Hispanopedia Wiki
Articulo de referencia

Potencial de acción cardíaco

potencial de acción cardíaco básico A diferencia del potencial de acción en las células del músculo esquelético , el potencial de acción cardíaco no se inicia por la actividad n...

Hispanopedia WikiContenido en espanolLectura gratuita
potencial de acción cardíaco básico

A diferencia del potencial de acción en las células del músculo esquelético , el potencial de acción cardíaco no se inicia por la actividad nerviosa. En cambio, surge de un grupo de células especializadas conocidas como células marcapasos , que tienen la capacidad de generar automáticamente potenciales de acción. En corazones sanos, estas células forman el marcapasos cardíaco y se encuentran en el nódulo sinoauricular en la aurícula derecha . Producen aproximadamente entre 60 y 100 potenciales de acción por minuto. El potencial de acción se propaga a lo largo de la membrana celular, provocando la contracción de la célula; por lo tanto, la actividad del nódulo sinoauricular resulta en una frecuencia cardíaca en reposo de aproximadamente 60 a 100 latidos por minuto. Todas las células del músculo cardíaco están conectadas eléctricamente entre sí mediante discos intercalares que permiten que el potencial de acción pase de una célula a otra. [ 1 ] [ 2 ] Esto significa que todas las células auriculares pueden contraerse juntas, y luego todas las células ventriculares. El nódulo SA es el principal marcapasos del corazón y tiene el máximo número de células P.

Diferentes formas del potencial de acción cardíaco en distintas partes del corazón.

La dependencia de la frecuencia del potencial de acción es una propiedad fundamental de las células cardíacas y sus alteraciones pueden provocar enfermedades cardíacas graves, como arritmias cardíacas y, en ocasiones, muerte súbita. [ 3 ] La actividad del potencial de acción en el corazón se puede registrar para producir un electrocardiograma (ECG). Este consiste en una serie de picos ascendentes y descendentes (denominados P, Q, R, S y T) que representan la despolarización (el voltaje se vuelve más positivo) y la repolarización (el voltaje se vuelve más negativo) del potencial de acción en las aurículas y los ventrículos . [ 4 ]

Descripción general

De forma similar al músculo esquelético, el potencial de membrana en reposo (voltaje cuando la célula no está excitada eléctricamente) de las células ventriculares es de alrededor de −90  milivoltios (mV; 1  mV  =  0,001  V), es decir, el interior de la membrana es más negativo que el exterior. Los principales iones que se encuentran fuera de la célula en reposo son el sodio (Na + ) y el cloruro (Cl− ) , mientras que dentro de la célula predomina el potasio (K + ). [ 6 ]

El potencial de acción comienza con un aumento del voltaje a valores más positivos; esto se conoce como despolarización y se debe principalmente a la apertura de los canales de sodio que permiten la entrada de Na + a la célula. Tras un periodo de latencia (conocido como periodo refractario absoluto ), el potencial de acción finaliza cuando se abren los canales de potasio, permitiendo la salida de K + de la célula y provocando que el potencial de membrana vuelva a ser negativo; esto se conoce como repolarización . Otro ion importante es el calcio (Ca2 + ) , que se encuentra dentro de la célula en el retículo sarcoplásmico (RS), donde se almacena, y también fuera de ella. La liberación de Ca2 + del RS, mediante un proceso denominado liberación de calcio inducida por calcio , es vital para la fase de meseta del potencial de acción (véase la fase 2, más adelante) y constituye un paso fundamental en el acoplamiento excitación-contracción cardíaco . [ 7 ]

Existen importantes diferencias fisiológicas entre las células marcapasos del nódulo sinoauricular , que generan espontáneamente el potencial de acción cardíaco, y las células no marcapasos que simplemente lo conducen, como los miocitos ventriculares . Las diferencias específicas en los tipos de canales iónicos expresados ​​y los mecanismos mediante los cuales se activan dan lugar a diferencias en la configuración de la onda del potencial de acción, como se muestra en la figura 2.

Automaticidad cardíaca

La automaticidad cardíaca, también conocida como autorritmicidad , es la propiedad de las células musculares conductoras especializadas del corazón de generar potenciales de acción cardíacos espontáneos. [ 8 ] [ 9 ] La automaticidad puede ser normal o anormal, causada por cambios temporales en las características de los canales iónicos , como el uso de ciertos medicamentos, o, en el caso de automaticidad anormal, los cambios se producen en el entorno electrotónico , causados, por ejemplo, por un infarto de miocardio . [ 10 ]

Fases

Potenciales de acción registrados en cardiomiocitos auriculares y ventriculares de oveja, con las fases indicadas. Las corrientes iónicas se aproximan al potencial de acción ventricular .

El modelo estándar utilizado para comprender el potencial de acción cardíaco es el del miocito ventricular. A continuación se describen las cinco fases del potencial de acción del miocito ventricular, con referencia también al potencial de acción del nódulo sinoauricular (NSA).

Figura 2a: Ondas del potencial de acción ventricular (izquierda) y del potencial de acción del nódulo sinoauricular (derecha). Las principales corrientes iónicas responsables de las fases se muestran a continuación (las deflexiones hacia arriba representan iones que salen de la célula, las deflexiones hacia abajo representan corrientes que entran).

