origen bien claro de la fuerza que es totalmente distinto al origen 
de la fuerza que vamos a estar evidenciando cuando estimulamos al 
musculo. 
Entonces, para obtener cada uno de los puntos que conforman esta recta 
repetimos una y otra vez con el mismo musculo el experimento de 
estirarlo con una precarga hasta determinada longitud de reposo, poner 
el reten que impide que el musculo se acorde, estimular y ver cual era la 
fuerza máxima desarrollada para esta longitud de reposo. De vuelta pero 
cada vez estirándolo un poco mas. Etc. Llamativa la relación 
perfectamente lineal que tiene. Actina y miosina intervienen en el desarrollo de la fuerza. Cada vez que estiro el 
musculo a la longitud de reposo que corresponda, inclusive ya antes de estimularlo yo estoy condicionando el numero 
de unidades actina miosina que van a intervenir cuando active al musculo. De acuerdo a cuanto yo estire el musculo,aun antes de haberlo estimulado, de algún modo la maquinaria contráctil se entera, se condiciona, se recluta para 
entrar en juego a la hora de estimular el musculo. El grado d estiramiento en reposo de la fibra muscular condiciona 
el numero de unidades actina miosina que intervendrán en el caso que yo active al musculo. Hay que entender que 
aca no hay un mecanismo puramente mecanico vinculado a las propiedades físicas del material (musculo). Esto es un 
musculo que activamente desarrolla fuerza con su maquinaria biológica y desarrolla mas fuerza en tanto yo lo estire 
mas en reposo. Entonces el resultado del experimento fue efectivamente que la pendiente de la curva de relación 
fuerza isométrica máxima – longitud de estiramiento es lineal y con pendiente positiva. En estas características uno 
ve la ley de Starling. 
Ley de Starling: 
‘’La energía mecánica liberada con el pasaje del estado de reposo al estado contraído es función de la longitud de 
reposo de la fibra muscular, es decir, del área de superficie químicamente activas’’. 
Una manera de aumenta rl numero de actinas y miosinas disponibles para la contracción era aumentar la longitud de 
reposo. 
Continuamos usando el mismo preparado, en este caso vamos a utilizar una precarga para alcanzar alguna longitud 
de reposo en particular y vamos a colocar el reten en la parte superior de la palanca, este reten va a impedir que al 
agregar un nuevo peso sobre el preparado, la palanca se desplace y por lo tanto va a impedir que haya mayor 
estiramiento del musculo. A esta pesa que hemos agregado luego de poner el reten (la amarilla) la llamaremos post 
carga. Cuando uno estimule el musculo, ahora va a tener que levantar o hacer fuerza contra una pesa o contra un peso 
total para el que no fue completamente acondicionado en reposo, es decir, el estiramiento que se genero inicialmente 
en el musculo antes de que yo lo estimule estuvo condicionado por la pesa de arriba, no la de abajo. 
Lo que vemos entonces ahora es que el musculo desarrolla fuerza en forma isométrica, es decir, sin acortarse hasta 
que alcanza una fuerza tal que es capaz de mover al peso que tiene colgado. Una vez que se desarrolla la fuerza 
suficiente el musculo empieza a acortarse hasta que alcanza un acortamiento máximo, luego del cual, empieza a 
relajarse. 
Veamos ahora que ocurre si repito el experimento pero en este caso, estiro el musculo a una longitud de reposo aun 
mayor, poniendo una precarga mayor. Nuevamente, pongo el reten en la parte superior de la palanca y pongo la post 
carga (pesa amarilla), esta ultima no había condicionado la longitud de reposo del musculo. Cuando hacemos el 
estimulo sobre el musculo en esta nueva condición, vemos que como resultado, partiendo de longitud de reposo 
mayor, se desarrolla fuerza en forma isométrica (sin acortamiento) hasta que la fuerza es suficiente como para mover 
la carga y cuando el musculo es capaz de mover la carga porque desarrollo fuerza suficiente se genera acortamiento. 
La consecuencia mas saliente de esta sucesión de experimentos que hicimos es que el hecho de haber aumentado la 
precarga manteniendo la post carga constante, determino un mayor acortamiento. 
 
Los resultados que obtuvimos ne este caso no son mas que otra forma de expresión de la ley de Starling del corazón. 
En el caso anterior, no permitíamos que el musculo se acorte y por lo tanto obtuvimos esa curva negra y ahora en esta 
nueva condición, fuimos aumentando la precarga y mantuvimos la post carga constante. Lo que se evidencio ahora 
que permitíamos que el musculo se acorte es que el grado de acortamiento durante la contracción aumenta a medida 
que aumenta la precarga. 
Vamos a hacer una nueva serie de 
experimentos en lo que mantendremos 
constante la pre carga (pesa negra no 
cambia) que era la que usábamos para 
estirar el musculo en reposo. Lo que varía 
es la post carga (la amarilla) que es la pesa 
que se pone luego de colocar el retén. 
Cuanto mas post carga, mas fuerza 
isométrica hace el musculo y menos grado 
de acortamiento hay. El numero de 
unidades actina-miosina que interviene en 
la contracción esta determinada por la longitud de reposo en principio. Entonces la magnitud de la energía potencial 
química de la que disponen para desarrollar determinado trabajo, ya esta condicionada por la longitud de reposo. De 
la energía total de la que disponemos que dependía de la cantidad de a-m en estos diferentes casos yo estoy usando 
cierta proporción para desarrollar fuerza y cierta para desarrollar acortamiento, y a medida que aumenta la post carga 
cada vez mas cantidad de esa energía se invierte en desarrollar fuerza, y por lo tanto menos se invierte en desarrollar 
acortamiento. 
