Regulación del rendimiento cardíaco; una aproximación a tres niveles: órgano, células, proteínas

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(1)RESUMEN: 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 cardlaco. El ejercicio fisico (agudo y crónico) es el ejemplo fundamental de sobrecarga fisiológica. La respuesta aguda del corazón supone una modulación mecánicohemodinámica y energética cuya expresión final es la adecuación del aporte de oxlgeno 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: frecuenciacardíacay volumensistólico, que tienen como reflejo estructural la hipertrofia cardiaca fisiológica. Los cambios globales funcionales y estructurales son el resultado de lo que ocurre a nivel celular. Los diversos estímulos actúan como sefíales que a trav6s de receptores específicos, segundos mensajeros y vías de setíal 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, l a vascularizaci6n miocárdica y la reactividad vascular. Los cambios en la contractilidad afectan a la composición del elemento contráctil (isoformas de la miosina pesada, miosina ligera y10 proteínas moduladoras) y a la regulación del Ca sarcoplasmático por aumento de los flujos de Ca a través del sarcolema. -. 20-. -. 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 cardiacas, producción de cardiomiopatías, fallo cardiaco, etc. SUMMARE He heart is the central point for adaptation of the organism to physical exercise because it is the center of the energy support system. Its activity is regulated at three levels; organ, cells and molecular and genetic components. During the development of the heart, the organ adapts in responseto chronic and acute overloads by instantaneous functional and chronic changes, leading to a variable degree of cardiac growth. -. --. --. - --. -. REVME~UNNNAVARRAIVOL 4,NPI, I. ~D. O.

(2) -. Physícal exercise facute and chmnic] Is the main exarriple of physiológic overlaad, The trcufe respnse of the heart means a mechanical-hemodmamico~ and energetic rnodulation, driving to a final point where oxygsn supply fits the increased need. Tralning, as wponse to cbidntc axercise, promotes an incrwe h energetic capacify (heart r m and stroke ~olume), structuraralfy refle~tedIn the physiological cardlac , hyprtrophy. Globalfunctisnal and structuralchaqges apress what Is happenlngat the cenular level, Piierentstimull sigml through spWIc leceptors and Wond messengers to the nucleus, regulating gene expression and conditioning smctural {&e) and functFonal fcontrac'tile) changes. Changes in cellular slze axplatn, by Starling mechanism, the incr~eaain individual mtracfile strength and in reduction of the ventricufar cavüy in the systollc period. OiEher sfructurai &mges refer to the Interaititilan, myooardial vasculakrre and vmcuSar feactivity. Changes in contractility affect the composition of the contmctile elements (isoforms of heavy myosin. light mymin and/or rnodulatory protgins) and sampiasmio CEP" regulation, thro~oh the irrcreaseSn Cae+flow. Many of the adaphtions to chronic exerGise studied In Wo in I n W hriart, isolated heart (Langendarf) or papillary muscle (multicellular preparation), are retainedinthe c a r d i o m y ~ lsolatedcardiomyocfles . can be pr8ci.sely through the medium, femperature, ionic ~omposltion,active s u ~ n c e sistc. , Shortening speed w'ahouf load (Vmax), considered an inotropir: index (&nnenbiÍÍk) can be measured fndepgndently of thesinitlal Iength. Mpcytes shorten against an interna1load (restomtionforce) wilh viscous and dsatic components, alttiough they cannot be loaded externally (stretahing is difficult). Cardiomyocytb jsoCatian and maintenanoe rsquirea strict and controtled oonditions. This model offers many possibiiities for studying dimenslorrs, contraction-relaxadan