Economía muscular cardíaca : Ca y contracciones extrasistólicas

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El conocimiento de los procesos energéticos que ocurren en el ciclocontráctil del músculocardiaco es de suma importancia para el establecimientode un modelode excitación-contracción-relajación más completoy perfeccionado que el existente. A su. vez, tener un modelo bienestablecido de los componentes...

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Detalles Bibliográficos
Autor principal:	Marengo, Fernando Diego
Otros Autores:	Ponce Hornos, Jorge Emilio
Formato:	Tesis doctoral publishedVersion
Lenguaje:	Español
Publicado:	Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales 1994
Acceso en línea:	https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n2653_Marengo https://repositoriouba.sisbi.uba.ar/gsdl/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=aextesis&d=tesis_n2653_Marengo_oai
Aporte de:	Repositorio Digital de la Universidad de Buenos Aires (UBA) de Universidad de Buenos Aires

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Asu vezestas mediciones siempre se realizaron en condiciones poco fisiológicasque incluían isquemias transitorias y, para medir el calor de activación, 1a necesidad de trabajar en un estado de no generación de fuerza (logrado a través de soluciones hipertónicas, preacortamiento delmúsculo o "quick release"). En este trabajo de tesis se utilizaron ventrículos de rataarterialmente perfundidos, y se evaluó con un sistema microcalorimétricoel comportamiento mecánico y energético (Ponce-Hornos, 1982) decontracciones obtenidas luego de un largo reposo o a la frecuencia deestimulación de 0.16 Hz bajo diferentes condiciones experimentales. Tanto los registros mecánicos como los energéticos globales seubicaron dentro de los valores que registra la literatura (25.47±1.53mN.mm-2y 14.2±1.0 mJ.g-1 respectivamente, para latidos obtenidos a 0.16 Hz y 0.5 mM Ca). Con la aplicación de un sistema de ecuaciones de difusión paralámina plana ha sido posible la determinación de cuatro componentes deliberación de calor (H1=2.1±0.3, H2=2.3±0.3, H3=9.1±O.7, H4=16.7±.6mJ.g-1) en los latidos obtenidos luego de un largo reposo (siempre mayora 5 minutos). En cambio, en latidos obtenidos en un músculo estimuladode 0.16 Hz se manifestaron sólo tres de los cuatro componentes halladospreviamente (H1=1.6±0.1, H2: 3.2±0.4, H3=6.3±0.5 mJ.g-1). Se muestranevidencias que indican que estos tres componentesse liberan sobre unafracción de calor (entre 380 y 450 μW.g-1) que se adiciona al calor dereposo durante la actividad contráctil del músculo. Los resultadossugieren que este calor adicional proviene del componente H4 (el de máslenta evolución), que se activa en el primer latido luego de un reposoy sólo aumenta durante las dos contracciones subsiguientes, alcanzandoun valor estacionario de potencia que no se diferencia del observadopara latidos estacionarios. Este componentese inhibe en ausencia de O2y es sensible a la concentración de Ca del medio de perfusión, resultadosque sugieren un origen mitocondrial del mismo, probablementeasociado al transporte de Ca por esta organela. El componente H3 fue el único dependiente de la generación defuerza, comportamientoque se repitió tanto en latidos a frecuencia de 0.16 Hz, latidos luego de un largo reposo, extrasistolias y postextrasistolias. Los componentes H1 y H2 resultaron independientes de la generaciónde fuerza y dependientes de la concentración de Ca del medio. Es laprimera vez que se logra una evaluación del calor independiente de lafuerza en presencia de la misma. La suma de los dos es muy similar alcalor de activación de músculo esquelético, y por separado sus magnitudesrespectivas explican satisfactoriamente la liberación de caloresperable para el "binding" de Ca a sitios intracelulares y para laremoción del Ca que activaria la contracción. El agregado de una estimulación extrasistólica a 200 ms delestímulo que inicia la contracción provoca, en condiciones controles,la prolongación del tiempo de la contracción (y consecuentemente elaumento de la integral de la presión respecto del tiempo) sin modificarla presión máxima de la contracción. El mismo tratamiento en presenciade cafeína provocó (en 3 de los 5 casos analizados) además del aumentodel área bajo la curva de la contracción, un aumento de la presiónmáxima generada. En los casos donde no aumentó la presión máxima, lacurva de liberación de calor asociado a la extrasistolia mostró ladesaparición de H1; mientras en los casos en que se registró un aumentode la presión máxima las curvas se ajustaron a los tres componentes (H1, H2 y H3). Estos resultados apoyan la vinculación de H1 con los procesosde "binding" de Ca a sitios en el citosol, ya que un aumento en lapresión máxima implica que entren en juego sitios de troponina Cadicionales y esto deberia manifestarse calorimétricamente. Los dos componentes energéticos y la integral de la presiónrespecto del tiempo asociados a 1a extrasistolia siguieron una cinéticade saturación