Alterações na inotropia são uma característica importante do músculo cardíaco porque, ao contrário do músculo esquelético, o músculo cardíaco não pode modular a sua geração de força através de alterações na actividade do nervo motor e no recrutamento da unidade motora. Quando o músculo cardíaco se contrai, todas as fibras musculares são ativadas e os únicos mecanismos que podem alterar a geração de força são mudanças no comprimento da fibra (pré-carga; ativação dependente do comprimento) e mudanças na inotropia (ativação independente do comprimento). A influência das alterações inotrópicas na geração de força é claramente demonstrada pelo uso de diagramas de comprimento-tensão nos quais o aumento dos resultados da inotropia aumenta a tensão ativa em uma pré-carga fixa. Além disso, a propriedade inotrópica do músculo cardíaco é exibida na relação força-velocidade como uma alteração no Vmax; ou seja, uma alteração na velocidade máxima de encurtamento das fibras a zero após a carga. O aumento da velocidade de encurtamento das fibras que ocorre com o aumento da inotropia aumenta a taxa de desenvolvimento da pressão ventricular, que se manifesta como um aumento do dP/dt máximo (ou seja, taxa de variação da pressão) durante a fase de contração isovolumétrica. Devido a estas alterações nas propriedades mecânicas da contração do músculo cardíaco, um aumento na inotropia leva a um aumento no volume do AVC ventricular.
Efeitos da Inotropia nas Curvas de Frank-Starling
Ao alterar a taxa de desenvolvimento da pressão ventricular, a taxa de ejeção ventricular na aorta (ou seja, a velocidade de ejeção) é alterada. Como há tempo finito disponível para ejeção (~200 msec), alterações na velocidade de ejeção alteram o volume do curso – o aumento da velocidade de ejeção aumenta o volume do curso, enquanto que a redução da velocidade de ejeção diminui o volume do curso.
Uma diminuição na inotropia desloca a curva Frank-Starling para baixo (ponto A para B na figura). Isso faz com que o volume do AVC (VS) diminua e a pressão diastólica final do ventrículo esquerdo (PEDVE) e o volume aumente. A alteração da VS é a resposta primária, enquanto a alteração da PEVE é uma resposta secundária à alteração da VS. É o que ocorre, por exemplo, quando há perda da inotropia ventricular durante certos tipos de insuficiência cardíaca. Se a inotropia aumentar (como ocorre durante o exercício), a curva Frank-Starling desloca-se para cima e para a esquerda (ponto A a C na figura), resultando em um aumento do VS e uma diminuição da PEVE. Quando uma curva Frank-Starling se desloca em resposta a um estado inotrópico alterado, alterações no enchimento ventricular alterarão a VS, movendo para cima ou para baixo a nova curva Frank-Starling.
Efeitos da Inotropia nas Malhas de Pressão-Volume Ventricular
A razão pela qual a VSVE cai quando a VS é aumentada pode ser melhor mostrada usando malhas de pressão-volume do ventrículo esquerdo (VE) (ver figura). Nesta figura, o laço de controle tem um volume diastólico final de 120 mL e um volume sistólico final de 50 mL. A largura da alça (diâmetro da extremidade diastólica menos o volume sistólico final) é o volume sistólico final (70 mL). Quando a inotropia está aumentada (com pressão arterial e frequência cardíaca constantes) a VS aumenta, o que reduz o volume sistólico final para 20 mL. Isto é acompanhado por uma redução secundária do volume diastólico final ventricular (para 110 mL) e da pressão, pois quando a VS é aumentada o ventrículo contém menos volume sanguíneo residual após a ejeção (diminuição do volume sistólico final), que pode ser adicionado ao retorno venoso de entrada durante o enchimento. Portanto, o enchimento ventricular (volume diastólico final) é reduzido. As linhas pontilhadas para os dois loops representam a relação pressão-volume sistólico final (ESPVR). A ESPVR é deslocada para a esquerda e sua inclinação torna-se mais acentuada quando a inotropia é aumentada. A ESPVR é às vezes utilizada como um índice do estado inotrópico ventricular.
Alterações na inotropia produzem alterações significativas na fração de ejeção (EF, calculada como o volume do AVC dividido pelo volume diastólico final). Na figura anterior, a FE de controle é de 0,58 e aumenta para 0,82 com aumento da inotrópica. Portanto, o aumento da inotropia leva a um aumento do EF. Em contraste, a diminuição da inotropia diminui o EF. Portanto, o EF é comumente usado como um índice clínico para avaliar o estado inotrópico do coração. Na insuficiência cardíaca, por exemplo, frequentemente há uma diminuição na inotropia que leva a uma queda no volume do AVC, bem como um aumento na pré-carga, diminuindo assim a EF.
Alterações no estado inotrópico são particularmente importantes durante o exercício. O aumento do estado inotrópico ajuda a manter o volume do AVC em altas freqüências cardíacas e pressões arteriais elevadas. Só o aumento da frequência cardíaca diminui o volume do AVC devido à redução do tempo de enchimento diastólico, que diminui o volume diastólico final. A pressão arterial elevada durante o exercício aumenta após a carga sobre o coração, o que tende a reduzir o volume do acidente vascular cerebral. Quando o estado inotrópico aumenta ao mesmo tempo, o volume sistólico final diminui para que o volume do AVC possa ser mantido e permitido aumentar, apesar do tempo reduzido para enchimento ventricular e pressão arterial elevada.
Fatores que regulam a inotropia
O mecanismo mais importante que regulamenta a inotropia são os nervos autonômicos. Os nervos simpáticos desempenham um papel proeminente na regulação inotrópica ventricular e atrial, enquanto os nervos parassimpáticos (eferentes vagais) têm um efeito inotrópico negativo significativo nos átrios, mas apenas um pequeno efeito nos ventrículos. Sob certas condições (por exemplo, exercício, stress e ansiedade), níveis elevados de epinefrina em circulação aumentam os efeitos adrenérgicos simpáticos. No coração humano, um aumento abrupto da pós-carga pode causar um aumento da inotropia (efeito Anrep). Um aumento na frequência cardíaca também estimula a inotropia (efeito Bowditch; treppe; inotropia dependente da frequência). Este último fenómeno deve-se provavelmente a uma incapacidade do Na+/K+-ATPase de acompanhar o fluxo de sódio a taxas cardíacas mais elevadas, o que leva a um acúmulo de cálcio intracelular através do permutador sódio-cálcio. A insuficiência sistólica resultante de cardiomiopatia, isquemia, doença valvar, arritmias e outras condições é caracterizada por uma perda de inotropia intrínseca.
Além desses mecanismos fisiológicos, uma variedade de drogas inotrópicas são utilizadas clinicamente para estimular o coração, particularmente em casos agudos e ocasionalmente em insuficiência cardíaca crônica. Estas drogas incluem digoxina (inibe o sarcolemmal Na+/K+-ATPase), agonistas beta-adrenoceptores (por exemplo, dopamina, dobutamina, epinefrina, isoproterenol), e inibidores da fosfodiesterase (por exemplo milrinone).
Mecanismos da Inotropia
Mais das vias de transdução de sinal que estimulam a inotropia envolvem em última instância Ca++, seja aumentando o fluxo de Ca++ (via canais de Ca++) durante o potencial de ação (principalmente durante a fase 2), aumentando a liberação de Ca++ pelo retículo sacroplasmático, ou sensibilizando a troponina-C (TN-C) para Ca+++.