mechanics, Caa and pH dynarnics, beta-admrgic receptan, erlectrophysialogy, phamacology, genetics, e@. This kind of 3tudíes can de4 with nomialsnywytes or myoqtes from trairied anirnals, car~omyopathbs,etc.. P a l a b x clave c. o. ~*mcicí&, ~ , catdiomiodto, entrenamiento.. IntraducioPoln El sistema m~6~~besqueletlc0, en tanto que soporsa: y motor uE.l organbo, gwatiia h c a r a c r ~ c a s rnedntcas del ejercicio. Pero, sin un adecuado aporte d~ la m e q a nmmwia, no posible smtener r&gOn movimiento más eilld de unospocos sqpndos. El sistema de opodintemambfo anergéfico se adapta a las mbIantesdemandas del Bjercicfo con una regulación coordinada de todos los subsistemas que lQ camponeri: ctrciilacirjn, respfraci6n2 kansporte de gases y nvú.lentea por la. sangre. La propia dreufaci6nrequiefe también una exquisita y c~urdinadamgukei&n,tanta m su wnjunto carno en d a uno de sus elementos c~fl~tftufivos. En cancreta> la modulacidn dd rendimiento mdfa'co se puede cbnsiclerar,siguiendo a Katz (11,a tres niveles: el del 6cgana en su conjunto, al de lasl célulsts. que rnayt?ritarlamente lo forman y el de las pr~tefnm(y corre.spondientpis &enes) que camponen dichas células (Tabla I) . Cada uno de wtm heis niveles se setiia en un ámbito. &mtfBco diferente:la fkiología,la bfoquímta-bi&ca y k blologie molefalar. La maMesta&%nfundamental de la moduiad6n, en cada una de los tres &eles, seria: a] el m~anfsrn;~ de Franle-StW- (&iotogbj que aSe$ura 4 ilnttol a rdvd de &@no; b) los embfós en la cmvacülidad intrinseda y en la reiqjaddn del cardi~1ac%~, riiediadas por k diri$rriica del icrn C,a% a travb de las membrnas celdares (MoaSica-btoqulmlca) y c) las d a c i ~ n een s ia sintesis de las proteínas ardfacm [~ontr&cttles y ~oduladoras)media& cambios m L eqrslSn de ioU gmes cmmpondientes (biologfa rnolecuk].. .. Adaptwidn de1 ceraudn carno &rganoe Iaw. wbramrgare. Dade un punta da pista te&im, podemos considerm las s~breargasa las q~kepuede estar sa~etkioel mr&n cama &d&w o p8fofcr'@c~ y, en cun'iec-uenda, tarnbI&npode~ioocdiflcat as1 1135tipos de respesm o adaptaci6n. Tanto la mgulzicibn aguda corno la aaixptiaciisn d n i c f f ,dependedan de la n a ~ de la sobsecarga tipo, intensidad, durwidn, mpfkI6fi. etc. En cads a s o exisEr&n mqmstas f#mf~nalminmediatas y adapt%i~16n eshctmd mdnica. La adapraEi6n amda a los aumentos de la &emanda $e traducen para el slptema de aPcJrtle ene@tico en incremmtm adecuadas de axigeno (VOZ) y nuWntes, trmpartws pm la mgpz Parsi ameguir dichos incremgnW, Ia ckulacibsl en su eo?junto~y e-l corazdn en particular, d , a s a m h mecanirnos que se traducen. 1. ~.

(3) Tabla I Modulación del rendimiento cardíaco. Oenes. Biología Mo~ecuIar. Pmbinas Cadíacar. ADAPTAWN AGUDA AL EJERCICíO. Pmcan'ocitw. $500. Figura 1. Meo~lsrnoSlarUng Retorno venmo. I Contmcci6n muscular Compresión capt~citioi Viwoconrldcciónvwiosa. r hotmpismo Lusilmpismo. F. I. l. lVSx ~ F C. I GC. I. Esquema de los mecanismosfundamentales de la adaptación aguda al ejercicio. El incremento del VO, necesario para atender a la mayor demanda energética se consigue mediante un aumento del gasto cardíacoy de la diferenciaarteriovenosa de oxígeno..

(4) $702 max-. mm. . FC max .A. a-v O2 max. Figuro 2. ..--..- .. .. Xf . .-- .. Adriptac50n al ejereido ~ r ó p U b Ntado de entrenami&. su-. p n e un aumento absoluta de la capdiud gnergeifca (VD,. mitximo], El gasto enarg&h. Entrenamiento. para realaar lor traba@ rl y,T. supone para d suisto entrenado pomnqes mú3 b&w de su caposidad mdncana en c o r n d h con el taniral.. Figum 3. Figum 4. r--. 1. Crecimiento cardkato y desadlo, Evolución del corazón. trasplantado de un nko que recibió un corazón de recién nacido cuando tenla 2 meses (A). A los 2 años (B). A los 8 años (C). A los 6 años (D)..

