Clinical Significance
Het Frank-Starling-mechanisme speelt een rol bij de compensatie van systolisch hartfalen, waardoor de val in hartminuutvolume om voldoende bloeddruk te helpen behouden om de vitale organen te perfuseren. Hartfalen veroorzaakt door de verminderde contractiele functie van de linker hartkamer veroorzaakt een neerwaartse verschuiving van de linker hartkamer prestatiecurve. Bij elke voorbelasting zal het slagvolume worden verminderd in vergelijking met normaal. Dit verminderde slagvolume leidt tot een onvolledige lediging van de linker ventrikel. Bijgevolg is het bloedvolume dat zich tijdens de diastole in de linker hartkamer ophoopt groter dan normaal. Het versterkte restvolume vergroot de rek van de myocardvezels en veroorzaakt een groter slagvolume bij de volgende contractie, via het Frank-Starling-mechanisme. Dit zorgt voor een betere lediging van de vergrote linkerventrikel en behoudt het hartminuutvolume.
De voordelen van het Frank Starling-mechanisme bij de compensatie van systolisch hartfalen zijn beperkt. Bij ernstig hartfalen met een grotere storing van de cardiale contractiliteit, kan de ventriculaire prestatiecurve bijna vlak zijn bij hogere diastolische volumes, waardoor het verhoogde hartminuutvolume wordt verminderd met een toename van de kamervulling. In deze omstandigheid kan een ernstige verhoging van de EDV en de linker ventrikel EDP leiden tot pulmonale congestie.
Het Frank-Starling-mechanisme speelt ook een compenserende rol bij patiënten met gedilateerde cardiomyopathie. Bij gedilateerde cardiomyopathie is er gewoonlijk dilatatie van zowel de rechter als de linker ventrikel met verminderde contractiele functie. Aangezien een verminderde contractiliteit van myocyten resulteert in een onderdrukking van het ventriculaire slagvolume en het hartminuutvolume, heeft het Frank-Starling-mechanisme compenserende effecten. Omdat het verhoogde ventriculaire diastolische volume de rek op de myocardvezels vergroot, zal er een daaropvolgende toename van het slagvolume zijn. Samen met het Frank-Starling-mechanisme compenseert neurohormonale activering, gemedieerd door het sympathische zenuwstelsel, ook de gedilateerde cardiomyopathie door de hartslag en contractiliteit te verhogen, waardoor het verminderde hartminuutvolume wordt opgevangen. Deze compensatiemechanismen kunnen leiden tot een gebrek aan symptomen tijdens de vroege stadia van ventriculaire disfunctie. Met progressieve myocytendegeneratie en volume-overbelasting zullen klinische symptomen van systolisch hartfalen optreden.
Bij patiënten met een verminderde systolische myocardinsufficiëntie, worden inotrope geneesmiddelen gebruikt om de kracht van ventriculaire contractie te vergroten. Farmacologische inotrope middelen omvatten hartglycosiden, zoals digitalis; sympathicomimetische aminen zoals dopamine en epinefrine; en fosfodiësterase-3-remmers, zoals milrinon. Ze werken allemaal via verschillende mechanismen om de hartcontractie te versterken door de intracellulaire calciumconcentratie te verhogen, waardoor de interactie tussen actine en myosine wordt versterkt. Dit heeft het hemodynamische effect dat een depressieve ventriculaire prestatiecurve (Frank-Starling) in opwaartse richting naar normaal verschuift, zodat bij een gegeven voorbelasting (linkerventrikel EDP) het slagvolume en het hartminuutvolume worden verhoogd.
Bij progressief verlies van ventriculaire contractiliteit zal een verhoogde voorbelasting (druk) in het linkerventrikel de hydrostatische krachten van het pulmonaal veneuze systeem overtreffen, wat resulteert in pulmonale congestie. Bij een patiënt die lijdt aan systolisch hartfalen met een verminderde ejectiefractie en resulterende pulmonale congestie, vermindert behandeling met een diureticum, zoals furosemide of hydrochloorthiazide, of een zuivere vasodilatator, zoals nitraten, de voorbelasting zonder veel verandering in het slagvolume. Dit komt doordat de Frank-Starling-curve bijna horizontaal is bij hogere voorspanningsniveaus bij een patiënt wiens curve naar beneden is verschoven als gevolg van systolische contractiele disfunctie. Overmatige diurese of veneuze vasodilatatie kan echter resulteren in een ongewenste daling van het slagvolume, wat kan leiden tot hypotensie.
Arteriolaire vaatverwijdingstherapie, zoals hydralazine, heeft ook waarde bij de behandeling van systolisch hartfalen met pulmonale congestie. Arteriolaire vasodilatatoren resulteren in een afname van de afterload, waardoor het slagvolume toeneemt. De verbeterde linker ventrikel lediging resulteert in een verminderde preload en verbetering van pulmonale symptomen. Er is een mogelijk bijkomend voordeel van de combinatie van behandeling met een vasodilatator en een positief inotroop middel, waardoor een grotere toename van het slagvolume mogelijk is dan bij monotherapie. Zelfs met combinatietherapie met een vasodilatator en inotroop middel zal de Frank-Starling-curve niet verbeteren tot het prestatieniveau van een normaal ventrikel.