Potencial de acción: fases, canales iónicos y conducción

1. Potencial de reposo

• Alrededor de −70 mV (neuronas), −90 mV (cardiocitos), −60 mV (músculo liso).
• Se genera por una distribución desigual de iones: concentración alta de K⁺ intracelular, y de Na⁺ y Cl⁻ extracelular.
• Se mantiene mediante la Na⁺/K⁺-ATPasa (3 Na⁺ hacia el exterior, 2 K⁺ hacia el interior) + canales de «fuga» (leak channels) de K⁺.
• Ecuación de Nernst para el K⁺: E_K ≈ −90 mV; para el Na⁺: E_Na ≈ +60 mV.
• La ecuación de Goldman considera la permeabilidad de todos los iones.

2. Fases del PA neuronal

3. Canales iónicos

• Canales de Na⁺ rápidos: 3 estados (cerrado-activado-inactivado); activación a partir de −55 mV; inactivación en ~1 ms.
• Canales de Ca²⁺ tipo L lentos: corazón (meseta), músculo liso; sitio de acción de bloqueadores (verapamilo, diltiazem, amlodipino).
• Canales de K⁺: rectificadores tardíos, rápidos, activados por calcio (BK, SK).
• Canales HCN (funny): en el nodo sinusal; corriente If de despolarización diastólica lenta.
• Dependientes de ligando: nAChR, GABA_A, NMDA, AMPA en las sinapsis.

4. Ley del «todo o nada»

• Si el estímulo alcanza el umbral, el PA se desarrolla a su máxima amplitud.
• Si es inferior al umbral, se produce una respuesta graduada local y no se genera el PA.
• La amplitud del PA no depende de la intensidad del estímulo (a diferencia de los potenciales receptores y sinápticos).
• La codificación de la información se realiza mediante la frecuencia de disparo (rate coding) y patrones.

5. Refractariedad

• Período refractario absoluto: durante la despolarización y la repolarización inicial; los canales de Na⁺ están inactivados → ningún estímulo provocará un nuevo PA.
• Período refractario relativo: tras el retorno al reposo, pero con canales de K⁺ aún activos → se requiere un estímulo más intenso.
• Limita la frecuencia máxima de PA (hasta 1000 Hz en algunas neuronas).
• En los cardiocitos, la refractariedad dura casi todo el PA (más de 200 ms) → imposibilidad de tétanos.

6. Propagación

• Fibras amielínicas: despolarización de un punto → corrientes locales → despolarización del segmento adyacente. Velocidad: 0,5–2 m/s.
• Fibras mielínicas: el PA «salta» de un nodo de Ranvier a otro (conducción saltatoria); los canales de Na⁺ se concentran en los nodos. Velocidad de hasta 120 m/s.
• Diámetro de la fibra: ↑ diámetro → ↑ velocidad (Aα 70–120 m/s; Aβ 30–70; Aδ 5–30; C 0,5–2).
• La mielina es formada por las células de Schwann (SNP) y los oligodendrocitos (SNC).

7. PA en cardiocitos

• Fase 0 (despolarización rápida): entrada de Na⁺ (miocitos de trabajo) o Ca²⁺ tipo L (nodos sinusal y auriculoventricular).
• Fase 1 (repolarización inicial): salida rápida de K⁺.
• Fase 2 (meseta): equilibrio entre la entrada de Ca²⁺ y la salida de K⁺; característica exclusiva del corazón.
• Fase 3 (repolarización): los canales de Ca²⁺ se cierran, el K⁺ continúa saliendo.
• Fase 4 (reposo): −90 mV en miocitos de trabajo; en los marcapasos: despolarización diastólica lenta (If, seguido de canales de Ca²⁺ tipo T).