Fase 4

En el miocito ventricular, la fase 4 ocurre cuando la célula está en reposo, en un período conocido como diástole . En la célula estándar no marcapasos, el voltaje durante esta fase es más o menos constante, alrededor de -90 mV. [ 11 ] El potencial de membrana en reposo resulta del flujo de iones que han entrado en la célula (por ejemplo, sodio y calcio), el flujo de iones que han salido de la célula (por ejemplo, potasio, cloruro y bicarbonato), así como el flujo de iones generados por las diferentes bombas de membrana, estando perfectamente equilibrado.

La actividad de estas bombas cumple dos funciones. La primera es mantener el potencial de membrana en reposo contrarrestando la despolarización causada por la fuga de iones que no se encuentran en equilibrio electroquímico (por ejemplo, sodio y calcio). El desequilibrio de estos iones es la razón de la existencia de un gradiente eléctrico, ya que representan un desplazamiento neto de cargas a través de la membrana, las cuales no pueden reingresar inmediatamente a la célula para restablecer el equilibrio eléctrico. Por lo tanto, su reingreso lento a la célula debe ser contrarrestado, de lo contrario, la célula perdería gradualmente su potencial de membrana.

El segundo propósito, intrínsecamente ligado al primero, es mantener la concentración intracelular más o menos constante y, en este caso, restablecer los gradientes químicos originales, es decir, forzar la salida del sodio y el calcio que previamente fluían hacia el interior de la célula, y el retorno al interior del potasio que previamente fluía hacia el exterior (aunque, dado que el potasio se encuentra mayoritariamente en equilibrio electroquímico, su gradiente químico se reequilibrará naturalmente en sentido opuesto al gradiente eléctrico, sin necesidad de un mecanismo de transporte activo).

Por ejemplo, los iones sodio (Na + ) y potasio (K + ) se mantienen gracias a la bomba de sodio-potasio , que utiliza energía (en forma de adenosín trifosfato (ATP) ) para transportar tres iones Na + fuera de la célula y dos iones K + hacia el interior. Otro ejemplo es el intercambiador sodio-calcio , que extrae un ion Ca2 + de la célula para que entren tres iones Na + . [ 12 ]

Durante esta fase, la membrana es más permeable al K + , que puede entrar o salir de la célula a través de canales de fuga, incluido el canal de potasio rectificador interno. [ 13 ] Por lo tanto, el potencial de membrana en reposo es mayormente igual al potencial de equilibrio del K + y se puede calcular utilizando la ecuación de voltaje de Goldman-Hodgkin-Katz .

Sin embargo, las células marcapasos nunca están en reposo. En estas células, la fase 4 también se conoce como potencial marcapasos . Durante esta fase, el potencial de membrana se vuelve gradualmente más positivo hasta alcanzar un valor determinado (alrededor de -40 mV; conocido como potencial umbral) o hasta que se despolariza por otro potencial de acción proveniente de una célula vecina.

Se cree que el potencial marcapasos se debe a un grupo de canales denominados canales HCN (canales activados por hiperpolarización y regulados por nucleótidos cíclicos) . Estos canales se abren a voltajes muy negativos (es decir, inmediatamente después de la fase 3 del potencial de acción anterior; véase más adelante) y permiten el paso de K + y Na + al interior de la célula. Debido a su peculiar propiedad de activarse por potenciales de membrana muy negativos, el movimiento de iones a través de los canales HCN se denomina corriente divertida (véase más adelante). [ 14 ]

Otra hipótesis sobre el potencial marcapasos es el "reloj de calcio". El calcio se libera del retículo sarcoplásmico dentro de la célula. Este calcio aumenta la activación del intercambiador sodio-calcio, lo que resulta en un aumento del potencial de membrana (ya que una carga de +3 entra en la célula (por el 3Na + ) pero solo una carga de +2 sale de la célula (por el Ca2 + ), por lo que hay una carga neta de +1 que entra en la célula). Este calcio es luego bombeado de vuelta a la célula y de vuelta al SR a través de bombas de calcio (incluida la SERCA ). [ 15 ]

Fase 0

Esta fase consiste en un cambio rápido y positivo de voltaje a través de la membrana celular ( despolarización ) que dura menos de 2  ms en las células ventriculares y de 10 a 20  ms en las células del nódulo sinoauricular (NSA) . [ 16 ] Esto ocurre debido a un flujo neto de carga positiva hacia el interior de la célula.

En las células no marcapasos (es decir, las células ventriculares), esto se produce predominantemente por la activación de los canales de Na + , lo que aumenta la conductancia de la membrana (flujo) de Na + (g Na ). Estos canales se activan cuando llega un potencial de acción desde una célula vecina, a través de uniones comunicantes . Cuando esto sucede, el voltaje dentro de la célula aumenta ligeramente. Si este voltaje aumentado alcanza el potencial umbral (aproximadamente −70  mV), provoca la apertura de los canales de Na +  . Esto produce un mayor influjo de sodio en la célula, aumentando rápidamente el voltaje aún más hasta alrededor de +50 mV, [ 6 ] es decir, hacia el potencial de equilibrio del Na + . Sin embargo, si el estímulo inicial no es lo suficientemente fuerte y no se alcanza el potencial umbral, los canales rápidos de sodio no se activarán y no se producirá un potencial de acción; esto se conoce como la ley del todo o nada . [ 17 ] [ 18 ] El influjo de iones de calcio (Ca2 + ) a través de los canales de calcio de tipo L también constituye una parte menor del efecto de despolarización. [ 19 ] La pendiente de la fase 0 en la forma de onda del potencial de acción (ver figura 2) representa la tasa máxima de cambio de voltaje del potencial de acción cardíaco y se conoce como dV/dt max .

