Rodrigo Ricardo

Músculo cardíaco: proceso de contracción, canales de iones y cardiomiocitos

Publicado el 16 agosto, 2021

Contracción del músculo cardíaco

Para que el corazón bombee por todo el cuerpo, el músculo cardíaco del miocardio debe excitarse y contraerse uniformemente. Esto se ve facilitado por un potencial de acción cardíaco que se debe a un cambio en el voltaje o potencial de membrana en la membrana plasmática de los miocitos cardíacos. Cuando esto ocurre, los iones se mueven a través de los canales iónicos ubicados en la membrana plasmática. En lugar de ser iniciado por un axón, como ocurriría en el músculo esquelético, el corazón tiene su propio sistema intrínseco que simula dichos potenciales de acción, que se encuentran en la aurícula derecha y se denominan nodo sinoauricular (nodo SA).. El nodo SA genera alrededor de 60-100 potenciales de acción por minuto que se traducen directamente en 60-100 latidos por minuto en reposo. Los discos intercalados entre las fibras del músculo cardíaco contienen uniones gap que permiten la transmisión del potencial de acción de una célula cardíaca a otra, de modo que estén conectadas eléctricamente y se contraigan al unísono.

Se puede utilizar un electrocardiograma (ECG) para registrar la actividad potencial de acción del corazón. Se caracteriza por una serie rítmica de picos ascendentes y descendentes denominados P, Q. R, S y T, que equivalen a despolarización (voltaje positivo) y repolarización (voltaje negativo) a medida que el potencial de acción se propaga desde las aurículas a los ventrículos.

Fases de potencial de acción del corazón y canales de iones

Antes de despolarizarse, el potencial de membrana en reposo de las células ventriculares cardíacas es de -90 milivoltios, siendo el interior de la membrana celular negativo en relación con el exterior. Los iones de potasio (K +) se acumulan en la célula y los iones de sodio (Na +) y cloruro (Cl-) en mayor cantidad fuera de la célula. El potencial de acción da como resultado que el voltaje celular cambie a ser más positivo, de lo contrario se considera la fase de despolarización , que se debe a que los iones de Na + fluyen desde el exterior hacia el interior de la célula hacia los canales de sodio en la membrana plasmática. A cambio, el K + fluye fuera de la célula después de un retraso (período refractario absoluto) y el cese del potencial de acción. Después de que los iones K + abandonen la célula, el potencial de membrana vuelve a ser negativo, también conocido como fase de repolarización..

Los iones de calcio (Ca + 2) también juegan un papel crítico en los miocitos cardíacos. El entorno extracelular contiene grandes cantidades de Ca + 2. Además, el retículo sarcoplásmico (SR) actúa como sumidero de calcio y almacena este ion. Cuando se liberan iones Ca + 2 de la SR debido a la liberación de calcio inducida por calcio, esto da como resultado la fase de meseta del potencial de acción, que es esencial para el acoplamiento de la excitación-contracción cardíaca. En esencia, el calcio actúa como puente para vincular el potencial de acción y la contracción real del músculo cardíaco.

Cinco fases comprenden el potencial de acción en el músculo cardíaco. La fase 4 se considera una fase de reposo y, por lo tanto, se enumera al principio y al final de un ciclo de potencial de acción único.

Fase 4: Fase de reposo

Esta fase es cuando la mayoría de las células cardíacas están en reposo, de lo contrario se considera diástole , y el potencial de membrana en reposo es de ~ 90 mV. Debido a la bomba de sodio / potasio, 3 moléculas de iones de Na + se mueven fuera de la celda por cada ión de K + que ingresa a la celda. Los iones de K + también pueden moverse dentro de la célula durante esta fase debido a los canales de iones de potasio. Sin embargo, durante esta fase, el potencial de membrana de las células marcapasos del nódulo SA comienza a volverse positivo de modo que alcanza un potencial umbral de 40 mV, y están preparadas para despolarizarse a partir de un potencial de acción generado por las células cercanas.

Fase 0: Fase de despolarización

En esta fase, ambas células marcapasos del nódulo SA seguidas de miocitos cardíacos regulares se despolarizan rápidamente. En las células que no son marcapasos, esto ocurre debido al influjo de iones de Na + a través de los canales de Na + que se activan por la propagación del potencial de acción de las células cercanas a través de uniones gap.. Si las células alcanzan un potencial umbral de aproximadamente 70 mV, aumenta aún más la entrada de iones Na + en la célula a través de canales activados por voltaje. Sin embargo, si el estímulo original es débil, la célula no podrá alcanzar el potencial umbral; estos canales rápidos de Na + no se activarán y no se generará ningún potencial de acción. Por lo tanto, la clave es que el estímulo debe ser lo suficientemente grande como para alcanzar al menos el potencial umbral para abrir estos canales iónicos de Na + necesarios para despolarizar la célula. El influjo de Ca2 + a través de los canales de calcio de tipo L desempeña una contribución menor en la despolarización.

Fase 1: Fase de muesca

Esta fase se caracteriza por una rápida inactivación de los canales de Na + por la puerta interior. El cierre de tales canales suprime el movimiento de Na + al interior de la célula. Al mismo tiempo, los canales de K + se abren y cierran rápidamente con los iones de K + que se mueven fuera de la célula, lo que da como resultado un potencial de membrana negativo. En la onda del potencial de acción, esto se ilustra con la muesca.

