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:
Voltaje dependiente, el más importante. En la mayoría
de sucesos del potencial de acción es la propia variación
del Vm la que propicia el paso siguiente.
Ligando dependiente (cambios derivados de la unión con
neurotransmisores, adenosina, acetilcolina
Receptor dependiente. La permeabilidad cambia en respuesta a
estímulos físicos como la luz o el movimiento. En el
corazón la categoría más importante de
receptores de este tipo son los receptores activados por el
estiramiento. El estiramiento de la membrana activa canales de Cloro
y selectivos de cationes. El canal de Cloro juega un papel en la
regulación del volumen cardíaco y el selectivo a
cationes se cree importante en el inicio de la dilatación
cardiaca y la hipertrofia.
I Na puede ser bloqueado mediante la tetrodoxina de forma
selectiva.
Ito está presente sobre todo en la aurícula,
sistema de conducción y epicardio ventricular. Ito es más
fuerte en epicardio, lo que hace que la meseta del potencial de
acción epicárdico quede a un voltaje más
negativo. Ito es sensible a K extracelular. Ito está
disminuido en el corazón hipertrofiado o con fallo.
El canal Ik1 o inward backgound rectifier se desactiva a la
depolarización. Es el gran responsable del potencial de
reposo . IK1 está reducido en el corazón con fallo.
IK es la suma de Ikr e Iks. “delayed inward rectifier”.
La corriente Ikr predomina su bloqueo en células M, pero
no en endocardio ni epicardio. Son bloqueantes de I Kr: d-sotalol,
clofilium, eritromicina y E 4031(selectivo). Casi todos los reports
de torsade con eritromicina se refieren a la administración
intravenosa, pero puede ocurrir con la administración oral
igualmente. El carbimazol y su metabolito el metimazol inhiben la
metabolización de la eritromicina aumentando su toxicidad.
Otros agentes antiinfecciosos asociados a torsade son el Bactrim y
la pentamidina. Otros agentes potencialmente arritmogénicos
por bloqueo de Ikr son los antihistamínicos de segunda
generación como la terfenadina o el astemizol. La loratadina
tiene menor toxicidad en este aspecto, aunque su metabolito por
acción del citocromo P450 puede bloquear algo Ikr.
Ikr aumenta de forma paradójica ante el aumento de K
extracelular. Ikr tiene una fuerte rectificación hacia
adentro, es la diana de amiodarona, sotalol y muchos ilides.
Iks puede estar disminuida en el fallo cardíaco y en la
hipertrofia, con lo que la arritmogenia por bloqueo de Ikr puede
aumentar. No tiene rectificación, tiene una constante de
activación de segundos!! ,uy lenta. Aumenta por estimulación
betaadrenérgica, no se bloquea por E4031, ni dofetilide, pero
sí por azemilide.
Ikur no existe apenas en ventrículo, posible diana ideal
en FA??
La corriente Iti (transitoria hacia dentro, es la responsable de
las posdepolarizaciónes tardías. Parece un
transportador catiónico inespecífico que puede operar
tanto con Na como con Ca (para algunos autores las
postdepolarizaciones tardías serían la expresión
de la corriente manejando Ca yo para otros manejando Na).
If es la llamada “corriente marcapasos, aunque no es la
única , es importante especialmente a -40;-50 mV pero también
influeyen otras como el rectificador interno, como lo demuestra la
abolición de marcapasos por E 4031. Presente en nodo sinusal
y en células de Purkinje.
Los canales pueden tener una cinética de inactivación
que permite distinguir tres estados: abierto, inactivo o de reposo
(3 estados), siguiendo del modelo de Hodgkin-Huxley, o bien una
cinética de activación-deactivación (2
estados). Ejemplos de la cinética de tres estados es el canal
de Na y los canales L y T de Ca, así como el canal para la
corriente Ito.
El ejemplo de la cinética simple es el canal de la
corriente Ik.
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
Automatismo
automatismo normal
automatismo anormal
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