(5) en aumentos del gasto cardfaco, los cuales, aeopladus a una redistribuu6n adecuada de diqh6 gaxtcr, pmpordonan a los tejidos acttv~sel aWr+e de oxigen~y sustratos m~esiurlmpara generar la e n q f acorrespondiente al trabaja aumentado (2) (figum 1). La a d a p ~ i 6 ndmilatorla a la sobrecarga erOnica conlleva las cambios que cara-cterlm al cado de entrenmiisntc;b,y que en último t&mímsuponen un aumento de ia capacidad enwgtfca @Q2m&) y, carno wn$e:cuen&, una utilización eca:n6&a de dicha capacrdad al utilizar para un defeminadti trabajo, con un coste enei'@tim flJo, un pmcf!ntaJe menor de la V02 máxima (kliura 2). En concreto, p parte del corndn, el stado de entrenamiento supone la cansecucri5n de un Volumen !Sktt%a aumentada y una Frecrzenda C h r d h ~ disminuida para cada esfuerzo sub-Q [%gura3).El aumenta del voluffien SIst611do se mka me&anYe un aumento clel volumen del Vmtrfculo Izquierdo y de su contractiiidad (y di6temIbilidad). La disminuci6n relativa de ía Frecuencia C d a m con respecto a la m&&ma (bradicwdi~~Iattva)se debe a &m&ud:i6n de la actividad stmpatlca, aumento de la actividad pa&&fmp&iica y talnbitln a cambi6s fnuinsem en las celdas del marcapasa s i n d . Entre sus consecuencias está el alargamiento del período de llenado del VentdCulo Zzquierh que eQntrlbuqre al aumenta del volmen vent&cuiary, can 8,idd ~ ~ Wsistdim. en La adapt~ddaicrbnioatiene un reflejoestrucrraI que presenta similitudes y diferencias eon las cambios es-. tructurales que se olxwan en el des-amola.13n ambos msos se pam en mafclha un programa &"ndtico que conduce al a d r n i m t o cardíaco can -bias en ni masa y en el volumen de sus mvfdades, aunque, en cada caso, con aracter2sticas propias. As$, el c ~ m 6 n detI lleva en sus c ~ u l a sun pmgama genE!tico cuyo desarrollo depende del neciem m h j o que L impone el wecimiento de -toda el 0-0 y de sus necesidades enwg&cas (figura 4). El coraz6n iiel deportista entrendo crece según eltipo d e enireíbsrtqíento que practique [feitila a). El del portador be una sobrecarga crbnica patológica creced s e a n sea dicha sobrecarga (p.e, sobre~argade presibn en la hipertensidn arteW o s ~ h c a r g ade volumen en Ia ins&r*isn& vdvular a6rtica). Aunque en todos los m s &aste mecimiento del coraz6n, sw dlniemiones mncretas pueden vmbw &mplírrmmte de un GasQa otra,. Adaptaciona celuleres y moleeularear en el. corazón entremacla. Las cambios globales, eSWffurale9 y funcionales, Mc o m z h reflejan lo que ocurre ame1 de las &Idas. que lo mnstitqm.Sm ellas las quese adaptan,y adaptan d Q~gmo. a los dfvams tipw de s o b w q p (de p a n , de volumen, muctas) . Par ello, el aacimiento datono es algo unfvocu sim que, al de un prdota& de es-cidad, vime determinado par d tfpoy caraderfstfemdel mtiIñulo: aLa namraieza de la hipertrufla refleja la ~lgturdezadel estímulax (Schaer y Buttrick (S), 1987). L9s &vafse%wtimulas. tabla II El crecimiento eardiaco en sobrecargas tisi~liPgicas(entretiamienfo para distiiitos deportes) o patolbgicas (hipertensión araerial, HTA o insuficiencia abriiéa, lec). Io diirnietro veritricular. Vol. Volumen veintrieular.. rDimbnsiones. I 1. Vol VI. Sobrecarga Fisblógica (deporñstas). Sprint. Fondo. Isomhico. Sobrecarga Pt Hipertrofia. bgica.