En las células marcapasos (por ejemplo , las células del nódulo sinoauricular ), el aumento del voltaje de membrana se debe principalmente a la activación de los canales de calcio de tipo L. Estos canales también se activan por un aumento de voltaje, pero en este caso se debe al potencial marcapasos (fase 4) o a un potencial de acción entrante. Los canales de calcio de tipo L se activan más lentamente que los canales de sodio; por lo tanto, la pendiente de despolarización en la forma de onda del potencial de acción marcapasos es menos pronunciada que en la forma de onda del potencial de acción no marcapasos. [ 11 ] [ 20 ]

Fase 1

Esta fase comienza con la rápida inactivación de los canales de Na + por la compuerta interna (compuerta de inactivación), lo que reduce el movimiento de sodio hacia el interior de la célula. Al mismo tiempo, los canales de potasio (llamados I to1 ) se abren y cierran rápidamente, permitiendo un breve flujo de iones de potasio hacia el exterior de la célula, lo que hace que el potencial de membrana sea ligeramente más negativo. Esto se conoce como una « muesca » en la forma de onda del potencial de acción. [ 11 ]

En las células marcapasos no se observa una fase 1 evidente.

Fase 2

Esta fase también se conoce como fase de "meseta" debido a que el potencial de membrana permanece casi constante, mientras la membrana comienza a repolarizarse lentamente. Esto se debe al equilibrio casi perfecto de cargas que entran y salen de la célula. Durante esta fase, los canales de potasio rectificadores retardados ( Iks ) permiten la salida de potasio de la célula, mientras que los canales de calcio de tipo L (activados por la entrada de sodio durante la fase 0) permiten el paso de iones de calcio hacia el interior de la célula. Estos iones de calcio se unen a más canales de calcio (denominados receptores de rianodina) ubicados en el retículo sarcoplásmico dentro de la célula y los abren, permitiendo así la salida de calcio del retículo sarcoplásmico. Estos iones de calcio son responsables de la contracción del corazón.

El calcio también activa los canales de cloruro llamados I to2 , que permiten que el Cl − entre en la célula. El aumento de la concentración de calcio en la célula también aumenta la actividad de los intercambiadores sodio-calcio, mientras que el aumento de la concentración de sodio (debido a la despolarización de la fase 0) aumenta la actividad de las bombas sodio-potasio. El movimiento de todos estos iones da como resultado que el potencial de membrana permanezca relativamente constante, con el flujo de salida de K + , el flujo de entrada de Cl − así como las bombas Na + /K + contribuyendo a la repolarización y el flujo de entrada de Ca 2+ así como los intercambiadores Na + /Ca 2+ contribuyendo a la despolarización. [ 21 ] [ 11 ] Esta fase es responsable de la gran duración del potencial de acción y es importante para prevenir latidos cardíacos irregulares (arritmia cardíaca).

En los potenciales de acción de los marcapasos no existe una fase de meseta.

Fase 3

Durante la fase 3 (la fase de "repolarización rápida") del potencial de acción, los canales de Ca2 + de tipo L se cierran, mientras que los canales de K + rectificadores retardados lentos ( IKs ) permanecen abiertos a medida que se abren más canales de fuga de potasio. Esto asegura una corriente positiva neta hacia afuera, que corresponde a un cambio negativo en el potencial de membrana , lo que permite que se abran más tipos de canales de K + . Estos son principalmente los canales de K + rectificadores retardados rápidos (IKr ) y la corriente de K + rectificadora hacia adentro , IK1 . Esta corriente positiva neta hacia afuera (igual a la pérdida de carga positiva de la célula) hace que la célula se repolarice. Los canales de K + rectificadores retardados se cierran cuando el potencial de membrana se restablece a aproximadamente -85 a -90 mV, mientras que IK1 permanece conduciendo durante toda la fase 4, lo que ayuda a establecer el potencial de membrana en reposo [ 22 ].

Como se mencionó anteriormente, las bombas iónicas, como el intercambiador sodio-calcio y la bomba sodio-potasio, restablecen las concentraciones iónicas a un estado de equilibrio previo al potencial de acción. Esto significa que el calcio intracelular, responsable de la contracción de los miocitos cardíacos, se bombea hacia el exterior. Una vez que se pierde este calcio, la contracción cesa y los músculos cardíacos se relajan.

En el nódulo sinoauricular, esta fase también se debe al cierre de los canales de calcio de tipo L, lo que impide el flujo de entrada de Ca 2+ y la apertura de los canales de potasio rectificadores retardados rápidos (I Kr ). [ 23 ]

Período refractario

Las células cardíacas tienen dos periodos refractarios : el primero, desde el inicio de la fase 0 hasta la mitad de la fase 3, se conoce como periodo refractario absoluto, durante el cual la célula no puede generar otro potencial de acción. A este le sigue inmediatamente, hasta el final de la fase 3, un periodo refractario relativo, durante el cual se requiere un estímulo más fuerte de lo habitual para generar otro potencial de acción. [ 24 ] [ 25 ]

