Fisiología Celular y Cardiovascular: Potenciales de Acción, Sinapsis y Ciclo Cardíaco

Fisiología Celular y Cardiovascular: Procesos Fundamentales

Potencial de Acción (PA)

El potencial de acción es un cambio rápido y transitorio en el potencial de membrana de una célula excitable. Sus etapas son:

1. PA de Membrana en Reposo: El potencial se mantiene alrededor de $-70 \text{ mV}$. Los canales de $\text{Na}^+$ están en reposo y los de $\text{K}^+$ cerrados.
2. Despolarización Inicial: Un estímulo provoca la despolarización de la célula hasta alcanzar el umbral (aproximadamente $-55 \text{ mV}$).
3. Fase Ascendente Rápida: Las compuertas de $\text{Na}^+$ dependientes de voltaje se abren, permitiendo la entrada masiva y rápida de $\text{Na}^+$.
4. Repolarización y Periodo Refractario: Los canales de $\text{K}^+$ dependientes de voltaje terminan de abrirse, y los canales de $\text{Na}^+$ se inactivan. El $\text{K}^+$ comienza a salir.
   • Periodo Refractario Absoluto: Durante esta fase, es imposible generar un segundo potencial de acción.
5. Hiperpolarización: Los canales de $\text{K}^+$ permanecen abiertos por un tiempo, haciendo que la célula se vuelva más negativa que su estado de reposo.
   • Periodo Refractario Relativo: Es posible generar un segundo potencial de acción solo si el estímulo es significativamente superior al umbral.

Sinapsis Química

La sinapsis química permite la conversión de una señal eléctrica en una señal química en la neurona presináptica, y luego de vuelta a eléctrica en la neurona postsináptica. Este proceso es unidireccional y requiere receptores.

Pasos de la Transmisión Sináptica

1. Síntesis de Neurotransmisores: Ocurre en la neurona presináptica.
2. Almacenamiento: Los neurotransmisores se empaquetan en vesículas y permanecen almacenados hasta la llegada de un estímulo que desencadene la despolarización.
3. Liberación del Neurotransmisor:
   • El estímulo abre los canales de $\text{Ca}^{2+}$ dependientes de voltaje.
   • El $\text{Ca}^{2+}$ entra, aumentando su concentración en el citoplasma.
   • Esto favorece la fusión de las vesículas con la membrana plasmática (exocitosis), liberando el transmisor a la hendidura sináptica.
4. Reconocimiento Específico: El neurotransmisor se une a su receptor específico en la membrana postsináptica; no ingresa a la neurona.
5. Transducción y Amplificación: Conversión de la señal química en una señal eléctrica (potencial postsináptico).
6. Señales Intracelulares: Dependiendo del receptor y el neurotransmisor, se generan diferentes tipos de señales intracelulares.
7. Activación o Inhibición de Procesos Celulares: Resultado de las señales intracelulares generadas.
8. Inactivación del Neurotransmisor: Es crucial regular la cantidad de neurotransmisor en el espacio sináptico para evitar estimulación continua. La regulación se logra mediante tres procesos:
   1. Recaptación: Captación activa de vuelta a la neurona presináptica.
   2. Inactivación Enzimática: Enzimas específicas rompen el neurotransmisor.
   3. Difusión: El neurotransmisor se escapa de la hendidura y puede ser recogido por otra célula.

Contracción Muscular Esquelética

El proceso inicia con el impulso nervioso en el músculo relajado:

1. Llegada del Impulso y Liberación de $\text{ACH}$: El impulso nervioso llega al axón, liberando Acetilcolina ($ ext{ACH}$) en la hendidura sináptica. La $ ext{ACH}$ se difunde y se une a sus receptores en la placa motora, disparando un Potencial de Acción ($ ext{PA}$) que abre canales de $\text{Ca}^{2+}$.
2. Unión y Deslizamiento:
   • Al liberarse $\text{Ca}^{2+}$, este se une a la troponina.
   • La troponina desplaza a la tropomiosina, dejando libre el sitio de unión en la actina.
   • La cabeza de miosina se une a la actina (liberando un fosfato para facilitar la unión).
3. Golpe de Potencia: La cabeza de miosina se desplaza hacia el centro del sarcómero, generando fuerza.
4. Separación: La unión de una nueva molécula de ATP a la cabeza de miosina provoca su desprendimiento de la actina.
5. Transferencia de Energía: La hidrólisis del ATP devuelve la cabeza de miosina a su posición original (preparada para el siguiente ciclo). El ciclo se repite mientras haya calcio disponible. Si el calcio desaparece, la tropomiosina vuelve a su posición, causando la relajación.

Actividad Mecánica del Corazón

El flujo sanguíneo sigue la siguiente secuencia:

Aurícula Derecha $\rightarrow$ Válvula Tricúspide $\rightarrow$ Ventrículo Derecho $\rightarrow$ Válvula Pulmonar $\rightarrow$ Arteria Pulmonar $\rightarrow$ Pulmones $\rightarrow$ Vena Pulmonar $\rightarrow$ Aurícula Izquierda $\rightarrow$ Válvula Mitral $\rightarrow$ Ventrículo Izquierdo $\rightarrow$ Válvula Aórtica $\rightarrow$ Aorta.

Fases del Ciclo Cardíaco

1. Periodo de Relajación (Diástole): Las cuatro cámaras están en reposo. Todas las válvulas están cerradas inicialmente. La sangre entra desde las venas (cavas y pulmonares, a través de los senos coronarios) hacia las aurículas.
2. Llenado Ventricular:
   • Parte 1: La presión sanguínea supera la auricular, abriendo las válvulas auriculoventricular (AV) e iniciando el llenado ventricular. Inicialmente rápido, luego se enlentece (diástasis) debido a la menor velocidad del flujo venoso.
   • Parte 2: Ocurre la sístole auricular (contracción auricular), completando el llenado ventricular.
3. Sístole/Contracción Ventricular:
   • Parte 1 (Eyección): Se cierran las válvulas AV. Ocurre una contracción isovolumétrica de los ventrículos. Al aumentar la presión, se abren las válvulas semilunares (aórtica y pulmonar), permitiendo la eyección de sangre hacia la arteria pulmonar y la aorta.
   • Parte 2: Se cierran las válvulas semilunares para prevenir el reflujo. Posteriormente, los ventrículos entran en diástole/relajación.

Actividad Eléctrica Cardíaca

El impulso se origina en el sistema de conducción especializado:

Secuencia de Conducción: Nódulo Sinusal $\rightarrow$ Aurículas $\rightarrow$ Nódulo Auriculoventricular ($ ext{AV}$) $\rightarrow$ Haz de His $\rightarrow$ Ramas $\rightarrow$ Fibras de Purkinje $\rightarrow$ Ventrículos.

Detalles del recorrido:

• El impulso comienza en el Nódulo Sinusal.
• La despolarización se propaga por los fascículos interauriculares (inervando la aurícula izquierda) y los fascículos internodales hacia el nódulo $ ext{AV}$.
• En el Nódulo $ ext{AV}$, la conducción se enlentece.
• El estímulo pasa al Haz de His, que se ramifica en las ramas de conducción.
• Finalmente, las Fibras de Purkinje distribuyen el impulso, provocando la contracción ventricular de manera más lenta que la auricular.