Los cambios en la inotropía son una característica importante del músculo cardíaco porque, a diferencia del músculo esquelético, el músculo cardíaco no puede modular su generación de fuerza a través de cambios en la actividad de los nervios motores y el reclutamiento de unidades motoras. Cuando el músculo cardíaco se contrae, todas las fibras musculares se activan y los únicos mecanismos que pueden alterar la generación de fuerza son los cambios en la longitud de las fibras (precarga; activación dependiente de la longitud) y los cambios en la inotropía (activación independiente de la longitud). La influencia de los cambios inotrópicos en la generación de fuerza se demuestra claramente mediante el uso de diagramas de longitud-tensión en los que el aumento de la inotropía resulta en un aumento de la tensión activa con una precarga fija. Además, la propiedad inotrópica del músculo cardíaco se muestra en la relación fuerza-velocidad como un cambio en la Vmáx; es decir, un cambio en la velocidad máxima de acortamiento de las fibras a una poscarga cero. El aumento de la velocidad de acortamiento de las fibras que se produce con el aumento de la inotropía aumenta la tasa de desarrollo de la presión ventricular, que se manifiesta como un aumento de la dP/dt máxima (es decir, la tasa de cambio de la presión) durante la fase de contracción isovolumétrica. Debido a estos cambios en las propiedades mecánicas del músculo cardíaco en contracción, un aumento de la inotropía conduce a un aumento del volumen sistólico ventricular.
Efectos de la inotropía en las curvas de Frank-Starling
Al alterar la tasa de desarrollo de la presión ventricular, se modifica la tasa de eyección ventricular hacia la aorta (es decir, la velocidad de eyección). Dado que hay un tiempo finito disponible para la eyección (~200 mseg), los cambios en la velocidad de eyección alteran el volumen sistólico – el aumento de la velocidad de eyección aumenta el volumen sistólico, mientras que la reducción de la velocidad de eyección disminuye el volumen sistólico.
Una disminución de la inotropía desplaza la curva de Frank-Starling hacia abajo (punto A a B en la figura). Esto hace que el volumen sistólico (VS) disminuya y que la presión diastólica final del ventrículo izquierdo (PDVI) y el volumen aumenten. El cambio en el VS es la respuesta primaria, mientras que el cambio en la PVI es una respuesta secundaria al cambio en el VS. Esto es lo que ocurre, por ejemplo, cuando hay una pérdida de inotropía ventricular durante ciertos tipos de insuficiencia cardíaca. Si la inotropía aumenta (como ocurre durante el ejercicio), la curva de Frank-Starling se desplaza hacia arriba y hacia la izquierda (punto A a C en la figura), lo que provoca un aumento del VS y una disminución de la PVI. Una vez que la curva de Frank-Starling se desplaza en respuesta a un estado inotrópico alterado, los cambios en el llenado ventricular alterarán la VS moviéndose hacia arriba o hacia abajo en la nueva curva de Frank-Starling.
Efectos de la inotropía en los bucles de presión-volumen ventricular
La razón por la que la PVI disminuye cuando aumenta la VS puede mostrarse mejor utilizando los bucles de presión-volumen del ventrículo izquierdo (VI) (véase la figura). En esta figura, el bucle de control tiene un volumen diastólico final de 120 mL y un volumen sistólico final de 50 mL. La anchura del bucle (volumen de fin de diástole menos volumen de fin de sístole) es el volumen sistólico (70 mL). Cuando se incrementa la inotropía (a presión arterial y frecuencia cardíaca constantes) aumenta el VS, lo que reduce el volumen telesistólico a 20 mL. Esto se acompaña de una reducción secundaria del volumen ventricular telediastólico (a 110 mL) y de la presión, ya que al aumentar el VS el ventrículo contiene menos volumen sanguíneo residual tras la eyección (disminución del volumen telesistólico), que puede añadirse al retorno venoso entrante durante el llenado. Por lo tanto, el llenado ventricular (volumen diastólico final) se reduce. Las líneas punteadas de los dos bucles representan la relación presión-volumen telesistólica (ESPVR). La ESPVR se desplaza hacia la izquierda y su pendiente se hace más pronunciada cuando aumenta la inotropía. La ESPVR se utiliza a veces como índice del estado inotrópico ventricular.