Estos dos periodos refractarios se deben a cambios en los estados de los canales de sodio y potasio . La rápida despolarización de la célula, durante la fase 0, provoca que el potencial de membrana se aproxime al potencial de equilibrio del sodio (es decir, el potencial de membrana en el que el sodio ya no entra ni sale de la célula). A medida que el potencial de membrana se vuelve más positivo, los canales de sodio se cierran y se bloquean; esto se conoce como estado "inactivado". Durante este estado, los canales no pueden abrirse independientemente de la intensidad del estímulo excitatorio; esto da lugar al periodo refractario absoluto. El periodo refractario relativo se debe a la fuga de iones de potasio, lo que hace que el potencial de membrana sea más negativo (es decir, se hiperpolariza); esto reinicia los canales de sodio, abriendo la compuerta de inactivación, pero dejando el canal cerrado. Debido a que algunos de los canales de iones de sodio dependientes de voltaje se han recuperado y los canales de iones de potasio dependientes de voltaje permanecen abiertos, es posible iniciar otro potencial de acción si el estímulo es más fuerte que un estímulo que puede generar un potencial de acción cuando la membrana está en reposo. [ 26 ]

Uniones comunicantes

Las uniones comunicantes permiten la transferencia del potencial de acción de una célula a otra (se dice que acoplan eléctricamente las células cardíacas vecinas ). Están formadas por proteínas de la familia de las conexinas , que forman un poro a través del cual pueden pasar iones (incluidos Na + , Ca2 + y K + ). Dado que la concentración de potasio es mayor dentro de la célula, es principalmente potasio el que pasa a través de ellas. Este aumento de potasio en la célula vecina provoca un ligero incremento del potencial de membrana, activando los canales de sodio e iniciando un potencial de acción en dicha célula. (Un breve flujo de salida de Na+ impulsado por un gradiente químico a través de la conexina en el pico de despolarización provoca la conducción de la despolarización de célula a célula, no el potasio). [ 27 ] Estas conexiones permiten la rápida conducción del potencial de acción a lo largo del corazón y son responsables de que todas las células de las aurículas se contraigan juntas, así como todas las células de los ventrículos. [ 28 ] La contracción descoordinada de los músculos cardíacos es la base de la arritmia y la insuficiencia cardíaca. [ 29 ]

Canales

Los canales iónicos son proteínas que cambian de forma en respuesta a diferentes estímulos para permitir o impedir el paso de iones específicos a través de una membrana. Se dice que son selectivamente permeables. Los estímulos, que pueden provenir del exterior o del interior de la célula, pueden incluir la unión de una molécula específica a un receptor en el canal (también conocidos como canales iónicos regulados por ligando ) o un cambio en el potencial de membrana alrededor del canal, detectado por un sensor (también conocidos como canales iónicos regulados por voltaje ), y pueden abrir o cerrar el canal. El poro formado por un canal iónico es acuoso (lleno de agua) y permite que el ion atraviese rápidamente la membrana. [ 33 ] Los canales iónicos pueden ser selectivos para iones específicos; por lo tanto, existen canales específicos para Na + , K + , Ca2 + y Cl− . También pueden ser específicos para una determinada carga de iones (es decir, positiva o negativa). [ 34 ]

Cada canal está codificado por un gen . La figura 3 muestra los canales iónicos importantes que participan en el potencial de acción cardíaco, la corriente (iones) que fluye a través de ellos, sus principales subunidades proteicas (componentes básicos del canal), algunos de los genes que codifican su estructura y las fases activas durante el potencial de acción cardíaco. A continuación, se describen brevemente algunos de los canales iónicos más importantes que participan en el potencial de acción cardíaco.

canales HCN

Los canales iónicos activados por nucleótidos cíclicos (canales HCN) se localizan principalmente en las células marcapasos. Estos canales se activan a potenciales de membrana muy negativos y permiten el paso de Na + y K + al interior de la célula (un movimiento conocido como corriente f ). Estos canales catiónicos (iones con carga positiva), poco selectivos, conducen más corriente a medida que el potencial de membrana se vuelve más negativo (hiperpolarizado). La actividad de estos canales en las células del nódulo sinoauricular (SAN) provoca una despolarización lenta del potencial de membrana, por lo que se cree que son responsables del potencial marcapasos. Los nervios simpáticos afectan directamente a estos canales, lo que resulta en un aumento de la frecuencia cardíaca (véase más adelante). [ 35 ] [ 14 ]

El canal rápido de sodio

Estos canales de sodio son dependientes del voltaje y se abren rápidamente debido a la despolarización de la membrana, que generalmente se produce desde células vecinas a través de uniones comunicantes. Permiten un flujo rápido de sodio hacia el interior de la célula, despolarizando completamente la membrana e iniciando un potencial de acción. A medida que aumenta el potencial de membrana, estos canales se cierran y se bloquean (se vuelven inactivos). Debido a la rápida entrada de iones de sodio (fase 0 pronunciada en la forma de onda del potencial de acción), la activación e inactivación de estos canales ocurren casi simultáneamente. Durante el estado de inactivación, el Na + no puede pasar (periodo refractario absoluto). Sin embargo, comienzan a recuperarse de la inactivación a medida que el potencial de membrana se vuelve más negativo (periodo refractario relativo).

Canales de potasio

Los dos tipos principales de canales de potasio en las células cardíacas son los rectificadores de entrada y los canales de potasio dependientes de voltaje.