con la actividad de (Ca). Esto significa que la contracciónextrasistólica en si misma (medida por IPt y H3) y 1a fracción decalor asociada a movimientosiónicos durante esta contracción siguieronuna relación creciente con el Ca extracelular. Por otro lado la cafeína,un conocido inhibidor de 1a participación del reticulo sarcoplásmico enla contracción, no modificó el valor de la integral de la presiónrespecto del tiempo de la contracción extrasistólica. Estos resultadostomados en conjunto conducen a pensar en un origen extracelular del Caasociado a la extrasistolia. La aplicación del estimulo extrasistólico produce la potenciaciónde la fuerza en el latido siguiente (potenciación post-extrasistólica). El mecanismo involucrado en este proceso es un problema aún no resuelto. En los experimentos presentados en esta tesis se muestra que además de P e IPt se potenciaron los tres componentes energéticos activableslatido a latido (H1, H2 y H3). Del incremento de H1 y H2 (ambosdependientes de los movimientos de Ca), puede interpretarse que lapotenciación de la fuerza (y de la fracción de calor dependiente de lafuerza) puede deberse a un aumentode la oferta de Ca al citosol durante PTW.La potenciación postextrasistólica de P, IPt, H1, H2y H3 desaparecióen presencia de cafeína 1 mM.Esto indica que el reticulo sarcoplásmicotiene una participación preponderante en este proceso. Los resultados presentados permiten postular el siguiente mecanismo:durante la extrasistolia ingresaria a la célula una fracción extrade Ca proveniente del medio extracelular que provocaría un retardo en laremoción del Ca unido a TnC. Esta fracción de Ca se almacenaria en el RS, y se liberaria durante PTWconjuntamente con la fracción de Careciclada constantemente latido a latido. La liberación de Ca desde RS,aumentadadurante la postextrasistolia, generaría entonces la potenciaciónobservada. La tesis en su conjunto demuestra como modelando la respuestaenergética del músculo es posible analizar los eventos que ocurrendurante el ciclo contráctil, y a su vez estudiar alteraciones desencadenadassobre estos eventos por una situación patológica como lo es laaparición de una extrasistolia.
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spelling	I28-R145-tesis_n2653_Marengo_oai2024-09-02 Ponce Hornos, Jorge Emilio Marengo, Fernando Diego 1994 El conocimiento de los procesos energéticos que ocurren en el ciclocontráctil del músculocardiaco es de suma importancia para el establecimientode un modelode excitación-contracción-relajación más completoy perfeccionado que el existente. A su. vez, tener un modelo bienestablecido de los componentes energéticos que se activan durante unacontracción facilitaria el estudio comparativo del comportamiento delmúsculo cardiaco de diferentes especies y/o estados patológicos en unamisma especie. Este tipo de estudios comparativos podrian llevarse acabo simplemente determinando la magnificación, reducción o desapariciónde un componente energético particular que esté identificado a un eventoque ocurre durante el ciclo contráctil. Hasta el momento otros autores habían logrado determinar comomáximo dos componentes energéticos diferenciables cinéticamente más untercero obtenido por diferencia con el calor total por latido. Asu vezestas mediciones siempre se realizaron en condiciones poco fisiológicasque incluían isquemias transitorias y, para medir el calor de activación, 1a necesidad de trabajar en un estado de no generación de fuerza (logrado a través de soluciones hipertónicas, preacortamiento delmúsculo o "quick release"). En este trabajo de tesis se utilizaron ventrículos de rataarterialmente perfundidos, y se evaluó con un sistema microcalorimétricoel comportamiento mecánico y energético (Ponce-Hornos, 1982) decontracciones obtenidas luego de un largo reposo o a la frecuencia deestimulación de 0.16 Hz bajo diferentes condiciones experimentales. Tanto los registros mecánicos como los energéticos globales seubicaron dentro de los valores que registra la literatura (25.47±1.53mN.mm-2y 14.2±1.0 mJ.g-1 respectivamente, para latidos obtenidos a 0.16 Hz y 0.5 mM Ca). Con la aplicación de un sistema de ecuaciones de difusión paralámina plana ha sido posible la determinación de cuatro componentes deliberación de calor (H1=2.1±0.3, H2=2.3±0.3, H3=9.1±O.7, H4=16.7±.6mJ.g-1) en los latidos obtenidos luego de un largo reposo (siempre mayora 5 minutos). En cambio, en latidos obtenidos en un músculo estimuladode 0.16 Hz se manifestaron sólo tres de los cuatro componentes halladospreviamente (H1=1.6±0.1, H2: 3.2±0.4, H3=6.3±0.5 mJ.g-1). Se muestranevidencias que indican que estos tres componentesse liberan sobre unafracción de calor (entre 380 y 450 μW.g-1) que se adiciona al calor dereposo durante la actividad contráctil del músculo. Los resultadossugieren que este calor adicional proviene del componente H4 (el de máslenta evolución), que se activa en el primer latido luego de un reposoy sólo aumenta durante las dos contracciones subsiguientes, alcanzandoun valor estacionario de