Capítulo 11- Propiedades Cardíacas PDF

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PROPIEDADES CARDÍACAS – CAPÍTULO 11 Las propiedades del musculo cardiaco se dividen en dos grandes grupos: 1. Propiedades eléctricas del corazón  Automatismo o Cronotropismo  Excitabilidad o Batmotropismo  Conductibilidad o Dromotropismo  Refractariedad Todas estas propiedades dependen del sarcolema. 2. Propiedades mecánicas del corazón  Contractilidad o Inotropismo  Relajación o Lusitropismo Todas estas propiedades dependen de las sarcómeras. AUTOMATISMO Es la capacidad que tiene el corazón de generar estímulos rítmicos. Esta propiedad generalmente la encontramos en el nódulo sinoauricular. El automatismo se da gracias a la presencia de unas fibras especializadas, denominadas fibras automáticas auto excitables, que actúan como marcados generando potenciales de acción en forma repetitiva para producir las contracciones cardíacas. Como sabemos, el NS es el marcapasos natural del corazón y se encuentra formada por tres tipos de células:   

Células nodales o tipo P Células transicionales o tipo T Células musculares nodales

Estas células tienen la característica de no tener un potencial de reposo estable, por lo que se despolarizan de forma continua, alcanzo espontáneamente el potencial umbral. Esta despolarización espontanea es un potencial marcapasos y se denomina despolarización diastólica espontanea (DEA). POTENCIAL DE ACCIÓN DE RESPUESTA LENTA Potenciales de acción de respuesta lenta (PARL): Las células del NSA y NAV poseen un potencial de acción de respuesta lenta, los cuales presentan solamente 3 fases y duran unos 300 ms. Como dijimos antes, las células del NSA no tienen un potencial de reposo estable. La menor concentración de canales de K + abiertos, en comparación con las células de despolarización rápida, hace que el potencial de reposo inicial de las células nodales sea de unos -60mV. 

Fase 4: la membrana se despolariza lentamente desde su reposo (-60mV) hasta que alcanza el umbral de -40 mV. Esto se debe a una disminución espontánea y gradual de la salida de K +, junto con un incremento de la entrada de Na + (If) por canales f (HCN). Este potencial marcapasos inestable significa que, si un potencial de acción no se

estimula por una célula vecina, se produce un potencial de acción en forma espontánea. La velocidad de la despolarización de la fase 4 determina la frecuencia cardiaca 

Fase 0: al llegar al umbral (-40 mV ), se activan canales de Ca++ tipo T y tipo L produciendo una corriente de entrada lenta de Ca ++ (ICa++) que despolariza la membrana. Como resultado, el ascenso del potencial de acción nodal es mucho más lento que el de las células con PARR. El potencial umbral más positivo de estas células (-40mV a comparación de los -60mV del PARR) se debe a que los canales de Ca ++ tipo T se activan a un voltaje más positivo que los Nav.

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Fase 3: los canales de Ca++ se cierran y se abren canales de K +, permitiendo la salida de este ión (IK+), lo que repolariza la membrana. Los canales de K+ permanecen abiertos unas décimas de segundo más, causando una hiperpolarización. Esto lleva al potencial diastólico de hasta -60 a -70 mV , punto llamado potencial diastólico máximo (PDM). Finalmente el ciclo se repite: los canales de K + comienzan a cerrarse progresivamente, haciendo que el flujo de Na + al interior de la célula (If) supere al flujo de K + hacia el exterior, lo que va despolarizando la membrana hasta llevarla nuevamente al umbral de -40 mV donde se activa la ICa++.

El potencial de acción de las células nodales carece de fase 1 y fase 2.