Los canales de potasio rectificadores internos (K ir) favorecen el flujo de K + hacia el interior de la célula. Sin embargo, este flujo de potasio es mayor cuando el potencial de membrana es más negativo que el potencial de equilibrio para K + (~-90 mV). A medida que el potencial de membrana se vuelve más positivo (es decir, durante la estimulación celular por una célula vecina), el flujo de potasio hacia el interior de la célula a través del K ir disminuye. Por lo tanto, el K ir es responsable de mantener el potencial de membrana en reposo e iniciar la fase de despolarización. Sin embargo, a medida que el potencial de membrana continúa volviéndose más positivo, el canal comienza a permitir el paso de K + fuera de la célula. Este flujo de iones de potasio hacia el exterior a potenciales de membrana más positivos significa que el K ir también puede ayudar en las etapas finales de la repolarización. [ 36 ] [ 37 ]

Los canales de potasio dependientes de voltaje (K v ) se activan por despolarización. Las corrientes producidas por estos canales incluyen la corriente transitoria de potasio de salida I to1 . Esta corriente tiene dos componentes. Ambos componentes se activan rápidamente, pero I to,fast se inactiva más rápidamente que I to, slow . Estas corrientes contribuyen a la fase de repolarización temprana (fase 1) del potencial de acción.

Otro tipo de canales de potasio dependientes de voltaje son los canales de potasio rectificadores retardados. Estos canales transportan corrientes de potasio que son responsables de la fase de meseta del potencial de acción, y se nombran según la velocidad a la que se activan: I Ks de activación lenta , I Kr de activación rápida e I Kur de activación ultrarrápida . [ 38 ]

Canales de calcio

En el músculo cardíaco existen dos tipos de canales de calcio dependientes de voltaje : los canales de calcio de tipo L (de larga duración) y los canales de calcio de tipo T (de transitorios, es decir, de corta duración). Los canales de tipo L son más comunes y se encuentran en mayor concentración en la membrana de los túbulos T de las células ventriculares, mientras que los canales de tipo T se localizan principalmente en las células auriculares y marcapasos , aunque en menor proporción que los de tipo L.

Estos canales responden de manera diferente a los cambios de voltaje a través de la membrana: los canales de tipo L se activan con potenciales de membrana más positivos, tardan más en abrirse y permanecen abiertos durante más tiempo que los canales de tipo T. Esto significa que los canales de tipo T contribuyen más a la despolarización (fase 0), mientras que los canales de tipo L contribuyen a la fase de meseta (fase 2). [ 39 ]

Sistema de conducción

El sistema de conducción eléctrica del corazón

En el sistema de conducción cardíaca, la actividad eléctrica que se origina en el nódulo sinoauricular (NSA) se propaga a través de la red de His - Purkinje , la vía de conducción más rápida del corazón. La señal eléctrica viaja desde el nódulo sinoauricular, que estimula la contracción de las aurículas , hasta el nódulo auriculoventricular (NAV) , que ralentiza la conducción del potencial de acción desde las aurículas hasta los ventrículos . Este retraso permite que los ventrículos se llenen completamente de sangre antes de la contracción. La señal luego pasa a través de un haz de fibras llamado haz de His , ubicado entre los ventrículos, y luego a las fibras de Purkinje en la base (ápice) del corazón, provocando la contracción ventricular.

Además del SAN, el AVN y las fibras de Purkinje también tienen actividad marcapasos y, por lo tanto, pueden generar espontáneamente un potencial de acción. Sin embargo, estas células generalmente no se despolarizan espontáneamente, simplemente porque la producción de potencial de acción en el SAN es más rápida. Esto significa que antes de que el AVN o las fibras de Purkinje alcancen el potencial umbral para un potencial de acción, se despolarizan por el impulso entrante del SAN [ 40 ]. Esto se denomina "supresión por sobreestimulación" [ 41 ] . La actividad marcapasos de estas células es vital, ya que significa que si el SAN fallara, el corazón podría seguir latiendo, aunque a una frecuencia menor (AVN = 40-60 latidos por minuto, fibras de Purkinje = 20-40 latidos por minuto). Estos marcapasos mantendrán al paciente con vida hasta que llegue el equipo de emergencias.

Un ejemplo de contracción ventricular prematura es el síndrome del corazón de atleta clásico . El entrenamiento sostenido de los atletas provoca una adaptación cardíaca en la que la frecuencia del nódulo sinoauricular (NSA) en reposo disminuye (a veces alrededor de 40 latidos por minuto). Esto puede conducir a un bloqueo auriculoventricular , donde la señal del NSA se ve afectada en su trayecto hacia los ventrículos. Esto produce contracciones descoordinadas entre las aurículas y los ventrículos, sin el intervalo adecuado entre ellas, y en casos graves puede provocar la muerte súbita. [ 42 ]

Regulación por el sistema nervioso autónomo

La velocidad de producción del potencial de acción en las células marcapasos se ve afectada, pero no controlada, por el sistema nervioso autónomo .