(6) Figuro 5 1. FMimuloaprim~rios. -. -.. -.. a. CAMP cicb PI. KlIIml5. Aeoplamicnio 3.. - .---. Bsünuuimlo TDOJ~II Agonblss dhy bcia. Al1 Hnnnmatimldea ca: h l e s csnua. -- - - -.- --... C1MMsuclalo. . e. RwlaclOnde b esprwih ge&tiea e -. --. .. .-.. ~taopcptlna AngioDsndnbgrrio Factores dc lnaruifibn. .- macun. Hipum>fisrcldar. 4.. Coasccscneiaa eslrudwalm y bucianalw. ~~~ll,,acillc. I J i j i a r ~ ~ I h C4m$RLlen ?amWoeüIiáad. ia cascada del crecimiento cardiaco. De los estímulos a las consecuenciasfinales.. actúan como sefíales para el crecimiento de las células, tanto musculares (cardiomtocitos) como intersticiales (flbroblastos, células de la pared vascular),dependiendo del tipo celular (4) y de las características del estimulo, el que el crecimiento se traduzca en multipiícación de su número (hiperplada), en aumento de las dimensiones celulares (hipertrofia),o en cambios más sutiles de los elementos constitutivos de las c61d.a~. A -el bioquimico y molecular, este crecimiento se desarrolla siguiendo un cauce común que se diversifica segíin los estimulm, sus receptores, los segundos mensajeros y las vías de señalizaciibn al niicleo celular que es donde se regula la expresión genética. Las consecuencias estructuraIes y funcionales de dicha expresión dependerin de los genes expresados (5) [figura 5). Por lo que se refiere a la sobrecarga fisio~gica,representada por el entrenamiento mediante ejercicio fisico crdnico, vamos a considerar cómo la adaptación celular puede afectar: a) a la estructura (dimensiones) del cardiomiocito, b) a su función (contractilidad) y c) a su metabolismo energ6tico (6). El entrenamientoafecta por otra parte al intersticio miocárdico y a los vasos que por 61 discurren. a) Los cambios dimensionates pueden modincar la longitud, el grosor y el valumen de los cardiomiocitos se@ el tipo de sobrecarga. En la sobrecarga fisiológica mediante ejercicio aer6bico se produce sobre todo un aumento de longitud, con escasos o nulos cambios en el grosor y el volumen celular sin que tampoco se altere la longitud individual de las sarc6meras. En ratas entrenadas con ejercicio crónico (7) se ha observado un aumento de la longitud de los cardiomiocitos desde. un valor medio de 122 hasta 127 micras, lo cual supone un aumento del 5% con respecto a su longitud inicial. Por la especial disposición de estas células en la pared ventricular, este aumento del 5% de h longitud celular supone un aumento del 16%del volumen de la cavidad ventricular, incremento que basta para explicar satisfactoriamente los cambios que tienen lugar en el gasto sistólico a través del mecanismo de FrankStarling. El sustrato mdecular de este mecanismo no está aún completamente aclarado. Así como en el músculo esquel6tico. el aumento de la fuerza mtráctii debido a un estiramiento previo al estímulo puede explicarse por una optimizaci6n de la superposicibn de los puntos activos de la actina y la miosina, en el músculo cardíaco, por el contrario, dadas las cmcteristicas del elemento elaStico, la longitud inicial de la sarcómera no puede sobrepasar las 2,2-2,4 micras, por lo que el estiramiento celular afecta poco a la superposicidn de los puntos activos. Hoy día se admite que la elongacidn moderada de la sarcómera aumenta la afinidad para el Caz+de la troponina, con un consiguiente aumento de uniones afuertem y, con eiio, de la fuerza contrilicttl. Con los mismos niveles de calcio hay un mayor número de uniones y se desarroiia más fuerza. Otra consecuencia de la elongación celular es el aumento del radio de la cavidad con el consiguiente aumento del stress parietal y, con él, de las necesidades energ&ticas,ya aumentadas por el incremento de la fuerza contráctil y del número de contracciones (frecuencia cardíaca). Este aumento de las necesidades energéticas requiere un mayor aporte sanguíneo por lo que se producen cambios en la vascularizacfón miocgrdica. Los vasos epicdrdicos del corazón hipertrófico aumentan su calibre y crece también el número de capilares (angiogénesis) que, en el caso de un ejercicio aeróbicu, se adecúa al aumento de la masa miocárdica. También se producen cambios en la reactividad vascular con el entrenamiento. Las células del endoteiio vascular intervienen en la vasorreguiación de manera direca. En las células musculares lisas de la pared arteria1 y artedolar aumenta la sensibilidad a la adenosina, disminuye la sensibilidad a la norepineffina y se produce una redismbución de los d e s de caleio. Otros cambios intersticiales tienen también su importancia. La hiperplasia de los fibroblastos condiciona un aumento de la producción de coiágeno que puede o no ir seguido de un aumento de su degradaci6n por diversas proteasas, con la potencial consecuencia de la aparición de fibrosis intersticial que puede alterar la distensibilidad ventricular..