Fase 2: Fase de meseta

En esta fase, el potencial de membrana alcanza una meseta y el potencial de membrana se repolariza lentamente. En esta fase, un número casi igual de iones cargados se mueve dentro y fuera de la celda. Los iones K + se mueven fuera de la célula a través de canales de potasio específicos y los canales de calcio de tipo L provocan la entrada de calcio en la célula. Más canales de Ca + 2 entran a través de los canales de rianodina en el SR, lo que resulta en la acumulación SR de iones Ca + 2 y la contracción de los miocitos cardíacos. Los canales de Cl-, llamados ito2, se abren debido al Ca + 2 en la célula, lo que permite el movimiento de Cl- hacia el interior de la célula. El ion Ca + elevado en la célula también estimula el intercambiador de Na + / Ca + 2. Un aumento de Na + mejora la actividad de la bomba de Na + / K +. El efecto neto de estos cambios de iones es que el potencial de membrana permanece constante,

Fase 3: Fase de repolarización

La repolarización ocurre durante esta fase cuando los canales de Ca + 2 de tipo L se cierran, pero los canales de K + específicos (rectificador retardado) permanecen abiertos, así como el canal de fuga de potasio y otros canales para el K + se abren. La corriente positiva neta da como resultado la repolarización de la célula y la restauración del potencial de membrana a aproximadamente -85 a 90 mV. Con la pérdida del ion Ca + 2 de la célula, las contracciones musculares se detienen y esto da como resultado la relajación del músculo cardíaco.

Regresar a la Fase 4

Regrese a la Fase 4, la fase de reposo, y donde las células del músculo cardíaco tienen un potencial de membrana negativo pero están esperando el siguiente potencial de acción.


Este diagrama muestra las diferentes fases de un potencial de acción en las células del músculo cardíaco.
Como se indicó durante la Fase 0, no todos los cambios de voltaje conducirán a un potencial de acción, ya que deben alcanzar un potencial umbral para facilitar la entrada de más Na + en la celda.
ECG

Estructuras celulares críticas para el potencial de acción

Como se detalló anteriormente, varios canales iónicos para los iones Na +, Cl_ y Ca + 2 son esenciales para el potencial de acción, así como para el intercambiador de Na + / Ca + 2 y la bomba de Na + / K +. Las uniones de brecha entre los miocitos cardíacos permiten una rápida transferencia del potencial eléctrico y el intercambio iónico. El retículo sarcoplásmico es esencial para almacenar y liberar el Ca + 2 necesario para la contracción del músculo cardíaco.

Electrocardiograma (EKG / ECG)

El ritmo normal (sinusal) da como resultado cuatro ondas / complejo en un electrocardiograma (EKG / ECG), cada una de las cuales tiene un patrón único y se asocia con la despolarización / repolarización de las diferentes regiones.

  • Onda P : indica despolarización auricular.
  • Complejo QRS : indica despolarización ventricular
  • Onda T : representa la repolarización ventricular
  • Onda U : representa la repolarización del músculo papilar (no siempre es evidente)

Este diagrama muestra las diferentes ondas / complejo de un ECG típico durante el ritmo sinusal normal y el estado del corazón en los distintos puntos del ECG.
Electrocardiograma

Resumen de la lección

Para que el corazón bombee por todo el cuerpo, el músculo cardíaco del miocardio debe excitarse y contraerse uniformemente. Esto se ve facilitado por un potencial de acción cardíaco , caracterizado porque el potencial de membrana de los músculos cardíacos cambia de negativo a positivo. El corazón tiene su propio sistema intrínseco que simula dichos potenciales de acción, que se encuentran en la aurícula derecha y se denominan nodo sinoauricular (nodo SA) .

Antes de ser despolarizado, el potencial de membrana celular es negativo en relación al exterior con iones de potasio (K +) acumulándose en la célula y iones de sodio (Na +) y cloruro (Cl-) en mayor cantidad fuera de la célula. Se reconocen cinco fases para el potencial de acción en el corazón:

  • Fase 4 (fase de reposo para las células ventriculares pero el inicio de la despolarización en las células marcapasos del nodo SA)
  • Fase 0 (inicio de la despolarización en las células ventriculares, pero debe alcanzar el potencial umbral para generar un potencial de acción, los iones de Na + comienzan a fluir hacia la célula)
  • Fase 1 (fase de muesca, cierre de los canales iónicos de Na + y apertura de los canales de K + de manera que el K + fluya fuera de la celda)
  • Fase 2 (Fase de meseta, donde hay un número igual de iones cargados que se mueven fuera y dentro de la célula, se libera Ca + 2 almacenado en SR para iniciar las contracciones del músculo cardíaco)
  • Fase 3 (Repolarización y retorno del potencial de membrana negativo neto con altas cantidades de ion Na + y Cl- fuera de la célula e ion K + en la célula). El ritmo normal (sinusal) da como resultado cuatro ondas / complejo en un electrocardiograma (EKG / ECG), cada una de las cuales tiene un patrón único y se asocia con la despolarización / repolarización de las diferentes regiones cardíacas.
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