Regulación del rendimiento cardíaco; una aproximación a tres niveles: órgano, células, proteínas
Authors: Martínez Caro D. , Rodríguez-García J. A. , Munguía L. 
Published: October 2022

El corazón es el punto central en la adaptación del organismo al ejercicio físico al ser el centro del sistema de aporte energético. La regulación de su actividad se realiza en tres niveles: el órgano, las células y los componentes moleculares genéticos. Tanto en su desarrollo como en su respuesta a las sobrecargas agudas y crónicas, el corazón como órgano se adapta mediante cambios funcionales instantáneos y mediante una adaptación crónica que se traduce en un grado variable de crecimiento cardíaco.

El ejercicio físico (agudo y crónico) es el ejemplo fundamental de sobrecarga fisiológica. La respuesta aguda del corazón supone una modulación mecánicohermodinámica y energética cuya expresión final es la adecuación del aporte de oxígeno a las necesidades aumentadas. La respuesta al ejercicio crónico (entrenamiento) se traduce en un aumento de la capacidad energética manifestada a través de sus dos componentes: frecuencia cardíaca y volumen sistólico, que tienen como reflejo estructural la hipertrofia cardíaca fisiológica.

Los cambios globales funcionales y estructurales son el resultado de lo que ocurre a nivel celular. Los diversos estímulos actúan como señales que a través de receptores específicos, segundos mensajeros y vías de señal al núcleo, regulan la expresión genética de diversas proteínas que condicionan los cambios estructurales (dimensionales) y funcionales (contractilidad). Los cambios dimensionales de las células explican, por el mecanismo de Starling, el aumento de fuerza contráctil individual y el mayor vaciamiento de la cavidad ventricular. Otros cambios estructurales se refieren al intersticio, la vascularización miocárdica y la reactividad vascular. Los cambios en la contractilidad afectan a la composición del elemento contráctil (isoformas de la miosina pesada, miosina ligera y/o proteínas moduladoras) y a la regulación del Ca sarcoplasmático por aumento de los flujos de Ca a través del sarcolema.

Un buen número de las adaptaciones al ejercicio crónico estudiadas en el corazón intacto (in vivo), en el corazón aislado (Langendorf) o en el músculo papilar aislado (preparación multicelular) se retienen al reducir al corazón a su unidad de organización más fundamental, el cardiomiocito. En el cardiomiocito aislado se puede controlar con gran precisión el medio circundante. y la condiciones de temperatura, composición iónica, presencia de sustancias activas, etc. Se puede medir la velocidad de acortamiento sin carga (Vmax), independiente de la longitud inicial, que ha sido considerada como un índice de inotropismo (Sonnenblick). Aunque no se puede poner carga externa (no es fácil el estiramiento), los miocitos se acortan contra una carga interna (fuerza de restauración) con componentes viscosos y elástico. Para todo ello se necesitan unas condiciones muy estrictas y controladas tanto en el aislamiento como en el mantenimiento de los miocitos.

Son numerosas las posibilidades de estudio en este modelo: estudios de dimensiones, mecánica de la contracción-relajación, dinámica del Ca y pH, receptores betaadrenérgicos, estudios electrofisiológicos, farmacológicos, genéticos, etc. Junto a la utilización de cardiomiocitos normales se han realizado estudios tras entrenamiento de los animales, previo a la obtención de las células cardíacas, producción de cardiomiopatías, fallo cardiaco, etc.