(7) m teterclin d m m lmp'Iic;j$am Iei mf?rn&W& e8 el &%=tema he--. Al EQ-a ,&la ~ L W w esperaba, en el mtcmardio venM&r de mi-nFtfialersm~ C Xna B SB dtera 4 nth&o & mceptms M. Al parme% 1m cwnbA~s&m m& b$ma Ias pmt6.fm 6. disxxhwian de la rdackin G&. ER el mfercdb awim1ar si &e una t-hm&meEón dri. la actiwklatí b~ta-a&m&gfcay, nmy prabablemml hW in-cm ~ 1 qmpodríansttphw m la &Sn&w&5n de la fwuwxch del marcaBUZ-1 en el itsdi~luomtmmdaa @%mlgamr e = m L e r i t o ~ d e W n a & e l ~ a m e s l t a ~ , e t r I a E] Par le qw d rn*H$rrt~ attas aImM1es pegwm, los cambia p d r r qU62 h VfW M B & &d&@+W3 ~ ~ del ~ m&% y &dmperal @nm&Iit~ &Eeetan J BUwnt~ pWp.01'g%Einbfm-@a a m amnhktro &e la4.dbma I S & & ~ ~ a p p sque ~ amdea&Ie y ~onffiiua,firrr, a dda m mat Uvtdad de L m P e davada Sin emhg-o* prodasñ m@ que ~ M sutila m en 10.B6mirn$1lw #pmui&y eri el b h (Qala itEafmr7t . Una de ~ N ~ s e une rh e-&t&x&hde Iiprcios en el rniomx&ia ~ m a b ~ . ~ & o m m U la FF"Ú3aqa arnrlard de la ka'lhs~7% Awtre~,ad*paramet$.nddSah s i W mpodido ~ demsli' loa citadas c m da de las x3mG.~iá)seelr-llm y mkaf.- iadudhs c ~ dn e-Iito, Es paEd&? que, de Wsür, m p r o d u m ~ b ~ e n l er~lzw a ~ ~ p a~ kts r sióbp a t n I ~ . ~ b i ~ m cal3M.lo s t &ís&kw íwstaaqui~ pl'OkbW8 tYM3d~~Iiaiii96 (&B#R&RZT ~ & &3 ~ + alguna d e B ; r t ~ ~ ~ m q pro%fbfe que el rntammimm pdama urp mhaase 4d8a de les t&míWudes y daere~d&am bs - e a las-rrs MsLBgw. Eil4 n~enr~) de ía atmdad para d Ca" de la fiqmh. wre&mkento 4 d @ & a wbmmqp pat~lcigfaa Qmaspact~smpasmpa&mtq de la c a h m a t r l es EI que se ?.r&&s@leila r m & 6 ndd GPic. mmmUm. (@ m aumento del &rm& i(aWdmM 12%) En b &i*&a & ratas e n e e a s m se han 44 gmsor $4lecíedr~tde1 1sj Y de1 voImn€?ncSe! lw en:=* czmMm m eld&-*n del G5laamh-1 Lo. qw COMBY~ unzl mnii4rehd d o pm1L.I rfAkLi10 Etare@p-~oi. sn enfrai-0, sl ~ d d ~ ~ @ d ~ ~ a ~ ~ ~ . d d m b e h tm&b w6m'Ia S B ~&m ew1 mw han viata vark@m& mífss fltgas de entrada y salimmao &-E) y rJbmhu61&nde la P W w da de &e+ z@f cemo un Wyor Irr-bio Ma*-lT:aCa A x%ivel rnaJ&ular e ha viSt.6i Iia mcisterfcia de tm*dd m e m a de t%&sE@-. respmrki &@,enes p md m la Op~w fWaí&p&tra. w - m , e@.En l& Fati3 iían hipmofla b) M-ente a. los cambios t%pumalmI l a rnrnM;~~ en la wntsadidagl déI corwdn mmrrado red@anlo que a a m a~&mi OeiuI~ñ.En mjWaps ¿&la& de mazunes & m&s ewmmadw sizr han demesWOmrnmtos bcr k cmmaM hWnsrnitiniPmh parc m mayor aw-w y una mayar =leddad de aaw€am&Wen m m p i a m ~ aaimdw m W Ghbh Ei m m m de WDS c a m W a&ba mucho & esiw ampletaH1&~& claro, Ptnr b que m rebrea ia wrnpddcZn del ehme?n@ mt&ail,nn &mcmi m r m r r g e m el fi-. m..