8. Bloqueadores y fármacos

• Anestésicos locales (lidocaína, bupivacaína): bloqueo de canales de Na⁺ desde el interior, con mayor efecto sobre los estados activos e inactivados (dependiente del uso).
• Antiarrítmicos según Vaughan-Williams:
• — IA (quinidina): retrasan la fase 0, prolongan el PA.
• — IB (lidocaína, mexiletina): débil, acortan el PA.
• — IC (flecainida, propafenona): retrasan fuertemente, no modifican el PA.
• — II (β-bloqueantes), III (amiodarona, sotalol — bloqueo de K⁺), IV (bloqueantes de Ca²⁺).
• Anticonvulsivos: carbamazepina, fenitoína, lamotrigina — bloqueo de canales de Na⁺.
• Tetrodotoxina (pez globo), saxitoxina — bloqueo de canales de Na⁺.

9. Canalopatías

• Síndrome de QT largo (LQT): mutaciones de canales de K⁺ (KCNQ1, KCNH2/HERG) o canales de Na⁺ (SCN5A); riesgo de torsade de pointes.
• Síndrome de Brugada: SCN5A — aumenta el riesgo de taquicardia ventricular.
• Parálisis periódica hiperpotasémica: mutación del SCN4A.
• Parálisis periódica hipopotasémica: CACNA1S.
• Ataxia episódica tipo 1: KCNA1.
• Migraña hemipléjica familiar: CACNA1A.
• Miotonía congénita de Becker: CLCN1.

10. Desmielinización

• Esclerosis múltiple: desmielinización autoinmune en el SNC.
• Síndrome de Guillain-Barré: desmielinización inflamatoria aguda del SNP.
• Polineuropatía desmielinizante inflamatoria crónica (PDIC).
• Hereditarias: Charcot-Marie-Tooth (tipo 1 — desmielinizante).
• Efecto: enlentecimiento del PA, bloqueo de la conducción, dispersión → síntomas clínicos (paresis, alteraciones sensitivas y visuales).

11. Medición clínica

• EEG: actividad eléctrica global de la corteza; diagnóstico de epilepsia, encefalopatías.
• ECG: PA globales de los cardiomiocitos.
• ENMG: estimulación nerviosa + registro del PA en el músculo; velocidad de conducción, decremento (miastenia), amplitud.
• Potenciales evocados (visuales, auditivos, somatosensoriales): evaluación integral de las vías aferentes.
• Patch-clamp: registro de corrientes a través de canales individuales (método de investigación).

12. FAQ

¿Por qué hay una meseta en los cardiomiocitos?
Debido a la entrada de Ca²⁺ a través de canales tipo L, que dura ~200 ms y equilibra la salida de K⁺. Esto proporciona tiempo suficiente para la contracción, refractariedad y previene el tétanos.

¿Cómo selecciona la lidocaína los cardiomiocitos enfermos?
Bloqueo dependiente del uso (use-dependent): el fármaco se une preferentemente a los canales de Na⁺ activados e inactivados. Con despolarización frecuente (taquiarritmias) hay mayor unión y un efecto más potente.

¿Por qué es peligrosa la hiperpotasemia?
↑ K⁺ extracelular → despolarización de reposo → los canales de Na⁺ se inactivan → cae la excitabilidad → asistolia y fibrilación (con ≥ 7 mmol/L).

¿En qué se diferencia la esclerosis múltiple del síndrome de Guillain-Barré?
La EM es una enfermedad crónica del SNC (desmielinización de oligodendrocitos), con brotes y remisiones. El SGB es una polineuropatía aguda del SNP (células de Schwann), debilidad ascendente, a menudo tras una infección.

¿Qué es el bloqueo dependiente del uso (use-dependent)?
El fármaco actúa con mayor intensidad sobre los canales que se activan frecuentemente. Esto proporciona selectividad: los antiarrítmicos afectan más a las taquiarritmias que al ritmo normal.

Véase también: Arritmias · Esclerosis múltiple · Epilepsia · Síndrome de Guillain-Barré · Catálogo de fisiología