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La funzione ventricolare sinistra: il lato oscuro della forza
Tonino Bombardini, Eugenio Picano CNR, Istituto di Fisiologia Clinica, Pisa (picano@ifc.cnr.it)
Nel concetto standard, la contrattilità è la capacità intrinseca del miocardio di generare forza e contrarsi, indipendentemente da modificazione del pre- e del post-carico per frequenze cardiache fisse. A livello molecolare il meccanismo centrale della contrattilità si identifica nelle variazioni della concentrazione degli ioni Ca2+ nel citosol della cellula miocardica. Gli ioni ioni Ca2+ entrano nella cellula tramite i canali del calcio di membrana che si aprono in risposta all’onda di depolarizzazione che attraversa il sarcolemma. Questi Ca2+ ioni provocano con meccanismo a cascata la liberazione di quantità maggiori di ioni calcio dal reticolo sarcoplasmatico: di conseguenza inizia un ciclo di contrazione-rilasciamento. In passato numerosi sono stati i tentativi di trasferire il concetto fisiopatologico di contrattilità pura, espresso nella fibra miocardica isolata dalla velocità massima di accorciamento della fibra muscolare non sottoposta a carico (Vmax), al cuore in toto in vivo. Suga e Sagawa hanno raggiunto l’obiettivo misurando le curve pressione/volume nel cuore intatto: durante un intervento inotropo, la curva pressione/volume riflette un volume telesistolico più piccolo per valori più elevati di pressione telesistolica, così che lo pendenza della relazione pressione/volume telesistolico si sposta in alto e a sinistra. La relazione pressione/volume telesistolico è l’indice più accurato per quantificare la contrattilità nel cuore intatto ed è pressoché indipendente da cambiamenti del pre- e del post-carico. E’ largamente utilizzata in studi sperimentali nell’animale ed occasionalmente in clinica. Il limite della relazione pressione/volume telesistolico è che non quantifica la regolazione frequenza dipendente dalla contrattilità: la regolazione frequenza dipendente del passaggio transmembranoso degli ioni Ca2+ tramite i canali del calcio voltaggio dipendenti, fornisce alle cellule cardiache un meccanismo altamente sofisticato e veloce in risposta per la regolazione dell’omeostasi del calcio intracellulare. Un incremento della frequenza di stimolazione aumenta la forza di contrazione: la spiegazione è l’entrata ripetitiva del calcio ione ad ogni depolarizzazione, e di conseguenza l’accumulo di calcio nel citosol. Quando il cuore si scompensa, avviene un cambiamento dell’espressione genica dal pattern normale dell’adulto a quello della vita fetale, con un’inversione della pendenza normalmente ascendente della relazione forza-frequenza: il rilascio di calcio in sistole ed il reuptake diastolico è diminuito in condizioni basali, ed anziché aumentare per incrementi della frequenza cardiaca, diminuisce. Poiché la quantificazione della pendenza della relazione forza-frequenza evidenzia alterazioni iniziali della contrattilità, in stati di transizione tra contrattilità normale e anormale a riposo, è indispensabile un indice pratico di misura. La misura dell’elastanza telesistolica con curve pressione/volume per frequenze cardiache incrementali è, a scopi clinici, impraticabile: occorre un pacing temporaneo (per determinare l’incremento di frequenza) oltre al posizionamento di un catetere a conduttanza in ventricolo sinistro (per la misura delle variazioni di volume e pressione), di un pallone in vena cava (per le manipolazioni del pre-carico), di farmaci (per indurre, ad esempio con angiotensina, cambiamenti del post-carico). Inoltre, un indice non-invasivo è sicuramente preferibile. La misura non-invasiva del rapporto pressione/volume telesistolico per rampe incrementali di frequenza in corso di ecostress può essere la risposta pratica alla crescente richiesta di un indice migliore di contrattilità nell’attuale pratica clinica. La contrattilità miocardica è a tutt’oggi la cenerentola dei dati quotidianamente utilizzati nei laboratori ecocardiografici, per una scarsa dimestichezza pratica con le curve pressione/volume e per la facile accessibilità del più semplice, ma non sovrapponibile, utilizzo della frazione di eiezione. Un esempio di quanto fallace possa essere l’utilizzo della frazione di eiezione come indicatore di contrattilità sono i casi non previsti di afterload-mismatch dopo chirurgia nell’insufficienza mitralica. La frazione di eiezione è un indice di funzione ventricolare e come tale descrive la semplice funzione di pompa del ventricolo. Gli indici di funzione ventricolare sono afterload dipendenti, e quindi non utili per quantificare lo stato contrattile. In condizioni di scompenso cardiaco, quando la contrattilità miocardica diminuisce, aumenta la sensibilità del miocardio deteriorato alla pressione e alle resistenze sistemiche, che condizionano maggiormente la funzione di pompa ventricolare, indipendentemente dallo stato contrattile. Perciò la correlazione tra l’entità dello scompenso clinico e la frazione di eiezione è imperfetta, e tanto più imperfetta quanto la condizione di scompenso è avanzata. Quando un paziente esegue un ecostress, programmato secondo le indicazioni standard, per la ricerca di ischemia inducibile o vitalità, la contrattilità può essere studiata senza modificare il protocollo e senza rischi aggiuntivi per il paziente. Per ogni valore di frazione di eiezione basale (normale o anormale) la relazione forza-frequenza riesce ad identificare pazienti con normale riserva contrattile (relazione forza-frequenza ascendente) o alterata riserva contrattile (relazione forza-frequenza piatta o bifasica). Questo dato è potenzialmente interessante: - nei pazienti, senza ischemia inducibile, che presentino normale funzione ventricolare a riposo con disfunzione contrattile latente (disfunzione miocardica diabetica o valvolare) ancora non clinicamente espressa. - nei pazienti con severa alterazione della funzione ventricolare a riposo, per discriminare i casi con residua riserva contrattile e quindi con prognosi più favorevole. I prossimi anni diranno se la contrattilità – ottenuta nel laboratorio eco – si potrà consolidare in un’informazione non solo fisiopatologicamente dolce per il ricercatore ma anche attraente e solida per il clinico in contesti critici come lo scompenso cardiaco o l’identificazione del danno miocardio incipiente.
Bibliografia
(Per saperne di più, con animazioni e diapositive: http://www.eugeniopicano.it/ffr.htm )
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