(8) 1. ~ i i o i i i n i ~ ~ d i ieenkteo; ~ 1 ~ ~i~lii Gai D. hitinaCaro, J. A. Rodrlguez Garcia, L. Mun*. p. i. ~. lado. Por ttltim~,existe la posibfidad del esa~dtofn &&o de los cardiomiocitas aislades p que un buen nfimero de las adaptacions fun~i(rmal(3~ esttdia&s, err ei cqraz&n intacto a en las psepm-es rnulticduhe~ descritas, se retienen al reducir al c d n a su unidad de orgmizdd6n m& fundamental: el ciWdiomiocfta El ablami~ntade los mdioMosit~s una *ica que se ha deaa~olíadoen tiempos recientes a partir & corazones de diversos &aks de mper#mt&dn y tamWBn de gowones humano8 mmgidos en el momento de &sasfdmrrea r d h o 'EI incluso en bi~psias &c&rdk&. El 2i.isMentu celular p e a % controlar con @mprecisiBn el miedi~circundante, su composidórr i&nlca,temperafum, presencia de sudandas a&v a , e t s , lo que has posible la el$snfnaci6n da intdereneim y, por tanta el estudta d~ vartab1&saisladas.. Par dIo, tanto el psopio akhmiento mma el mantenimiento de las iséluhs abfenidas requiae k uübati& de Csndisiom muy bien contmladas. La t&cnicade aislamiento se basa en una cmbfnaddn de tratamientos enzinxiy me&i&as. 81coradel animal obtenfdo tras su sacriffdo,se peeffunde retrtjgfadm~ntemediante un siama de pftrfwL6n a&@ al de la prepawtdn de Langwldorff (@wa 6). M e n t e una bomba perfst&itka se b e n && en un circuito mrado y tefmata&&o a 37@ las distintas solucionesde pmfusiirn: iiiIefakte. se per-una 8aluciQn buffer sin tralcio. postemrmente se añade colagenasa y Ca a una concentraddn bttjtjtr (15.6 ~ c i ' b m oy, l ~en un tercer tiempo, a la míagenasa $e a&& Ca a concentrdn alta (640 lOaumlar), A conünuad(2n SIZtroceari y fragmentan rne&kkmnente las ventridtxi m ~ d h separados c ~ ~ del ra&$ del c m zBn mediante d i ~ & n . Des*& de filtrar d m~tefiaI, se centrffuga y resuspende en una ~olucf&ncon Wpsina durante beve tiempo p.ara terminar de separar I.cxs cgIdas. Tras varia8 wmtrifu~dmes y rmmpensímes m m e M199. se procede al recuento- delas et5Ju1as viab k . Para la abknd6n de un cultivo de eardiomiooltm adulas, al prfmer paso trasm ~slamiesto es la fijacfbn de las ct5lulas a la superfi& de cultivo que d e b ser tLatadri pmvfamepte con algirn ptmtt& que sea m o nocido por las celutas aisladas. Las CeItsla~.m aitradones enau membrana no se adhieren m n lo qu&.tras un mnbio da medio &lo p a m e a e n adheridas las c4ulas viables. La mrfol-ogia inicial de los car&miocitm es Epica, cdlulas con rno~fologiasmn &vf& (figura 71, ccm exWemos irregylares y una esMaci6n wacter&tica d&i-. - -. - .--. --. ~. ~. a. ~ .... ~. .. da a la disploskcción de los filamm~rsen las sarcbmwas. El niantentmient~de lm mloriitm fealka en un incubador .dealta h m d a d relativa, a 37"C, en una atnn&sfa-ac m 5%de Coz. Loa m b i m de medio (M199) se tealizan cada 1-3 dias. Al tratame de ci5lulas tminaimerae dffewndadas M es posiblefble, hay por hoy, canseguir su mdtipIiaci6fi. El s e f e r i t o de la pron @ Y a refleja la viade & h d ~ o morfdogfa bilidad d d d t h r t ) , que *a decayendo a lo largo de las prfmei.as dos semanas, tyiempo p se estima corno mWnl6 para la utibcidri de 1w I ' n i ~ d t oen~la mayoría de LOS expeiirmntos- (figura 81. En células aai aisladas se pueda medif la lbngtu8 celular, e1ac-e~ta al contrasfn carga extey la velmidad este acortamiento ifidaperidienue de Ia longitud inicial, data considerado por ~onnemblickcomo un indico dde inotropbmcx o e ~ n tracüikiad intrínseca. Aunque no es posible a ea muy dificil pzrner augtl mfwna, los miocitos ~ t acortan 4 cantra una carga interna (helf~a de I'tstauradcÉn) que tiene wmgonexltes Yfscosio y el$stíco. ikntrn de un rango limitado de e m tradidad, 11paqp interna no afecta 4 tmmpnente e1Wl~0. La contfa&& de los cardiamiacitas @e ser mpcinl.ánm. b que inlczidrnent~,aunque errfmamente, se esfin16 corno uf%signo da integridad celular, o indu&la rniedlante estfrInila til6ctrhs de intensidad y freCueÍrds controlab~~sts. Los estudios ds contractilidad se realizan m cardioJnlodtos en d t i v o que se m t i e m n adherid& a cubreobjetos c & e h de vi&o @chs al emplea de faminina mmo sustrato de fljadón, b cubses se sitflan en una cámara de p e W d n termostqfizada trn la que Se hace &milar a un flujo suave y constante el m d k ~MIS9 af que en su casa se pueden a & las sustandas myo eEectc3 sobxe los miocitos se desee m-. o.. tudhr.. La c-a~a se dispone en la platfna de m miamwpia Inverttdo al que esTá acoplada una c&nara & t e h vM6n lineal de devada &suenda de lmrrido. Las c&lulas son excitadas drktricamente mediante un mthuhdor eMmirn conedad0 a 16 muestra mediante finos electrr3das dkr platino. sumergidos en el p y i e d i ~de la c h w a (ft$ura 9"). La cámara lineal recoge lr~scambios que se, pro&Gen en la longitud de los cardiomiodtas durante cantraeCi6n gracias a la capaddad de éranocer las variadones. en h intensidad de luz que se prsdu~efla 1~k q p de una línea detterminada la que se! alinea . . , -. .. . --. --. I,. --. -. --. -. zx. ~.

