Fisiología de la Neurotransmisión, Contracción Muscular y Ciclo Cardíaco

1. Neurotransmisión Sináptica

Mecanismos mitocondriales y gasto de ATP asociados a los procesos presinápticos y postsinápticos:

Elemento Presináptico

Involucra el inicio de la síntesis de neurotransmisores (en el soma neuronal) y su almacenamiento vesicular:

1. El potencial de acción (PA) despolariza el terminal axónico.
2. Se produce la apertura de canales de Ca²⁺ dependientes de voltaje; el ion calcio ingresa a la célula y desencadena la exocitosis de las vesículas sinápticas.
3. El neurotransmisor (NT) se une a su receptor en la célula postsináptica, iniciando la respuesta celular.

Elemento Postsináptico

Cese de la señal: recuperación, recaptación y degradación del neurotransmisor.

1. Los neurotransmisores retornan al terminal axónico o son inactivados por enzimas específicas. También pueden difundir a través de la hendidura sináptica fuera del espacio de interacción.

2. Fisiología Muscular Esquelética

Inicio del Potencial de Acción Muscular

La neurona motora somática libera acetilcolina (ACh) en la unión neuromuscular. El consiguiente ingreso de Na⁺ despolariza la membrana e inicia el potencial de acción en la fibra muscular.

Acoplamiento Excitación-Contracción

1. El potencial de acción se propaga por el túbulo T y modifica la conformación del receptor de dihidropiridina (DHP).
2. El receptor DHP activa el receptor de rianodina (RyR), liberando Ca²⁺ desde el retículo sarcoplásmico (RS) hacia el citoplasma.
3. El Ca²⁺ se une a la troponina, induciendo un cambio conformacional que permite la interacción de la actina con la miosina.
4. La cabeza de miosina ejecuta el golpe activo de fuerza, desplazando los filamentos de actina (deslizamiento).

Fase de Relajación Muscular

1. La bomba Ca²⁺-ATPasa (SERCA) transporta activamente el Ca²⁺ de regreso al interior del retículo sarcoplásmico.
2. La disminución de la concentración citosólica de Ca²⁺ induce su separación de la troponina.
3. La tropomiosina recubre nuevamente los sitios de unión de la actina y la cabeza de miosina se desacopla.

3. Regulación Vascular y Flujo Sanguíneo Local

Mecanismos de Control Local

• Autorregulación: Capacidad de mantener constante el flujo sanguíneo frente a variaciones en la presión arterial.
  • Aumento de la presión arterial: Produce vasoconstricción (VC) reflejada para evitar el aumento del flujo.
  • Disminución de la presión arterial: Estimula vasodilatación (VD) compensatoria para preservar la perfusión tisular.
• Hiperemia activa: El incremento de la actividad metabólica tisular eleva la producción de metabolitos vasodilatadores, lo que estimula una vasodilatación local y aumenta el flujo de sangre.
• Hiperemia reactiva: Aumento transitorio del flujo que sobreviene tras un período de isquemia u oclusión temporal.
  • Obstrucción temporal: Disminución del flujo y acumulación de metabolitos vasoactivos inducen vasodilatación.
  • Liberación de la obstrucción: Se experimenta un notable incremento transitorio del flujo que restituye el O₂ y elimina metabolitos acumulados.

Mecanismos de Regulación Sistémica

• Control nervioso: La inervación simpática modula el tono del músculo liso vascular (con presencia escasa en circulación coronaria, pulmonar y cerebral).
  • Aumento de la actividad simpática: Estimula vasoconstricción. En la piel predomina la vasoconstricción mediada por receptores α₁ (termorregulación). En el músculo esquelético, los receptores α₁ inducen vasoconstricción, mientras que los receptores β₂ median vasodilatación.
• Control hormonal: Regula el tono vascular mediante agentes vasodilatadores y vasoconstrictores:
  • Histamina y bradicinina: Estimulan vasodilatación arteriolar y aumentan la permeabilidad capilar, lo cual incrementa la filtración neta y favorece el edema.
  • Serotonina: Potente vasoconstrictor liberado por plaquetas tras una lesión vascular.
  • Prostaglandinas: La prostaciclina (PGI₂) y la PGE₂ actúan como vasodilatadores; el tromboxano A₂ y la PGF_2α actúan como vasoconstrictores.
  • Angiotensina II y vasopresina (ADH): Estimulan vasoconstricción arteriolar intensa.
  • Péptido natriurético auricular (PAN): Induce vasodilatación sistémica.

4. Fisiología Cardíaca y Ciclo Cardíaco

Contracción de las Fibras Cardíacas

1. El potencial de acción despolariza el miocito cardíaco y abre canales de Ca²⁺ dependientes de voltaje de tipo L.
2. La entrada de calcio estimula la liberación masiva de Ca²⁺ desde el retículo sarcoplásmico a través de los canales de rianodina (liberación de Ca²⁺ inducida por Ca²⁺).
3. Los iones Ca²⁺ se unen a la troponina C para iniciar la contracción muscular.
4. La relajación ocurre cuando el Ca²⁺ se separa de la troponina y es recaptado por la bomba SERCA hacia el RS o expulsado al exterior por intercambiadores iónicos.
5. La Na⁺/K⁺-ATPasa restablece y mantiene los gradientes iónicos transmembrana.

Fases del Ciclo Cardíaco

Diástole Ventricular Tardía (Llenado Pasivo)

• Las válvulas auriculoventriculares (AV) se encuentran abiertas y las semilunares (aórtica y pulmonar) cerradas.
• Aumenta progresivamente el volumen ventricular.
• La sangre fluye pasivamente desde las grandes venas y aurículas hacia los ventrículos.

Sístole Auricular

• Precedida por la despolarización auricular, manifestada como la onda P en el electrocardiograma.
• Se produce un incremento de la presión auricular y se completa la carga del volumen telediastólico en el ventrículo.

Sístole Ventricular: Contracción Isovolumétrica

• Despolarización ventricular reflejada en el complejo QRS.
• Aumento abrupto de la presión intraventricular.
• Se produce el cierre de las válvulas AV (primer ruido cardíaco) mientras las semilunares permanecen aún cerradas (volumen constante).

Sístole Ventricular: Eyección Ventricular

• Apertura de las válvulas semilunares por gradiente de presión.
• Rápido descenso del volumen ventricular e incremento de la presión en la arteria aorta y el tronco pulmonar.
• Repolarización ventricular representada por la onda T.

Diástole Ventricular: Relajación Isovolumétrica

• Caída pronunciada de la presión intraventricular por debajo de la presión arterial.
• Cierre de las válvulas semilunares (segundo ruido cardíaco).
• Aumento paulatino de la presión auricular que supera a la ventricular hasta provocar la reapertura de las válvulas AV.