Ley de Frank-Starling: conceptos básicos y principios
La Ley de Frank-Starling, también conocida como ley del corazón, es una ley que describe la capacidad del corazón para responder a aumentos en el volumen sanguíneo. Concretamente, esta ley establece que la fuerza desarrollada en una fibra muscular (la fuerza de contracción) depende del grado en la que esta sea estirada.
La ley de Fran-Starling fue formulada hace más de 100 años por el alemán Otto Frank y el inglés Ernest Starling, razón por la cual lleva sus apellidos. La investigación de ambos científicos contribuyó en gran medida a la comprensión humana de la relación entre el grado de llenado ventricular y la función de bombeo del corazón.
Esta ley describe un mecanismo propio del corazón, que no depende de la influencia del sistema nervioso (neurotransmisores) o del sistema endocrino (hormonas u otros mensajeros químicos); esto demostrado por el hecho de que ambos científicos llegaron a sus conclusiones empleando corazones aislados de ranas y perros.
En palabras simples, la ley establece que cuanto mayor es el volumen de sangre que ingresa al corazón durante el llenado (diástole), mayor es la fuerza con la que este se contrae (sístole) y, por tanto, mayor es el volumen de sangre que expulsa, dentro de ciertos límites.
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El corazón es un órgano muy importante. Está formado por tejido muscular y funciona como una bomba, pues su trabajo es bombear y distribuir la sangre por todo el cuerpo.
Este órgano recibe la sangre proveniente de los demás órganos y tejidos (también conocida como sangre sistémica) que está desprovista de oxígeno, y la bombea hacia los pulmones para su oxigenación.
La sangre oxigenada entra luego desde los pulmones hacia el corazón, desde donde es distribuida “sistémicamente”.
El corazón de los seres humanos, así como el de otros animales vertebrados, está formado por un conjunto de cuatro cámaras huecas: dos aurículas y dos ventrículos. Hay una aurícula izquierda y otra derecha, lo mismo que los ventrículos.
Las aurículas son las cámaras superiores (bombas de refuerzo), mientras que los ventrículos son las cámaras inferiores (bombas verdaderas).
Cada aurícula se conecta con el ventrículo del mismo lado a través de una válvula y los ventrículos, a su vez, están separados de las venas con las que se conectan por medio de válvulas.
Las aurículas están separadas por un tabique interauricular, entretanto los ventrículos están separados entre sí por un tabique interventricular. Estos tabiques no son más que láminas de tejido fibroso que impiden la mezcla entre la sangre contenida entre las cámaras izquierda y derecha.
Los ventrículos son las cámaras que se encargan de proyectar la sangre hacia los pulmones y hacia los demás órganos del cuerpo, cosa que consiguen gracias a la contracción de las fibras musculares que conforman sus paredes.
El lado izquierdo del corazón, formado por la aurícula y el ventrículo izquierdo, recibe la sangre sistémica del cuerpo, desoxigenada, y la bombea hacia los pulmones.
El lado derecho del corazón, formado por la aurícula y el ventrículo derecho, recibe la sangre oxigenada desde los pulmones y la bombea hacia el resto del cuerpo.
Las paredes del corazón se relajan o “dilatan” para permitir el ingreso de sangre y posteriormente se contraen para propulsar esta sangre, a través del tejido venoso, hacia el cuerpo entero o hacia los pulmones.
Puesto que el bombeo de sangre es necesario no solo para el transporte de oxígeno sino también de muchos nutrientes y de otros factores solubles contenidos en este tejido, el ciclo de contracción y relajación del corazón es constante.
La fase de relajación del músculo cardíaco se llama diástole y la fase de contracción se conoce como sístole.
El principio fundamental que establece la ley de Frank-Starling es que la fuerza o la tensión que se desarrolla en un músculo depende directamente del grado en el que este músculo sea estirado.
Cuando el estiramiento de las fibras musculares es mayor, es decir, cuando las fibras musculares empiezan a contraerse desde una longitud mayor con el llenado diastólico, entonces la fuerza de contracción es mayor.
Para el corazón esto puede expresarse en términos de los volúmenes diastólico y sistólico:
– El volumen de sangre que ingresa a las cámaras cardíacas durante la relajación (diástole) se denomina volumen diastólico; el volumen diastólico final no es más que el volumen de sangre presente en el corazón justo antes del momento de la contracción o sístole.
– Por otra parte, el volumen de sangre expulsado durante la contracción de las cámaras del corazón se denomina volumen sistólico o volumen latido.
El volumen sistólico, independientemente de cualquier otro tipo de influencia que se ejerza en el corazón, depende de la longitud que tengan las fibras musculares en el momento en el que se inicia la contracción.
Mientras más lleno esté el corazón durante la diástole, mayor será la fuerza de contracción durante la sístole y, por tanto, mayor será el volumen latido o volumen sistólico que expulse.
Tratemos de entender esto mejor con el siguiente ejemplo:
Si el corazón se llena (diástole) con un volumen de 120 ml de sangre, cuando se produce la contracción (sístole) se expulsan 60 ml.
Si en vez de recibir estos 120 ml, el corazón recibe 140 ml, el volumen diastólico final (volumen de llenado que tiene el corazón en el momento en que se inicia la sístole) es mayor, lo que significa que la fuerza de contracción es mayor y, por ende, la cantidad de sangre que se expulsará será mayor, digamos unos 70 ml.
Esta ley o, mejor dicho, este mecanismo propio del corazón fue descubierto por el hombre y se sabe que ocurre en este órgano sin influencia alguna del sistema nervioso o del sistema endocrino.
El corazón aislado es capaz de responder de manera automática a un mayor volumen de llenado diastólico final.
Cuando este volumen es mayor, entonces el volumen del corazón es mayor, lo que implica que las paredes del corazón están más estiradas, lo que significa que las fibras musculares cardíacas están más estiradas, por lo que la fuerza con la que se contraen es mayor, aumentando el volumen sistólico.
La cantidad de sangre que el corazón expulsa es mayor mientras mayor es la cantidad de sangre que llega a este. Si el corazón tiene más sangre cuando se contrae, entonces expulsa más sangre.
Esto depende del volumen de sangre que le llegue, dentro de ciertos límites, pues si el volumen sanguíneo es demasiado grande, la contracción se ve impedida.
- Ganong, W. F. (1995). Review of medical physiology. McGraw-Hill.
- Konhilas, J. P., Irving, T. C., & De Tombe, P. P. (2002). Frank-Starling law of the heart and the cellular mechanisms of length-dependent activation. Pflügers Archiv, 445(3), 305-310.
- Sequeira, V., & van der Velden, J. (2015). Historical perspective on heart function: The Frank–Starling Law. Biophysical reviews, 7(4), 421-447.
- Seres, T. (2011). Heart Failure. In Anesthesia Secrets (4th ed., pp. 236–243). Elsevier Health Sciences. Tomado de sciencedirect.com
- Solaro, R. J. (2007). Mechanisms of the Frank-Starling law of the heart: the beat goes on. Biophysical journal, 93(12), 4095.