Fisiología del Músculo Cardíaco: Contracción y Conducción Eléctrica

Acoplamiento Excitación-Contracción y Relajación del Músculo Cardíaco

El potencial de acción (PA) inicia el acoplamiento excitación-contracción, el cual se origina espontáneamente en las células del marcapasos y se propaga por las células contráctiles mediante las uniones en hendidura (gap junctions). Los neurotransmisores (NT) modulan la velocidad del marcapasos.

Tras la entrada del potencial de acción en la célula adyacente, en los túbulos T se produce la apertura de canales de calcio regulados por voltaje. El calcio entra en la célula y abre los canales receptores de rianodina (RyR) en el retículo sarcoplásmico (RS). La apertura de los canales de rianodina produce la liberación de calcio hacia el citosol, fenómeno conocido como chispa de calcio. Las chispas de calcio de distintos canales de rianodina se suman y crean una señal de calcio.

El 90% del calcio necesario para la contracción muscular procede del retículo endoplásmico. El calcio se une a la troponina e inicia la formación y movimiento de los puentes cruzados, dando lugar a la contracción, que es el movimiento de deslizamiento de los filamentos.

Relajación Cardíaca

La relajación ocurre cuando el calcio se separa de la troponina. Se produce el bombeo de calcio hacia el retículo sarcoplásmico para su almacenamiento. El calcio es intercambiado en contra de gradiente por sodio (1 calcio por cada 3 sodios). Finalmente, la bomba sodio-potasio ATPasa elimina el sodio para mantener el gradiente electroquímico.

Potenciales de Acción en Células Contráctiles y Autorítmicas

Células Contráctiles

• Fase 4: Potencial de membrana en reposo. Presenta un potencial de reposo estable de -90 mV.
• Fase 0: Despolarización. La onda de despolarización hace que el potencial de membrana se vuelva más positivo; se abren los canales de sodio regulados por voltaje y entra el sodio, produciéndose una despolarización rápida.
• Fase 1: Repolarización inicial. Cierre de los canales de sodio y apertura de los canales de potasio (K+); se inicia la repolarización a medida que sale el potasio.
• Fase 2: Meseta (Plateau). La repolarización inicial es muy breve. El potencial de acción se aplana en una meseta debido a la disminución de la permeabilidad al potasio y un aumento de la permeabilidad al calcio.
• Fase 3: Repolarización rápida. Cierre de los canales de calcio y aumento de la permeabilidad al potasio. Los canales de K+ activados en la despolarización se abren lentamente. Se produce la apertura de los canales tardíos de potasio con la salida rápida de este, regresando la célula al potencial de reposo (Fase 4).

La función fisiológica de este proceso es impedir la contracción sostenida (tétanos). La relajación es imprescindible para el correcto llenado de los ventrículos.

Células Autorítmicas

Estas células generan potenciales de acción espontáneos en ausencia de eferencias del sistema nervioso. Poseen un potencial de membrana inestable que comienza a -60 mV, denominado potencial de marcapasos. Este se desplaza lentamente en dirección al umbral; siempre que llegue a este, dispara un potencial de acción.

A -60 mV se abren los canales If (corriente funny) de potasio y sodio. La entrada neta de sodio excede la salida neta de potasio, produciendo una despolarización lenta de la célula. A medida que el potencial de membrana se vuelve más positivo, se van cerrando gradualmente los canales If y se abren algunos canales de calcio. La entrada de calcio ocasiona la despolarización, elevando el potencial hacia el umbral.

Una vez en el umbral, se produce la apertura de canales adicionales de calcio, generando una entrada rápida de este ion (despolarización). Cuando los canales de calcio se cierran en el pico del potencial de acción, se abren los canales de potasio lentos. La repolarización se da por la salida de potasio.

Conducción Eléctrica del Corazón

1. Despolarización inicial: Iniciada en las células autorítmicas de la aurícula derecha, concretamente en el nodo sinoauricular (SA).
2. Trayecto internodal: De forma rápida, la señal viaja hacia el nodo atrioventricular (AV) a través de las vías internodales.
3. Propagación auricular: La despolarización se propaga de forma más lenta a través de las aurículas.
4. Sistema de conducción ventricular: La despolarización se propaga rápidamente a través del sistema de conducción ventricular hacia el vértice del corazón mediante las fibras de Purkinje.
5. Eyección sanguínea: Propagación hacia arriba desde el vértice para que la sangre salga por la arteria pulmonar y la aorta.

En las fibras de Purkinje, la transmisión es muy rápida (4 m/s), permitiendo que todas las células contráctiles del vértice se contraigan casi simultáneamente. Es fundamental destacar que solo hay un camino hacia los ventrículos: el nodo atrioventricular. Este es el camino más eficiente de aurícula a ventrículo. Dado que la sangre sale fuera del ventrículo por su parte superior, si la señal eléctrica fuera conducida directamente a los ventrículos desde las aurículas, la contracción se iniciaría en la parte superior y la sangre quedaría atrapada en la parte inferior de las cavidades ventriculares.