 Lo que va a ocurrir en la 1 es algo similar a lo que vimos antes, se va a desarrollar fuerza de manera tal que se 
alcance una fuerza equivalente a la del peso de la carga que tiene que soportar el musculo. Una vez que se 
alcanza ese valor de fuerza va a empezar a haber acortamiento hasta que se alcance el acortamiento máximo 
y el musculo empiece a relajarse. 
 Cuando se hace el experimento con post cargas mayores (2) la fuerza que desarrolla el musculo es mayor y el 
acortamiento es mejor. 
 Si uno supera cierto limite de post carga para esa longitud de reposo determinada eventualmente ocurrirá 
que la contracción sea completamente isométrica como el caso de la situación 3. 
Vamos a hacer otro experimento en el que no cambiamos la pre carga ni la post carga. Vamos a usar el mismo musculo 
en dos casos. En un caso inicial agarramos al musculo en su condición basal, le colocamos las pesas correspondientes 
y lo estimulamos. En un segundo paso vamos a repetir el experimento pero poniendo en la solución que rodea al 
musculo alguna sustancia o mediador simpático mimetico (adrenalina, noradrenalina, etc) y vamos a ver cual es el 
resultado de hacer este experimento. Para las mismas condiciones de carga, el musculo desarrolla mayor 
acortamiento. En este caso cambiamos la contractilidad (inotropismo). 
Si en lugar de hacer este experimento, lo que hubiésemos hecho hubiera sido repetir muchos experimentos en los que 
uno no permitía que el musculo se acorte (poniendo el reten) hubiésemos visto que construíamos para el primer caso 
una recta con la pendiente negra y para el caso en el que pusimos la droga simpática, para cada longitud de reposo, la 
fuerza isométrica máxima hubiese sido mayor, de modo tal, que la recta hubiera tenido una pendiente mayor. Por eso 
se dice que en este tipo de graficos la contractilidad uno la evalua viendo la pendiente de la recta que relaciona 
longitud de repoco – fuerza isométrica máxima. Este aumento de la pendiente en la curva fue un aumento de la 
contractilidad y eso se logra haciendo estimulos inotrópicos positivos (las sustancias medidoras). 
En este experimento no cambiamos la longitud de reposo y sin embargo el numero de actinas y miosinas implicadas 
en la contracción aumento, entonces mas 
alla de las definiciones, un cambio en la 
contractilidad resulta de cualquier cosa 
que te aumente o te disminuya la 
cantidad de actinas y miosinas implicadas 
en la contracción sin que sea necesario 
cambiar la longitud de reposo, es decir 
que cualquier cosa que me cambie el 
numero de actinas y miosinas implicadas 
en la contracción sin cambiar la longitud 
del reposo es un cambio en la 
contractilidad. 
Del mismo modo que hicimos con la fibra muscular aislada, en el caso del ventrículo entero podrían desarrollarse 
experimentos en los que uno tiene control sobre el volumen de fin de diástole y sobre las características del circuido 
vascular, de modo tal que los mismos experimentos que hacíamos en los que cambiábamos la pre carga y la post carga 
en el musculo aislado, podrían hacerse para el caso del musculo entero, del corazón entero. Por ejemplo cargando la 
post carga aumentando la presión diastólica aortica,cambiando la precarga (permitiendo que el ventrículo llegue hacia 
volúmenes de fin de diástole aun mayores) o cambiando la contractilidad como vimos antes variando el nivel de 
actividad simpática sobre los receptores del musculo ventricular. 
Surge entonces el problema de identificar cual seria la pesa pre carga y la pesa post carga ahora que estamos hablando 
del corazón entero. 
 La PRECARGA desde un punto de vista de un fisiólogo es la tensión, LA FUERZA EN EL SENO DEL MUSCULO 
CARDIACO AL FINAL DE LA DIÁSTOLE. Es decir, justo antes de que llegue el estimulo que va a iniciar la 
sístole. La tensión depende de la geometría (radio y espesor ventricular) ventricular y de la presión en el 
interior del ventrículo. Se puede también contemplar como el volumen al final de la diástole. Los factores de 
lo que depende la precarga son la volemia, la distribución de la volemia, la contracción arterial, la complianza 
venosa, la resistencia periférica total y el retorno venoso. 
 La POSTCARGA es EQUIVALENTE A LA RESISTENCIA PERIFÉRICA TOTAL, a veces también se interpreta 
que es la presión diastólica aortica. 
 En cuanto a la CONTRACTILIDAD… la intensidad del estado activo o estado inotrópico del musculo cardiaco 
se relaciona con la disponibilidad de Ca+ y con el numero y frecuencia de la formación de las uniones activas 
entre los miofilamentos. La contractilidad distingue un corazón que anda bien de uno que anda mal. En el 
corazón es la propiedad que hace achicar la cavidad y generar presión en sus paredes, es el estado contráctil 
del miocardio, es la que permite la generación de presión con independencia de las condiciones de carga. A 
partir de los experimentos dijimos que cualquier cosa que modifique el numero de unidades actina-miosina 
disponibles para la contracción sin que se modifique la longitud de reposo era un cambio en la contractilidad.