El sistema nervioso simpático (nervios dominantes durante la respuesta de lucha o huida del cuerpo ) aumenta la frecuencia cardíaca ( cronotropismo positivo ) al disminuir el tiempo necesario para producir un potencial de acción en el nódulo sinoauricular (NSA). Los nervios de la médula espinal liberan una molécula llamada noradrenalina , que se une a los receptores β1 adrenérgicos de la membrana de la célula marcapasos y los activa . Esto activa una proteína llamada proteína Gs ( s de estimuladora). La activación de esta proteína G conduce a un aumento de los niveles de AMPc en la célula (a través de la vía del AMPc ). El AMPc se une a los canales HCN (véase más arriba), aumentando la corriente funny y, por lo tanto, la velocidad de despolarización durante el potencial marcapasos. El aumento de AMPc también incrementa el tiempo de apertura de los canales de calcio de tipo L, aumentando la corriente de Ca2 + a través del canal y acelerando la fase 0. [ 43 ]

El sistema nervioso parasimpático ( nervios dominantes mientras el cuerpo está en reposo y digiriendo) disminuye la frecuencia cardíaca ( cronotropismo negativo ), al aumentar el tiempo necesario para producir un potencial de acción en el nódulo sinoauricular (NSA). Un nervio llamado nervio vago , que comienza en el cerebro y viaja hasta el nódulo sinoauricular, libera una molécula llamada acetilcolina (ACh) que se une a un receptor ubicado en la superficie de la célula marcapasos, llamado receptor muscarínico M2 . Esto activa una proteína G i (I de inhibidora), que está compuesta por 3 subunidades (α, β y γ) que, al activarse, se separan del receptor. Las subunidades β y γ activan un conjunto especial de canales de potasio, aumentando el flujo de potasio fuera de la célula y disminuyendo el potencial de membrana, lo que significa que las células marcapasos tardan más en alcanzar su valor umbral. [ 44 ] La proteína G i también inhibe la vía del AMPc, reduciendo así los efectos simpáticos causados ​​por los nervios espinales. [ 45 ]

Importancia clínica

Fármacos que afectan el potencial de acción cardíaco. El aumento brusco de voltaje ("0") corresponde a la entrada de iones de sodio, mientras que las dos disminuciones ("1" y "3", respectivamente) corresponden a la inactivación del canal de sodio y a la salida repolarizante de iones de potasio. La meseta característica ("2") resulta de la apertura de los canales de calcio sensibles al voltaje .

Los fármacos antiarrítmicos se utilizan para regular los ritmos cardíacos acelerados. Otros fármacos que influyen en el potencial de acción cardíaco incluyen bloqueadores de los canales de sodio , betabloqueadores , bloqueadores de los canales de potasio y bloqueadores de los canales de calcio .