Ahora hablaremos un poco más sobre la Corriente If: Es una corriente iónica lenta. A diferencia de la mayoría de los canales iónicos, cuya conductancia es dependiente de voltaje y se activa con la despolarización de la membrana, el canal iónico que transporta la corriente If (llamado canal f ) se activa con la hiperpolarización de la membrana. El canal f tiene la base molecular de los canales HCN (canales con compuerta de nucleótidos cíclicos activados por hiperpolarización), debido a que se activan mediante su unión al AMPc

(ligando). Por lo tanto, se puede decir que están modulados en forma doble (por voltaje y por AMPc). El canal f es permeable tanto al Na + como al K+. El automatismo de las células nodales se debe a que, una corriente hiperpolarizante, provoca la apertura de canales f que permiten la entrada de Na + (If), causando una despolarización gradual del potencial de membrana, el llamado potencial marcapaso. Al llegar al umbral (-40 mV), se activan canales de Ca++ (ICa++) tipo T (transitorios) y tipo L (larga duración), y lentamente se produce la despolarización, invirtiendo el potencial de membrana. Los canales de Ca ++, se cierran 100 a 150 milisegundos después de su apertura, finalizando la entrada de cargas positivas a la célula. Al mismo tiempo, se abren canales de K +, permitiendo la salida de este ión (IK+), lo que repolariza la membrana. Los canales de K+ permanecen abiertos unas décimas de segundo más, causando una hiperpolarización. Esto lleva al potencial diastólico de hasta -60 a -70 mV, punto llamado potencial diastólico máximo (PDM). Finalmente, los canales de K + comienzan a cerrarse progresivamente, haciendo que el flujo de Na+ al interior de la célula (If) supere al flujo de K + hacia el exterior, lo que va despolarizando la membrana hasta llevarla nuevamente al umbral de -40 mV donde se activa la ICa ++ .

Las características de la corriente If son:  Fase de activación inducida por la hiperpolarización. 

Cinética lenta de activación e inactivación.

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Naturaleza iónica mixta de Na+ y K+.

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Modulación por AMPc.

El voltaje de activación de la If es diferente en cada región cardíaca, lo cual determina el rango de voltajes en el que tiene lugar la Despolarización diastólica espontanea en las células con capacidad de marcapasos. Por ejemplo: el voltaje de activación de la If en las fibras de Purkinje es mucho más negativo que el del NSA, esto explica por qué el ritmo intrínseco de las células del NSA es más rápido que el de las fibras de Purkinje. EFECTOS CRONOTRÓPICOS

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Efectos cronotrópicos positivos: el sistema nervioso simpático libera noradrenalina, el cual interactúa con los receptores B1 adrenérgicos asociados a GS. La llegada del ligando hace que el receptor 7TMS sufra un cambio conformacional, lo que provoca que la subunidad alfa intercambie su molécula de GDP por una de GTP. La incorporación de GTP hace que la subunidad alfa pierda la afinidad por el heterotrímero y de esta manera estimula a la adenil ciclasa. Además de estimular a la adenil ciclasa, la subunidad alfa, mediante su actividad enzimática GTPasa, le saca un grupo fosfato al GTP y vuelve a transformar el GDP y de esta manera la subunidad alfa vuelve a asociarse al heterotrímero. Por otro lado, la adenilato ciclasa activada, toma ATP del citoplasma y forma a los segundos mensajeros denominados AMPcíclico. Estos segundos mensajeros, van a actuar sobre la PKa, que toma diferentes proteínas que están desfosforiladas y las fosforilan Si la proteína que se fosforila es una enzima: se produce una regulación covalente Si se fosforila una proteína canal de membrana, provoca la apertura de canales de iones, lo que permite el ingreso o egreso de iones. CREB – factores de transcripción son proteínas nucleares que regulan la transcripción de genes.

Lo que importa de este proceso, es que, al aumentar los niveles de AMPc, produce un incremento en la If, lo que provoca un aumento en la velocidad de despolarización de la fase, aumentando la frecuencia cardíaca. 