Los cambios en la inotropía producen cambios significativos en la fracción de eyección (FE, calculada como el volumen sistólico dividido por el volumen diastólico final). En la figura anterior, la FE de control es de 0,58 y aumenta a 0,82 con el aumento de la inotropía. Por lo tanto, el aumento de la inotropía conduce a un aumento de la FE. Por el contrario, la disminución de la inotropía disminuye la FE. Por ello, la FE se utiliza habitualmente como índice clínico para evaluar el estado inotrópico del corazón. En la insuficiencia cardíaca, por ejemplo, suele haber una disminución de la inotropía que conduce a una caída del volumen sistólico, así como a un aumento de la precarga, con lo que disminuye la FE.
Los cambios en el estado inotrópico son especialmente importantes durante el ejercicio. Los aumentos del estado inotrópico ayudan a mantener el volumen sistólico con frecuencias cardíacas altas y presiones arteriales elevadas. El aumento de la frecuencia cardíaca por sí solo disminuye el volumen sistólico debido a la reducción del tiempo de llenado diastólico, que disminuye el volumen diastólico final. La presión arterial elevada durante el ejercicio aumenta la poscarga del corazón, lo que tiende a reducir el volumen sistólico. Cuando el estado inotrópico aumenta al mismo tiempo, el volumen telesistólico final disminuye, de modo que se puede mantener el volumen sistólico y permitir que aumente a pesar de la reducción del tiempo de llenado ventricular y la elevación de la presión arterial.
Factores que regulan la inotropía
El mecanismo más importante que regula la inotropía son los nervios autónomos. Los nervios simpáticos desempeñan un papel destacado en la regulación inotrópica ventricular y auricular, mientras que los nervios parasimpáticos (eferentes vagales) tienen un importante efecto inotrópico negativo en las aurículas, pero sólo un pequeño efecto en los ventrículos. En determinadas condiciones (por ejemplo, ejercicio, estrés y ansiedad), los niveles elevados de epinefrina circulante aumentan los efectos adrenérgicos simpáticos. En el corazón humano, un aumento brusco de la poscarga puede provocar un aumento de la inotropía (efecto Anrep). Un aumento de la frecuencia cardíaca también estimula la inotropía (efecto Bowditch; treppe; inotropía dependiente de la frecuencia). Este último fenómeno se debe probablemente a la incapacidad de la Na+/K+-ATPasa para mantener el ritmo de entrada de sodio a frecuencias cardíacas más elevadas, lo que conduce a una acumulación de calcio intracelular a través del intercambiador sodio-calcio. La insuficiencia sistólica resultante de la cardiomiopatía, la isquemia, la valvulopatía, las arritmias y otras afecciones se caracteriza por una pérdida de inotropía intrínseca.
Además de estos mecanismos fisiológicos, se utilizan clínicamente diversos fármacos inotrópicos para estimular el corazón, especialmente en la insuficiencia cardíaca aguda y ocasionalmente en la crónica. Estos fármacos incluyen la digoxina (que inhibe la Na+/K+-ATPasa sarcolemal), los agonistas de los beta-adrenoceptores (por ejemplo, dopamina, dobutamina, epinefrina, isoproterenol) y los inhibidores de la fosfodiesterasa (por ejemplo, milrinona).
Mecanismos de la inotropía
La mayoría de las vías de transducción de señales que estimulan la inotropía implican, en última instancia, al Ca++, ya sea mediante el aumento de la afluencia de Ca++ (a través de los canales de Ca++) durante el potencial de acción (principalmente durante la fase 2), mediante el aumento de la liberación de Ca++ por el retículo sacroplásmico, o mediante la sensibilización de la troponina-C (TN-C) al Ca++.