Referencias

  1. ↑ Zhao, G; Qiu, Y; Zhang, HM; Yang, D (enero de 2019). "Discos intercalares: adhesión celular y señalización en la salud y las enfermedades cardíacas". Heart Failure Reviews . 24 (1): 115– 132. doi : 10.1007/s10741-018-9743-7 . PMID 30288656. S2CID 52919432 .  
  2. ↑ Kurtenbach S, Kurtenbach S, Zoidl G (2014). "Modulación de las uniones comunicantes y sus implicaciones para la función cardíaca" . Frontiers in Physiology . 5 : 82. doi : 10.3389/fphys.2014.00082 . PMC 3936571. PMID 24578694 .  
  3. ↑ Soltysinska E, Speerschneider T, Winther SV, Thomsen MB (agosto de 2014). "La disfunción del nódulo sinoauricular induce arritmias cardíacas en ratones diabéticos" . Cardiovascular Diabetology . 13 : 122. doi : 10.1186/s12933-014-0122-y . PMC 4149194. PMID 25113792 .  
  4. ↑ Becker Daniel E (2006). " Fundamentos de la interpretación electrocardiográfica" . Anesthesia Progress . 53 (2): 53– 64. doi : 10.2344/0003-3006(2006)53 [ 53:foei ] 2.0.co ; 2. PMC 1614214. PMID 16863387 .  
  5. ↑ Lote, C. (2012). Principios de fisiología renal (5.ª ed.). Springer. pág. 150. ISBN   978-1-4614-3784-0.
  6. 1 2 Santana, Luis F.; Cheng, Edward P.; Lederer, W. Jonathan (2010-12-01). "¿Cómo controla la forma del potencial de acción cardíaco la señalización del calcio y la contracción en el corazón?" . Journal of Molecular and Cellular Cardiology . 49 (6): 901– 903. doi : 10.1016/j.yjmcc.2010.09.005 . PMC 3623268 . PMID 20850450 .  
  7. ↑ Koivumäki, Jussi T.; Korhonen, Topi; Tavi, Pasi (2011-01-01). "Impacto de la liberación de calcio del retículo sarcoplásmico en la dinámica del calcio y la morfología del potencial de acción en miocitos auriculares humanos: un estudio computacional" . PLOS Computational Biology . 7 (1) e1001067. Bibcode : 2011PLSCB...7E1067K . doi : 10.1371/journal.pcbi.1001067 . PMC 3029229. PMID 21298076 .  
  8. ↑ Issa ZF, Miller JM, Zipes DP (2019). «Mecanismos electrofisiológicos de las arritmias cardíacas: automaticidad anormal». En Issa ZF (ed.). Arritmología clínica y electrofisiología: un complemento a la cardiopatía de Braunwald (Tercera ed.). Filadelfia, PA: Elsevier. pp. 51–80 . doi : 10.1016/B978-0-323-52356-1.00003-7 . ISBN   978-0-323-52356-1.
  9. ↑ Antzelevitch C, Burashnikov A (marzo de 2011). "Descripción general de los mecanismos básicos de la arritmia cardíaca" . Clínicas de electrofisiología cardíaca . 3 (1): 23– 45. doi : 10.1016/j.ccep.2010.10.012 . PMC 3164530. PMID 21892379 .  
  10. ↑ Krul S. "Arritmias cardíacas - Libro de texto de cardiología" . www.textbookofcardiology.org . Consultado el 17 de mayo de 2022 .
  11. 1 2 3 4 Santana, LF, Cheng, EP y Lederer, JW (2010a) '¿Cómo controla la forma del potencial de acción cardíaco la señalización del calcio y la contracción en el corazón?', 49(6).
  12. ↑ Morad M., Tung L. (1982). "Eventos iónicos responsables del potencial de reposo y de acción cardíaco". The American Journal of Cardiology . 49 (3): 584– 594. doi : 10.1016/s0002-9149(82)80016-7 . PMID 6277179 . 
  13. ↑ Grunnet M (2010). "Repolarización del potencial de acción cardíaco. ¿Constituye un aumento en la capacidad de repolarización un nuevo principio antiarrítmico?" . Acta Physiologica . 198 : 1– 48. doi : 10.1111/j.1748-1716.2009.02072.x . PMID 20132149 . 
  14. 1 2 DiFrancesco, Dario (2010-02-19). "El papel de la corriente divertida en la actividad del marcapasos" . Circulation Research . 106 (3): 434– 446. doi : 10.1161/CIRCRESAHA.109.208041 . ISSN 1524-4571 . PMID 20167941 .  
  15. ↑ Joung B, Chen PS, Lin SF (marzo de 2011). "El papel del calcio y los relojes de voltaje en la disfunción del nódulo sinoauricular" . Yonsei Medical Journal . 52 (2): 211– 9. doi : 10.3349/ymj.2011.52.2.211 . PMC 3051220. PMID 21319337 .  
  16. ↑ Shih, HT (1994-01-01). " Anatomía del potencial de acción en el corazón" . Texas Heart Institute Journal . 21 (1): 30– 41. ISSN 0730-2347 . PMC 325129. PMID 7514060 .   
  17. ↑ Purves et al. 2008 , págs. 26–28.
  18. ↑ Rhoades y Bell 2009 , pág. 45.
  19. ↑ Boron, Walter F.; Boulpaep, Emile L. (2012). Fisiología médica: un enfoque celular y molecular . Boron, Walter F., Boulpaep, Emile L. ( Edición actualizada). Filadelfia, PA. pág. 508. ISBN   978-1-4377-1753-2OCLC 756281854​​ {{cite book}}: CS1 mantenimiento: falta el editor de ubicación ( enlace )
  20. ↑ Sherwood 2012 , pág. 311.
  21. ↑ Grunnet M (2010b). "Repolarización del potencial de acción cardíaco. ¿Constituye un aumento en la capacidad de repolarización un nuevo principio antiarrítmico?" . Acta Physiologica . 198 : 1– 48. doi : 10.1111/j.1748-1716.2009.02072.x . PMID 20132149 . 
  22. ↑ Kubo, Y; Adelman, JP; Clapham, DE; Jan, LY; et al. (2005). "Unión Internacional de Farmacología. LIV. Nomenclatura y relaciones moleculares de los canales de potasio rectificadores internos". Pharmacol Rev. 57 ( 4): 509– 26. doi : 10.1124/pr.57.4.11 . PMID 16382105. S2CID 11588492 .   
  23. ↑ Clark RB, Mangoni ME, Lueger A, Couette B, Nargeot J, Giles WR (mayo de 2004). "Una corriente de K+ rectificadora retardada de activación rápida regula la actividad del marcapasos en las células del nódulo sinoauricular del ratón adulto". American Journal of Physiology. Heart and Circulatory Physiology . 286 (5): H1757–66. doi : 10.1152/ajpheart.00753.2003 . PMID 14693686 . 
  24. ↑ Purves et al. 2008 , pág. 49.
  25. ↑ Bullock, TH ; Orkand, R; Grinnell, A (1977). Introducción al sistema nervioso . Nueva York: WH Freeman. pág . 151. ISBN  978-0-7167-0030-2.
  26. ↑ Sherwood 2008 , pág. 316.
  27. ↑ Dubin (2003). Ion Adventure in the Heartland Volumen 1. Cover Publishing Company. pág. 145. ISBN  978-0-912912-11-0.
  28. ↑ Goodenough, Daniel A.; Paul, David L. (2009-07-01). "Uniones comunicantes" . Cold Spring Harbor Perspectives in Biology . 1 ( 1) a002576. doi : 10.1101/cshperspect.a002576 . ISSN 1943-0264 . PMC 2742079. PMID 20066080 .   
  29. ↑ Severs, Nicholas J. (1 de diciembre de 2002). "Remodelación de las uniones comunicantes en la insuficiencia cardíaca". Journal of Cardiac Failure . 8 (6 Suppl): S293–299. doi : 10.1054/jcaf.2002.129255 . ISSN 1071-9164 . PMID 12555135 .  
  30. ↑ Sherwood 2008 , págs. 248–50.
  31. ↑ "Canal de sodio SCN5A, dependiente de voltaje, tipo V, subunidad alfa [ Homo sapiens (humano) ] " . Centro Nacional de Información Biotecnológica.
  32. ↑ Lacerda, AE; Kim, HS; Ruth, P; Perez-Reyes, E; et al. (agosto de 1991). "Normalización de la cinética de corriente por interacción entre las subunidades alfa 1 y beta del canal de Ca2+ sensible a dihidropiridina del músculo esquelético". Nature . 352 (6335): 527– 30. Bibcode : 1991Natur.352..527L . doi : 10.1038/352527a0 . PMID 1650913 . S2CID 4246540 .   
  33. ↑ Purves, Dale; Augustine, George J.; Fitzpatrick, David; Katz, Lawrence C.; LaMantia, Anthony-Samuel; McNamara, James O.; Williams, S. Mark (1 de enero de 2001). "La estructura molecular de los canales iónicos". Neurociencia (2.ª ed.). 
  34. ↑ Sheng, Morgan. "Canales iónicos y receptores" (PDF) . Consultado el 14 de marzo de 2013 .
  35. ↑ Sherwood 2012 , págs. 310–1.
  36. ↑ Hibino, Hiroshi; Inanobe, Atsushi; Furutani, Kazuharu; Murakami, Shingo; Findlay, Ian; Kurachi, Yoshihisa (2010-01-01). "Canales de potasio rectificadores internos: su estructura, función y roles fisiológicos". Physiological Reviews . 90 (1): 291– 366. doi : 10.1152/physrev.00021.2009 . ISSN 1522-1210 . PMID 20086079 . S2CID 472259 .   
  37. ↑ Dhamoon, Amit S.; Jalife, José (1 de marzo de 2005). "La corriente rectificadora de entrada (IK1) controla la excitabilidad cardíaca y participa en la arritmogénesis". Heart Rhythm . 2 (3): 316– 324. doi : 10.1016/j.hrthm.2004.11.012 . ISSN 1547-5271 . PMID 15851327 .  
  38. ↑ Snyders, DJ (1999-05-01). "Estructura y función de los canales de potasio cardíacos" . Cardiovascular Research . 42 (2): 377– 390. doi : 10.1016/s0008-6363(99)00071-1 . ISSN 0008-6363 . PMID 10533574 .  
  39. ↑ Nargeot, J. (31 de marzo de 2000). "Una historia de dos canales (de calcio)" . Circulation Research . 86 (6): 613– 615. doi : 10.1161/01.res.86.6.613 . ISSN 0009-7330 . PMID 10746994 .  
  40. ↑ Tsien, RW; Carpenter, DO (1978-06-01). "Mecanismos iónicos de la actividad marcapasos en las fibras de Purkinje cardíacas". Federation Proceedings . 37 (8): 2127– 2131. ISSN 0014-9446 . PMID 350631 .  
  41. ↑ Vassalle, M. (1977). "La relación entre los marcapasos cardíacos: supresión de la sobreestimulación" . Circulation Research . 41 (3): 269– 77. doi : 10.1161/01.res.41.3.269 . PMID 330018 . 
  42. ↑ Fagard R (2003-12-01). " Corazón de atleta" . Heart . 89 (12): 1455– 61. doi : 10.1136/heart.89.12.1455 . PMC 1767992. PMID 14617564 .  
  43. ↑ DiFrancesco, D.; Tortora, P. (1991-05-09). "Activación directa de los canales marcapasos cardíacos por AMP cíclico intracelular". Nature . 351 (6322): 145– 147. Bibcode : 1991Natur.351..145D . doi : 10.1038/351145a0 . ISSN 0028-0836 . PMID 1709448 . S2CID 4326191 .   
  44. ↑ Osterrieder, W.; Noma, A.; Trautwein, W. (1980-07-01). "Sobre la cinética del canal de potasio activado por acetilcolina en el nódulo SA del corazón del conejo". Pflügers Archiv: European Journal of Physiology . 386 (2): 101– 109. doi : 10.1007/bf00584196 . ISSN 0031-6768 . PMID 6253873 . S2CID 32845421 .   
  45. ↑ Demir, Semahat S.; Clark, John W.; Giles, Wayne R. (1999-06-01). "Modulación parasimpática de la actividad del marcapasos del nódulo sinoauricular en el corazón del conejo: un modelo unificador". American Journal of Physiology. Heart and Circulatory Physiology . 276 (6): H2221– H2244. doi : 10.1152/ajpheart.1999.276.6.H2221 . ISSN 0363-6135 . PMID 10362707 .  

