Potenciales de acción en las células marcapasos

Los potenciales de acción son los cambios eléctricos rapidísimos que se producen a través de la membrana de ciertas células, y a menudo se propagan de una célula a otra adyacente.

Las células del corazón se comunican de esta manera. Esa señal se origina en lugares determinados, y algunas de las células que la generan, llamadas marcapasos, tienen la responsabilidad de establecer el ritmo y la frecuencia de los latidos cardíacos.

El trabajo de estas células es muy importante, si bien conforman un grupo relativamente reducido: suponen un 1% de las células del corazón y son capaces de generar continuamente nuevos potenciales de acción que se conducen al resto de este órgano (el 99% restante) para inducir el bombeo de la sangre.

Ahora bien, las células marcapasos también escuchan la información que suele provenir de las células marcapasos vecinas.

En el caso de que no detecte estas informaciones, una célula marcapasos se limitará a lanzar sus propias señales en un potencial de acción que se difundirá en su entorno.

Este fenómeno se llama automatismo, y es fácil de recordar porque es "automático" de pleno derecho. Empecemos por cartografiar esas células marcapasos.

El primer grupo de células marcapasos se encuentra en la esquina de la aurícula derecha, y es el nodo sinoauricular, a veces abreviado como nodo SA.

También hay células marcapasos en los tractos internodales entre los ganglios y en el nodo auriculoventricular o AV, el haz de His y las fibras de Purkinje, que conforman el sistema de conducción eléctrica del organ ismo.

Alrededor de estas células marcapasos se encuentran las células del músculo cardíaco o miocardiocitos, que también captan el potencial de acción, pero lo hacen de forma más lenta: cabe comparar estas bandas de células marcapasos con autopistas que llevan el potencial de acción a su destino de forma muy rápida, mientras que las células musculares son como pequeñas vías secundarias en las que el tráfico es más len Esta diferenciación es importante, ya que es muy conveniente que todos los miocitos capten ese potencial de acción y se contraigan al mismo tiemp En conjunto, este sistema se conoce como sincicio funcional, lo que significa que las conexiones mecánicas, químicas y eléctricas entre estas células les permiten actuar en cierto modo como una unidad; son las células marcapasos las que lo hacen posible.

Analicemos más de cerca la química en que se sustenta ese potencial de acción Los potenciales de acción se inician por despolarización, el fenómeno contrario a la polarización.

La polarización se produce cuando la carga negativa acumulada dentro de la célula es mayor que la existente fuera de la misma, en una diferencia de carga que se denomina potencial de membrana.

Así, si el potencial de la membrana es negativo, el interior de la célula es más negativo que el exterior; cuando es positivo, el interior es más positivo que el exterior, y si es igual a 0 mV, el valor nulo, entonces el interior y el exterior tienen la misma carg En este caso, la clave reside en entender cómo cambia el potencial de membrana, sabiendo que todo se limita al movimiento de los iones.

En concreto, existen dos factores: el ion que pretende atravesar la membrana y la permeabilidad de la misma para dicho ion.

Por lo tanto, la despolarización se produce cuando los iones se mueven a través de la membrana y el potencial de membrana se hace menos negativo, o incluso ligeramente positivo.

Como imagen puede pensarse en una célula negativa muy pesimista que alza las manos y disfruta de un momento de alegría Cuando una célula se despolariza lo suficiente, puede hacer que algunos iones fluyan hacia las células vecinas y que estas también se despolaricen Si se despolarizan una célula tras otra, se produce una onda de despolarización al modo de las olas humanas que se desplazan entre una multitud en un estadio de fútbol.

Cada onda de despolarización provoca la contracción del músculo cardíaco, por lo que la velocidad a la que se mueven las ondas de despolarización a través del corazón establece realmente la frecuencia cardía Por tanto, si las ondas de despolarización se producen aproximadamente una vez por segundo, el corazón late una vez por segundo, o sesenta veces en un minuto.

Centrémonos ahora en una sola célula de marcapasos que atraviesa un único potencial de acción. El potencial de acción, tanto de las células marcapasos como de los miocitos, se divide en cinco fases, a menudo representadas en un gráfico de potencial de membrana con respecto al tiempo.

Empecemos por la fase 4, por extraño que parezca. La fase 4 es la de potencial de marcapasos, y comienza cuando la célula marcapasos está simplemente provista de una carga global o potencial de membrana de -65 m Las células marcapasos tienen en su superficie unos canales iónicos denominados canales activados por nucleótidos cíclicos de hiperpolarización o canales HCN.

A riesgo de transmitir demasiada información para asimilarla, cabe decir que, básicamente, estos pequeños canales HCN son como puertas que se abren cuando el potencial de la membrana se vuelve realmente negativo, por ejemplo, -65 mV, y dejan entrar iones sodio con carga positiva.

Una corriente eléctrica es un flujo de carga eléctrica, así que cuando estos iones sodio entran en la célula se produce un tipo de flujo que los científicos han denominado corriente If.

[delete] Así que a medida que el sodio fluye a través de los canales HCN, en otras palabras, mientras la célula se vuelve más permeable al sodio, el potencial de membrana comienza a despolarizarse lentamente, o a aumentar progresivamente hasta unos -50 Después de la fase 4 empieza la fase 0, también conocida como fase de despolarización, aun cuando la célula se despolarizaba lentamente en la fase 4.

Una vez que el potencial de membrana de la célula alcanza unos -50 mV, los canales de calcio activados por voltaje comienzan a abrirse, lo que permite que el calcio fluya hacia la célula.

Cuando el sodio y el calcio entran en la célula, el potencial de membrana se eleva por encima de 0 mV y llega a un territorio positivo, para alcanzar un máximo de +10 mV Este progreso sucede a gran velocidad, en apenas unos 0,5 milisegundos.

Los canales de calcio permanecen abiertos hasta que se alcanza la marca de +10 mV, momento en el cual comienzan a cerrarse.

Una vez que la célula alcanza los +10 mV, estamos en la Fase 3. Este hecho se debe a que las células marcapasos no tienen una fase 1 o 2, sino que pasan directamente de la despolarización a la repolarización.

En este momento los canales de potasio se abren y los de calcio se cierran, por lo que los únicos canales iónicos que permanecen abiertos son los de potasio; ello permite que el potasio salga de la célula, mientras que los canales de HCN hacen posible que el sodio entre en la célula.

Como hay tantos canales de iones de potasio como de HCN, se produce una corriente positiva neta hacia el exterior, lo que significa que los iones cargados positivamente salen de la célula más deprisa de lo que entran.

Entonces, el potencial de membrana vuelve a descender, hasta llegar a unos -65 mV, lo que significa que se ha producido un latido completo, y el proceso vuelve a empezar en la fase 4.

###RESUMEN Como resumen, las células marcapasos generan potenciales de acción automáticamente, lo cual establece el ritmo cardíaco.

Cada potencial de acción se propaga a través de las células del músculo cardíaco en un proceso denominado onda de despolarización; cada onda de despolarización conduce a un latido cardíaco.

En el potencial de acción de un marcapasos se distinguen tres fases: fase 4 o de despolarización lenta, fase 0 o de despolarización rápida y fase 3 o de repolarización.