Efectos cronotrópicos negativos: el sistema nervioso simpático libera acetilcolina, que interactúa con los receptores M2 asociados a Gi. La llegada del ligando provoca un cambio conformacional en la proteína 7TMS, de manera que la subunidad alfa intercambia su GDP por GTP y de esta manera inactiva a la adenil ciclasa. Luego, mediante su actividad GTPasa le saca un grupo fosfato al GTP y vuelve a transformar el GDP. De esta manera la subunidad alfa vuelve a asociarse al heterotrímero. Por otro lado, la adenil ciclasa inactivada, no puede generar segundo mensajeros (AMPc), por lo que disminuye la corriente If y la velocidad de la despolarización de la fase 4, disminuyendo así la FC. A su vez, se produce un aumento de la salida de corriente de K, denominada IK-ACh, hiperpolarizando el potencial diastólico máximo, alejando de esta manera a las células del NS del potencial umbral. Ambos efectos provocan una disminución de la frecuencia cardiaca.

MARCAPASOS LATENTES Además del nódulo sinoauricular, otras células también tienen la capacidad de despolarizarse espontáneamente en la fase 4 y se denominan marcapasos latentes. Estas células son el nodo AV, haz de hiz y las fibras de Purkinje. La norma es que el marcapasos con el ritmo de despolarización de la fase 4 más rápida es el que controla la frecuencia cardiaca y por lo tanto es el que establece la frecuencia cardiaca. ALTERACIONES EN EL AUTOMATISMO Normalmente el NS es el encargado de dirigir la frecuencia cardiaca, ya que posee el ritmo de despolarización de la fase 4 más rápida comparadas con las demás células, por lo que suprime a estos marcapasos latentes, en un fenómeno denominado: supresión por sobreestimulación.

Los marcapasos latentes solamente tienen la oportunidad de conducir la frecuencia cardiaca si el nodo SA esta suprimido o la frecuencia de descarga intrínseca del marcapasos latente supera en velocidad al del NS. Foco ectópico: hay varias situaciones en la que el marcapaso latente tiene la oportunidad de conducir la frecuencia cardiaca y se convierte en el marcapasos del corazón. Esto se da, por ejemplo: 

 

Si disminuye el ritmo de activación del nodo SA, debido a una estimulación vagal o si se detiene por completo, uno de los focos latentes asumirá el papel de marcapasos del corazón. Si la frecuencia de descarga intrínseca de uno de los marcapasos latentes adquiere una velocidad de despolarización más rápida que el NS, asumirá el papel de marcapasos Si la conducción de los potenciales de acción desde el NS al resto del corazón se ve bloqueada por cualquier patología en las vías de conducción, puede aparecer un marcapasos latente aparte del nodo SA.

Postpotencial (exceso): es menos frecuente que el foco ectópico. Se denominan así porque siempre van precedidos de un potencial de acción. Consisten en despolarizaciones espontáneas que surgen antes de que se complete la fase de repolarización y que al alcanzar el umbral generan un nuevo potencial de acción. Se presentan al inicio de la repolarización (postpotenciales precoces) o al final de la misma (postpotenciales tardíos). EXCITABILIDAD Todas las células cardíacas son capaces de responder a estímulos externos (químicos, mecánicos, térmicos o eléctricos), los cuales deben tener la intensidad necesaria para alcanzar el umbral y así generar una respuesta eléctrica (potencial de acción), a la que va acoplada una respuesta contráctil. La excitabilidad comienza con el automatismo del NSA y continúa por todo el corazón de manera organizada. Sin embargo, el potencial que se genera en el corazón, a diferencia del NSA y NAV, corresponde a un potencial de acción de respuesta rápida (PARR). POTENCIAL DE ACCIÓN DE RESPUESTA RÁPIDA (PARR) Los PARR presentan 5 fases y se originan por un potencial de acción de una célula vecina. Duran unos 300 ms. La forma y velocidad de conducción del potencial de acción es variable en las distintas regiones del corazón.  Fase 0: despolarización rápida. Cuando la membrana se despolariza alcanzando el umbral (-60 a -65 mV), se abren Nav, lo que permite la entrada rápida de Na + (INa), provocando la despolarización. La rapidez se debe a un efecto de retroalimentación positiva en el que la despolarización estimula la apertura de más Nav, lo que provoca una mayor despolarización. 

