Formación, propagación y anomalías del impulso eléctrico normal

Revisado 31 de Mayo, 2003.

La electrofisiología se basa en la implementación y las alteraciones de propiedades fisiológicas básicas del tejido cardíaco, que son el automatismo, la excitabilidad y la conducción. El ciclo cardíaco normal se basa en la distribución a lo largo de regiones anatómicas, espesor miocárdico y secuencia temporal de estos fenómenos.

El potencial de acción cardiaco

El potencial eléctrico intracelular es negativo respecto al exterior de las células. La diferencia de potencial puede oscilar, pero en situaciones fisiológicas normales oscila entre -60 mV y -90 mV.

Ciertos tejidos llamados excitables pueden sufrir reversiones bruscas de esta diferencia . Son paradigmas de tejidos excitables el sistema nervioso y el tejido muscular, incluyendo el corazón. En los tejidos musculares el llamado acoplamiento excitación-contracción es el que traduce el fenómeno eléctrico en la contracción mecánica, en el sistema nervioso central la propia transmisión de la señal eléctrica.

La diferencia de potencial a ambos lados de membranas semipermeables puede ser descrito mediante la ecuación de Nernst: Vm= 61.5 log [ión]o/[ión]i . En reposo el potencial transmembrana está dominado por las concentraciones a ambos lados de la membrana de potasio, porque es el ión para el que la permeabilidad es mayor con diferencia, por este motivo el potencial transmembrana en reposo es caso igual al predicho por la ecuación de Nernst para las concentraciones normales de potasio intracelular y extracelularmente Vm= 61.5 log [K+]o/[K+]i .

Los cambios de voltaje transmembrana (Vm) son la expresión de cambios en la permeabilidad a iones. La secuencia de cambiosde permeabilidad que dan lugar a una reversión de la polaridad transmembrana con posterior recuperación del potencial de reposo en la célula cardíaca es lo que se conoce cómo potencial de acción. Físicamente es la reversión del potencial negativo de reposo hasta una positividad de 70-90 mV y la recuperación de la negatividad con una fase de meseta más o menos marcada, pero que finalmente recupera el potencial negativo de reposo en el interior en 100-300 mseg. Las variaciones de potencial a lo largo del tiempo no son uniformes, así la célula de Purkinje tiene una depolarízación rápida, como corresponde a su función de sistema de conducción, mientras que la depolarización en el nodo AV es lenta, con recuperación gradual, sin apenas fase de meseta. Esto obedece a la diferente distribución de densidad de canales transmembrana en las diferentes zonas cardíacas.

El soporte a estas funciones lo dan estructuras proteícas, por lo que s están codificadas genéticamente. Se encuentran en el espesor de la membrana celular, y poseen características de permeabilidad a iones de gran selectividad y que además puede modificarse esta permeabilidad en respuesta a variaciones del entorno. Los tres métodos de regulación de las variaciones de permeabilidad son:




Algunos canales no conducen igual en dirección de dentro a fuera de la célula como de fuera a dentro ( un embudo en vez de un tubo a través de la membrana). Si conducen mejor hacia adentro se les llama rectificadores hacia adentro.





La diferencia en la expresión de los genes que codifican los canales establece en las distintas zonas del corazón diferencias en el potencial de acción, que se traducen en disparidad de la probabilidad de depolarización, de la velocidad de conducción y de la longitud del potencial de acción-período refractario. De esta manera la sensibilidad a los fármacos y mediadores neurohormonales varía.


En esta figura se puede apreciar cómo el potencial de acción es mucho más corto en la aurícula que en el ventrículo (100-vs300 mseg) y que la velocidad de conducción es mínima en los nodos, que tienen un potencial de acción de acceso muy lento, dependiente de las corrientes de Ca en vez del Na, y una tendencia a la depolarización diastólica, útil para su función de marcapaso primario o de reserva. La secuencia de depolarización en los ventrículos es de endocardio a epicardio y primero el izquierdo que el derecho.

Las células de Purkinje tienen una velocidad de conducción máxima, con ascenso rápido de la depolarización mediado por I Na. Tienen Ito prominente y una DPA 30-50% más largo que el de las células ventriculares.

En el espesor del ventrículo también se distinguen diferencias en el potencial de acción.