(9) Figum 6. ----..cimlltoimno6latado. -. Representacibn esquemática del sistema. deperhrd6n de hpndoríf utilidapam la prepamcihnde docitair,. Cadionbrites aisladas ron la tlpica mrh. logia. b m t b o aen rorRUa~.. Figura S. e03yenta~ediarbd e c ~ c ~ i a c J r oviabiss o a lo dos pnpnrne$as semanas fmsu aislpmisilio.. da lo^.

(10) Figura 9. Esquemoi del sistema empleado para d ertudio de b confractiüdad de los ctiidiomlrreitar afslados. (1J, muerhri celular, (2) microscopio bptico invdide; (3), cbmara de perfud8n termosmdaj (4), cómura Iind; (5), eriimulador dBccriczi; (61, dsnador; (7j, bomh perlsrálfii (81, me* de perfu. d¿n M199: (91, b a b tennwatado.. 2. 1.. MinumhtamcAm~=. M I b P s r O . ~. 3.. Represenfud6nesquemática de la deiiermmaci¿n insfanrbnea de la longitud de uncardiomioclromediante lae¿mara. V-v. ummm~a4~ drraiPsr.apirr: - e. lineol.. -. .. 4v--q 4. pmrwCii&. *. dokaLJMFíP$CeMJLdffgó. Figura1 1. Curvas de contractilidadde un cardiomiocite aislada a, pe-. riodo de c o n ~ ó n RDI : *do. de reIaiaci&n..

(11) &ta nro1&da fím-&. lib presenta un rnsí~irno de aIxmP6E6tl de luz a 3BO nm, que se d q l m a a 34Q SISTEMA DE ANALISIS DE IMAGEN nm manda se emefirin &da e Caz+,y m e luz de 514 m. Para e-dtar la db5mica del W m el rniocito en m w a W n m necwarie tntr~du@ir d.Fua-2 e;n la c6Ida. Esb S& puedb redizar por mimby-a Pm2 o i n c u a d a 10s mfocfta a msdio de cult.iv0 mel ~~UWQGI~ORM m su forma esterlffrada [M),(1- mvlmlas m m ~ 4 m 3 2 1 ~Una ~ ~ v. a $@ ha montado el ~ubreobjetwemi miadbs en la dmxa tcmmstatizada del miaoscapfo y slo $a s~rnenzadala cWrmhd6ii el-m, se adquieren ím&genescan una c & w a de video mn hmIffcadorr,f l u m d o &mnat3.vamentelm mlocaw con luz de 340 y 380 nm La luz que la E á I m video se film a traWéis & RqrrarsnMieiB~~ ebquemhtircidel &temo de ~ Yde hwrR un w j o d i c m i ~que ~, p a r b n i m b luz de gen utilHrado pmra (cfludhkv variaclsnesde le ~ ~ i c e n f m 510 m (figura 12). La mcen.tsadf~de W se bbce a partir $e la re1ar;iBn entre a& par de imi4gec16n inmtcdullar de t:ePi. nes a p ü i m d ~después de dumim a 340 y 380 m, ut,i&ando un oístema de.d W 6 n de Gas @@m 13). im@'l~&&e&euna eéUa Mienm los bmda a- El empleo de fa cimm & video permite una wiocidad mht-ximt.le 24 ca@ras de imagen por se&und~, 1uhes ser mmsponden cm intensidades altas de luz, que se tmdmtm en 12 &Wwmhaeionmde W en ltts zanm a m a apazean camo regiaes de baja tiempo ( a 14). El emplea de IefotawlitipUl í r m mnb gt.io el sistema var-demdo eta cdores eomr, &m'&> de Medida eri l u w de la f&o rnommto la l ~ m de d la i?ellula, dada su alta &nwa de vfdw i x l m W la molu~6n tmw 1 W de h f d u &a 103. La &mana trémsflem pral, a C Q &E~ peder mduci6n wpa@&ya que se Ia i d ~ r M anun mdenador en el, que riidZanpB un @n vez ds programa ~ e d alas ?~ehlw l ohteniend13ise ~ ~ ~ ha da trabajar can pablét~wesde mi~W líis curvas de ~~ktra&idadcmrspndientw (&pea -. 