Fase 1: intento de repolarización. A medida que el potencial alcanza unos +20 mV, se inactivan los Nav. Mientras tanto, la corriente de salida persistente de K + provoca una ligera repolarización mediante la apertura de canales transitorios de K + (IT O). Esta fase es más marcada en las fibras de Purkinje.

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Fase 2: meseta. Esta mediada por la apertura de Cav tipo L, cuya activación se produce lentamente a partir de que el potencial alcanza los -35mV (durante la fase 0). La corriente de entrada lenta de Ca ++ (ICa) se equilibra con la salida de K +, manteniendo un potencial estable. Hacia el final de la fase 2, a medida que los canales de Ca ++ se cierran, el potencial de equilibrio se mantiene por una corriente de entrada producida por el intercambiador 3Na+/Ca++. La presencia de la fase 2 es una diferencia clave entre los potenciales de acción cardíaco y neuronal: mientras que los potenciales de acción neuronales duran unos 2 ms, la meseta prolonga el potencial de acción cardíaco unos 200 ms. Además, evita una repolarización rápida y la corriente sostenida de Ca ++ es fundamental para que se produzca la contracción.

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Fase 3: repolarización. Al finalizar la corriente de entrada de Ca ++, se abren más canales de K+ (incluidos los activados por voltaje y activados por ATP), lo que aumenta la salida de K+ por canales rectificadores lentos (IK). Esto produce la repolarización de la membrana hasta su potencial de reposo (-90 mV). Un retraso o defecto de la apertura de los canales de K + retrasa la repolarización, manifestándose como un síndrome de QT largo.

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Fase 4: reposo. Cuando la repolarización se completa, el potencial de membrana vuelve al reposo (-90mV) y el ciclo se repite cuando se produce la estimulación por una célula vecina. El Na + que entró durante la fase 0 es removido por la bomba Na +/K+ y el Ca ++ que ingresó en la fase 2 es removido por el intercambiador 3Na +/Ca+ y por la bomba de Ca ++ (que lo manda al exterior de la célula y al retículo sarcoplásmico).

REFRACTARIEDAD CARDÍACA Existen dos períodos refractarios:  Periodo refractario absoluto (PRA): no se puede desencadenar otro potencial de acción por más intenso que sea el estímulo. Se extiende desde el comienzo de la fase 0 hasta que la repolarización alcanza los -50mV. Este periodo es fundamental ya que impide que se genere un nuevo potencial, dejando tiempo suficiente para el llenado ventricular antes de la siguiente contracción.  Periodo refractario relativo (PRR): acá sí se puede iniciar otro potencial de acción, pero solo si el estímulo es lo suficientemente intenso. Cuando el potencial de acción, se hace más negativo que -50mV, algunos Nav vuelven a su reposo y están preparados para volver a activarse. En los miocitos de trabajo dura hasta que se alcanza el potencial de membrana en reposo mientras que en las células nodales puede durar hasta la fase 4. En el NSA y NAV el periodo refractario excede la duración del potencial de acción, por lo que no es posible generar otro potencial incluso después de que la célula se haya repolarizado completamente. Este fenómeno se llama refractariedad post-repolarización y se debe a que los canales de Ca ++ tardan 100-300 ms en reactivarse. El Periodo Refractario Absoluto de las células con PARR depende del voltaje, ya que los Nav requieren un potencial más negativo para que el ciclo de activación-inactivación sea óptimo, es decir, se necesita de -90mV para que se puedan activar nuevamente los Nav.