Bibliografía

  • Rudy, Yoram (marzo de 2008). "Bases moleculares de la repolarización del potencial de acción cardíaco". Anales de la Academia de Ciencias de Nueva York . 1123 (Control y regulación de los fenómenos de transporte en el sistema cardíaco): 113–8 . Bibcode : 2008NYASA1123..113R . doi : 10.1196/annals.1420.013 . PMID 18375583. S2CID 13231624 .  
  • Sherwood, L. (2008). Fisiología humana: De las células a los sistemas (7.ª  ed.). Cengage Learning . ISBN 978-0-495-39184-5.
  • Sherwood, L. (2012). Fisiología humana: de las células a los sistemas (8.ª  ed. [revisada]). Cengage Learning . ISBN 978-1-111-57743-8.
  • Purves, D; Augustine, GJ; Fitzpatrick, D; Hall, WC; et  al. (2008). Neurociencia (4.ª  ed.). Sunderland, MA: Sinauer Associates. ISBN 978-0-87893-697-7.
  • Rhoades, R.; Bell, DR, eds. (2009). Fisiología médica: Principios para la medicina clínica . Lippincott Williams & Wilkins . ISBN 978-0-7817-6852-8.
  • Animación interactiva que ilustra la generación de un potencial de acción cardíaco.
  • Modelos matemáticos interactivos del potencial de acción cardíaco y otros potenciales de acción genéricos.