11).. La potribflfdad de- cbmlar la T X J ~ - & ~ f6ntca eixta e htr-r permite aslmkmc).la reakmcf(4n de mCWpltx t&mIwe;l@~tfofi-lwaas. AdenrPis do.m M m t&rm&wdm m &IuU pracer9eMe1 de cmmnm de mim& sedmxwim e entrenadas, mmtta posIb1.e:& er~tudioaislada de la sanibcr=I6d~acT&n & Las rardiomiltras wrkdas Intwewione?~ prsvi8men.W al afsWmW. pfVmBJ2 la 1at-dijSn de Díxo t f f ~Eje h diwaca del GaZhen la prepmnci$n &lada, .cm@oilando la oaríc-cfSn Wczl a& como el $3, en el medio de ptsifu~idfl,y permítieMIo la admft91st~am de =tan& y P h a m s !%wwsm. Es posible asi un estu&@ rouy predso de la acttvidsd b e ' t a - h n q ? (aga-, mwpbra, bi~"gmantm da los W ~ ~ B e%].B , P , €sttdimkm m r r c e n t r ~ mde 663% 84%utiliBBn SWat~dzs que c m -su &wMn de luz en pmncia de takizr. E1 fiumomo m& utiI1zado e1sttldio de la áfnMM del. Cae*m d Ftica-2.. l%mmmhC,siecBruitsel rldrr an&ll&, tb kmrinB@mscelulares&enkh Was Uumhiar las c$krlaa eon dw. c4ihmnm Ienjjhdair de onda..

(12) RagiJadbdelmndnilsn(o cardíaco; uiaapooalneolbncW niveles: kgaio, uéiula~pmfnu O. Yitlner Cm.J. A. RMaw Oarcla. 1,MuiwIa. Curvas de conrentrucih de Cal+ en mimitos en con-. tracción obtenidas mediante la reaüzacibn de 12 deter minaciones por segundo con el sistema de análisis de imagen.. considerar cada c6lula individualmente, cosa que es posible con el video. Las modernas técnicas de la Biologfa molecula permiten caracterizar la e q r e s i ú n genética y la síntesis protéica e n estas células, así como realizar transfecci6n genéüca por medio de diversos vectores, algunos de los cuales con gran afinidad por las cehilas musculares.. 1. Katz h. Physlology of the Heart. 2nd ed Raven Press. N m York, 1992.. 2. Martínez Caro D.Corazón y Ejercicio. Duyrna, Barcelona. 1990,. En principio resuíta posible realizar e1 aislamiento d e cardiomiocitos y su estudio por las temicas reseñadas, no sólo a partir de corazones normales, sino de animales con diversos tipos y grados d e entrenamiento y e n otros con wdiopatfas experimentales (rniocardlopatía por adriamicína, cardiopatfa por hipertensión de origen gen6tic0, fallo cardíaco, e&).. 5. Morgan HE, Baker KM. Cardiac Hypertrophy. Mechanicai, Neural and Endocrine Dependence. Circulation, 1991; 83: 13-25.. 6. Moore R1, Korzick DH. Cellular 3. Scheuer J, Buttrick P. The cacdiac hypertrophic responses to pathologic and physiologíc loads. CircuiaUon. 1987; 75 (Suppl l): 1-63- 1-68,. Adaptations of the Myocardium to Chronic Exercise. Prog Cardtovasc Dis, 1995; 37: 371-396,. 4. Hefti M,Harder BA, Eppenberger HM,Schaub MC. SignalíngPathways in Cardiac M y m e Hypertrophy. J Mol Cell Cardiol, 1997; 29: 2873-2892.. 7. Moore RL, Musch TI, Yelamarty RV, Scaduto RC, Semanchick AM, Elensky M, Cheung JY. Chranic ex-ercicse alters contactility and morphology of isolated rat cardiac. myocites. Am J Physiol. 1993; 264: C1180-C1189. 8. Nada1 Ginard B, Mandavi V. Bamaleculares de la contracíilidad cardíatra. Rev Esp Cardiol, 1991; 44: 217-225. ses. 9. Takeda A, Takeda N. Dífferent Pathophysidogy of Cardiac Hypertrophy in Hypertension and HypeftFophic Cardiomyopaiht. J Mol Cell Cardlol, 1997; 29: 2961-2965..

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