CONDUCTIBILIDAD La conductibilidad es la propiedad que presenta el tejido miocárdico especializado para la generación y transmisión de los impulsos eléctricos desde el NSA hasta las fibras de Purkinje. Esto se da gracias a los discos intercalares que permiten que las células actúen como un sincitio funcional. La velocidad de conducción es 6 veces más rápida en sentido longitudinal. El sistema de conducción está formado por:  NSA: es el marcapasos que inicia los latidos y determina el ritmo cardíaco.  Haces internodales: son 3 vías de conducción intraauricular: haz posterior de Thorel, haz medio de Wenckebach y haz anterior de Bachman. Están formados por células nodales tipo T y miocardio auricular. Estos haces se anastomosan por encima de la porción compacta del NAV. La conducción es más rápida por los haces de Thorel y Bachman. En este proceso, primero se activa la aurícula derecha, luego el septum interauricular y finalmente la aurícula izquierda. El tiempo de conducción intermodal es de 0,03 segundos y la velocidad de 1 m/s.  NAV: en realidad es un área ubicada por encima del anillo tricuspideo, a la derecha del septum interauricular y por delante del ostium del seno coronario, por lo tanto también se lo denomina unión auriculoventricular (UAV). Presenta 3 zonas: o Zona de células transicionales: formada por miocardio auricular, haces internodales y la interconexión entre estos y la porción compacta de la UAV. o Porción compacta: ubicada en el subendocardio del septum interauricular, por encima de la valva septal de la tricúspide, delante del ostium del seno coronario en el vértice del triángulo de Koch. o Porción penetrante: se continúa con el haz de His. La UAV actúa como una compuerta eléctrica hacia los ventrículos mientras que el esqueleto fibroso actúa como un aislante evitando que la corriente eléctrica llegue a los ventrículos por otra ruta. Acá, el estímulo cardíaco experimenta un retardo de 0,05 a 0,10 segundos lo cual da el tiempo necesario para el llenado ventricular antes de la sístole. La velocidad de conducción en la UAV es de 0,2 m/s y en la porción compacta 0,05 m/s ya que sus células presentan potenciales de reposo más negativos y pocas uniones comunicantes provocando una elevada resistencia a la conducción iónica.  Haz de His (HH): discurre por el borde inferior de la porción membranosa del tabique interventricular y se divide en una rama derecha e izquierda que descienden por sus lados correspondientes hasta ramificarse. La rama derecha es más larga y delgada lo que la hace más susceptible al daño. Sus células son largas, vacuoladas, con mitocondrias ordenadas y pocas miofibrillas. La velocidad de conducción es de 1 a 1,5 m/s.  Fibras de Purkinje: sus células son grandes, vacuoladas, con pocas miofibrillas y micondrias desordenadas. Son más resistentes a la isquemia. Los ventrículos son activados de endocardio a epicardio, y el ventrículo derecho se activa más rápido ya que tiene menor masa muscular. La velocidad de conducción es de 3 a 5 m/s, y en el miocardio ventricular de 1 a 2 m/s.

Una vez que las fibras de Purkinje llevan la señal eléctrica hasta sus límites, los miocitos contráctiles la mantienen al pasar iones de una célula a otra a través de sus uniones comunicantes. CONDUCCIÓN AURICULOVENTRICULAR ALTERADA

CONTRACTILIDAD Se define como la capacidad que tienen las células miocárdicas para desarrollar fuerza a una longitud determinada. ACOMPLAMIENTO EXCITO – CONTRACTIL Consiste en la llegada de un potencial de acción, que provoca la contracción del musculo cardiaco. Este proceso depende del aumento del calcio citosólico. Consta de los siguientes pasos: 1. El potencial de acción cardiaco se inicia en la membrana de la célula cardiaca y la propagación se propaga hacia el interior de la célula a través de los túbulos T. 2. Durante la fase 2 del potencial de acción cardiaco, se produce la entrada de Ca+ hacia el interior de la célula miocárdica a través de los receptores de dihidropiridina (canales de Ca+ de tipo L) dando lugar a un incremento de la concentración de Ca+ intracelular. Este aumento no es suficiente, pero desencadena la liberación de mas Ca+ desde los depósitos del retículo sarcoplásmico a través de los receptores de rianodina, proceso denominado liberación de Ca+ inducida por Ca+ y el Ca+ que entra durante la fase de meseta del potencial de acción se denomina Ca+ desencadenante. Hay dos factores que determinan la cantidad de Ca+ que se libera desde el retículo sarcoplásmico en este paso:  La cantidad de Ca+ previamente almacenada  El tamaño de la corriente de entrada de Ca+ durante la fase de meseta del potencial de acción 3. El Ca...