Fisiología Cardíaca: Contracción-Excitación y Potencial de Acción
El corazón es un órgano único y eficiente que funciona como una bomba que impulsa la sangre a través del sistema circulatorio. Este proceso está estrechamente relacionado con la fisiología cardíaca, particularmente con los mecanismos de contracción-excitación y el potencial de acción. En este artículo, exploraremos en detalle cómo estas funciones trabajan en conjunto para mantener la actividad cardíaca y cómo se reflejan en el electrocardiograma (ECG).
Mecanismo de Contracción-Excitación en el Corazón
La contracción cardíaca es un proceso desencadenado por señales eléctricas que estimulan las fibras musculares del miocardio. Este proceso, conocido como acoplamiento excitación-contracción, es esencial para el bombeo eficiente de sangre por parte del corazón.
1. Generación del Impulso Eléctrico
- El impulso eléctrico inicial se genera en el nodo sinoauricular (SA), conocido como el marcapasos natural del corazón.
- El nodo SA genera impulsos eléctricos a una frecuencia de 60-100 latidos por minuto en condiciones normales.
- Los impulsos se propagan a través de las aurículas, lo que provoca su contracción.
2. Propagación del Impulso
- Después de pasar por las aurículas, el impulso eléctrico llega al nodo auriculoventricular (AV), donde se produce un breve retraso.
- Este retraso permite que las aurículas se vacíen completamente antes de que los ventrículos se contraigan.
- Desde el nodo AV, el impulso se transmite a través del Haz de His y las fibras de Purkinje, lo que garantiza una contracción sincronizada de los ventrículos.
3. Entrada de Calcio y Contracción
- La despolarización de la membrana celular provoca la apertura de canales de calcio.
- El calcio ingresa al citoplasma de las células miocárdicas y activa la liberación de más calcio desde el retículo sarcoplásmico.
- Este aumento en la concentración de calcio intracelular desencadena la interacción entre la actina y la miosina, las proteínas responsables de la contracción muscular.
4. Relajación Cardíaca
- Tras la contracción, el calcio es bombeado de regreso al retículo sarcoplásmico y al espacio extracelular.
- Esto permite que las fibras musculares se relajen y el corazón se prepare para el siguiente ciclo.
Potencial de Acción Cardíaco
El potencial de acción cardíaco es la base eléctrica de la contracción cardíaca. Su generación y propagación implican cambios en la permeabilidad de la membrana celular a diferentes iones, principalmente sodio (Na+), potasio (K+) y calcio (Ca2+).
Fases del Potencial de Acción
- Fase 0: Despolarización Rápida
- Los canales de sodio dependientes de voltaje se abren, permitiendo una entrada masiva de Na+.
- Esto provoca un cambio rápido en el potencial de membrana hacia valores positivos.
- Fase 1: Repolarización Inicial
- Los canales de sodio se cierran y los canales de potasio transitorios se abren, permitiendo una salida limitada de K+.
- Esta salida inicial estabiliza brevemente el potencial de membrana.
- Fase 2: Meseta
- Los canales de calcio tipo L se abren, permitiendo una entrada sostenida de Ca2+.
- La entrada de calcio equilibra la salida de potasio, manteniendo el potencial de membrana en una meseta estable.
- Esta fase es crucial para prolongar la contracción cardíaca y garantizar un bombeo efectivo.
- Fase 3: Repolarización Rápida
- Los canales de calcio se cierran y los canales de potasio se abren completamente, permitiendo una salida masiva de K+.
- Esto devuelve el potencial de membrana a su estado de reposo.
- Fase 4: Potencial de Reposo
- La membrana celular regresa a su estado de reposo, con la bomba de sodio-potasio restaurando los gradientes iónicos.
- El corazón permanece en esta fase hasta que se inicia el próximo impulso eléctrico.
Relación entre el Potencial de Acción y el ECG
El ECG es una representación gráfica de la actividad eléctrica del corazón y está directamente relacionado con las fases del potencial de acción:
- Onda P:
- Representa la despolarización auricular que precede a la contracción de las aurículas.
- Complejo QRS:
- Corresponde a la despolarización ventricular y precede a la contracción de los ventrículos.
- La duración y amplitud del complejo QRS proporcionan información sobre la conducción eléctrica ventricular.
- Onda T:
- Refleja la repolarización ventricular.
- Segmento PR:
- Representa el retraso en el nodo AV, permitiendo el llenado ventricular.
- Intervalo QT:
- Mide el tiempo total de despolarización y repolarización ventricular.
Regulación del Acoplamiento Excitación-Contracción
El corazón ajusta su actividad para satisfacer las demandas metabólicas del cuerpo mediante:
- Control Nervioso:
- El sistema nervioso simpático aumenta la frecuencia cardíaca y la fuerza de contracción mediante la liberación de noradrenalina.
- El sistema parasimpático disminuye la frecuencia cardíaca mediante la liberación de acetilcolina.
- Regulación Hormonal:
- La adrenalina y otras hormonas aumentan la frecuencia y la fuerza de contracción durante el estrés o el ejercicio.
- Regulación Intrínseca:
- La Ley de Frank-Starling establece que un mayor llenado ventricular aumenta la fuerza de contracción.
Importancia Clínica
El análisis del acoplamiento excitación-contracción y el potencial de acción es crucial para comprender diversas condiciones clínicas:
- Arritmias:
- Las alteraciones en el sistema de conducción o en los canales iónicos pueden provocar ritmos cardíacos irregulares.
- Isquemia Miocárdica:
- La falta de oxígeno afecta el potencial de acción y se refleja como cambios en el segmento ST en el ECG.
- Insuficiencia Cardíaca:
- La disminución en la contractilidad afecta el bombeo eficiente de sangre.
- Efectos de los Medicamentos:
- Los fármacos como los bloqueadores beta y los antagonistas del calcio influyen en el acoplamiento excitación-contracción.
Conclusión
La fisiología cardíaca, específicamente el acoplamiento excitación-contracción y el potencial de acción, es fundamental para la función del corazón. Comprender estos procesos permite interpretar el ECG, diagnosticar enfermedades cardíacas y desarrollar tratamientos efectivos. La integración de estos conocimientos en la práctica clínica es esencial para garantizar una atención cardiovascular óptima.