potencia que no se diferencia del observadopara latidos estacionarios. Este componentese inhibe en ausencia de O2y es sensible a la concentración de Ca del medio de perfusión, resultadosque sugieren un origen mitocondrial del mismo, probablementeasociado al transporte de Ca por esta organela. El componente H3 fue el único dependiente de la generación defuerza, comportamientoque se repitió tanto en latidos a frecuencia de 0.16 Hz, latidos luego de un largo reposo, extrasistolias y postextrasistolias. Los componentes H1 y H2 resultaron independientes de la generaciónde fuerza y dependientes de la concentración de Ca del medio. Es laprimera vez que se logra una evaluación del calor independiente de lafuerza en presencia de la misma. La suma de los dos es muy similar alcalor de activación de músculo esquelético, y por separado sus magnitudesrespectivas explican satisfactoriamente la liberación de caloresperable para el "binding" de Ca a sitios intracelulares y para laremoción del Ca que activaria la contracción. El agregado de una estimulación extrasistólica a 200 ms delestímulo que inicia la contracción provoca, en condiciones controles,la prolongación del tiempo de la contracción (y consecuentemente elaumento de la integral de la presión respecto del tiempo) sin modificarla presión máxima de la contracción. El mismo tratamiento en presenciade cafeína provocó (en 3 de los 5 casos analizados) además del aumentodel área bajo la curva de la contracción, un aumento de la presiónmáxima generada. En los casos donde no aumentó la presión máxima, lacurva de liberación de calor asociado a la extrasistolia mostró ladesaparición de H1; mientras en los casos en que se registró un aumentode la presión máxima las curvas se ajustaron a los tres componentes (H1, H2 y H3). Estos resultados apoyan la vinculación de H1 con los procesosde "binding" de Ca a sitios en el citosol, ya que un aumento en lapresión máxima implica que entren en juego sitios de troponina Cadicionales y esto deberia manifestarse calorimétricamente. Los dos componentes energéticos y la integral de la presiónrespecto del tiempo asociados a 1a extrasistolia siguieron una cinéticade saturación con la actividad de (Ca). Esto significa que la contracciónextrasistólica en si misma (medida por IPt y H3) y 1a fracción decalor asociada a movimientosiónicos durante esta contracción siguieronuna relación creciente con el Ca extracelular. Por otro lado la cafeína,un conocido inhibidor de 1a participación del reticulo sarcoplásmico enla contracción, no modificó el valor de la integral de la presiónrespecto del tiempo de la contracción extrasistólica. Estos resultadostomados en conjunto conducen a pensar en un origen extracelular del Caasociado a la extrasistolia. La aplicación del estimulo extrasistólico produce la potenciaciónde la fuerza en el latido siguiente (potenciación post-extrasistólica). El mecanismo involucrado en este proceso es un problema aún no resuelto. En los experimentos presentados en esta tesis se muestra que además de P e IPt se potenciaron los tres componentes energéticos activableslatido a latido (H1, H2 y H3). Del incremento de H1 y H2 (ambosdependientes de los movimientos de Ca), puede interpretarse que lapotenciación de la fuerza (y de la fracción de calor dependiente de lafuerza) puede deberse a un aumentode la oferta de Ca al citosol durante PTW.La potenciación postextrasistólica de P, IPt, H1, H2y H3 desaparecióen presencia de cafeína 1 mM.Esto indica que el reticulo sarcoplásmicotiene una participación preponderante en este proceso. Los resultados presentados permiten postular el siguiente mecanismo:durante la extrasistolia ingresaria a la célula una fracción extrade Ca proveniente del medio extracelular que provocaría un retardo en laremoción del Ca unido a TnC. Esta fracción de Ca se almacenaria en el RS, y se liberaria durante PTWconjuntamente con la fracción de Careciclada constantemente latido a latido. La liberación de Ca desde RS,aumentadadurante la postextrasistolia, generaría entonces la potenciaciónobservada. La tesis en su conjunto demuestra como modelando la respuestaenergética del músculo es posible analizar los eventos que ocurrendurante el ciclo contráctil, y a su vez estudiar alteraciones desencadenadassobre estos eventos por una situación patológica como lo es laaparición de una extrasistolia. Fil: Marengo, Fernando Diego. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. application/pdf https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n2653_Marengo spa Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales info:eu-repo/semantics/openAccess https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar Economía muscular cardíaca : Ca y contracciones extrasistólicas info:eu-repo/semantics/doctoralThesis info:ar-repo/semantics/tesis doctoral info:eu-repo/semantics/publishedVersion https://repositoriouba.sisbi.uba.ar/gsdl/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=aextesis&d=tesis_n2653_Marengo_oai

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