Las células epicárdicas y M (medias) expresan Ito, pero apenas lo hacen las endocárdicas. El potencial de acción es notablemente más largo a nivel de las células M, lo que parece responsable de la forma e inscripción de la onda T del ECG. Lo que es más importante, la duración del potencial de acción en las células M es dependiente de I Kr sobre todo, lo que implica que su bloqueo por fármacos como el dofetilide prolonga sobremanera la repolarización, favoreciendo la arritmogenia. La duración prolongada en las células M parece una consecuencia de su mayor expresión de la corriente persistente de Na y el intercambiador NaCa


El correlato locus-gen-proteina- función normal (alterada)- posibilidad de modificación terapeútica está completo en muy pocas ocasiones, pero sí que se puede hasta cierto punto delinear la siguiente tabla:

Locus

Gen

Estructura

Función

Regulación

Patología

Farmacología


3q21-24

SCN5A


Depolarízación rápida celular (fase 0 del potencial de acción) Ina


LQT3 (10%)(corriente aumentada). QT con T de inicio tardío

Sd de Brugada (corriente disminuida)

La mexiletina puede ser útil en el LQT3

Episodios en reposo

Cromos 7

HERG+KCNE2


Ikr


LQT2(45%) QT con T muy baja.


Episodios en esfuerzo/reposo

Cromos 11brazo corto

KVLQT1+ minK


Iks


LQT1(45%)QT con T muy ancha.


Episodios en esfuerzo.


Kv4.3


Ito

































Control autonómico de la actividad eléctrica cardíaca normal y anormal

El receptor purinérgico (A1) es sobre el que actúa la adenosina para acoplarse la la proteína Gk. Actúa sobre el canal I K (Ado) o IK (Ach).

En el músculo liso los receptores alfa adrenérgicos contraen, los beta relajan.

El sistema simpático está presente tanto en la aurícula como en el ventrículo, pero el parasimpático sólo está en la aurícula.

El efecto parasimpático está mediado bien por la estimulación del vago o agentes tóxicos como la fisostigmina que al inhibir la acetilcolinesterasa de la sinapsis , da efecto parasimpático.

El control adrenérgico se hace mediante bien la adrenalina de la médula suprarrenal o la noradrenalina de las sinapsis del sistema nervioso autónomo. El receptor B1 adrenérgico es el más abundante, pero no el único en el corazón. La estimulación B aumenta el GTP, que a su vez mediante acción sobre proteínas G aumenta el AMPc que favorece la fosforilación de diversas proteínas: Canal L de Ca, phospholambán, troponina I.

La estimulación simpática aumenta la permeabilidad a Ca, mientras que la parasimpática aumenta la entrada de K, acortando la repolarización o manteniendo Vm cerca del potencial de reposo.

El receptor B2 es relativamente más abundante en corazón denervado , en fallo.

El bloqueo alfaadrenérgico mediante albanoquil o prazosín no protege de la muerte súbita.. En cambio, la extirpación del ganglio estrellado izquierdo equivale a la denervación adrenérgica tanto alfa como beta. La protección que consigue contra la muerte súbita es semejante a la de dosis plenas de betabloqueo farmacológico.

La distribución de la denervación simpática, por ejemplo tras infarto de miocardio, puede estudiarse mediante un scan de MIBG (metaiodobencilguanidina).

Mecanismos de las arritmias cardíacas

  1. Automatismo

    automatismo normal

    automatismo anormal

  1. Actividad desencadenada

    postdespolarizaciones precoces: son las que ocurren durante fase 2 y 3, antes de completarse la repolarización. La prolongación del intérvalo QT parace esencial en su génesis. Parecen el sustrato de las torsade de pointes. Las postdepolarizaciones precoces están favorecidas por la bradicardia y raramente acaban por sobreestimulación.

    postdespolarizaciones tardías. Está mediada por el aumnto de Ca++ intracelular, que sale del ser. Se activa una corriente de depolarización I ti, que conduce Na o Ca y permite alcanzar el umbral de voltaje de depolarización. El aumento de Ca++ intracelular puede producirse por: Bloqueo de la bomba Na/K o por estimulación simpática, que mediante una proteina G de adenilciclasa aumenta la conductancia a Ca. La adenosina, mediante el estímulo de la proteina G inhibidora puede acabar estas taquicardias, también las acaba el depridamol y la acetilcolina. Se puede tratar con fármacos clase II o IV.

    Las arritmias causadas por postdepolarizaciones tardías pueden ser iniciadas por estimulación (trenes o S1).

    Conducción bloqueada que da lugar a escape ectópico

    Bloqueo undireccional y reentrada

    reentrada ordenada, reentrada caótica, reflection

    Conducción disminuida por depolarización fase 4

    Parasístole