Células marcapasos y sistema de conducción cardíaco
Las células marcapasos (células nodales) se localizan en el nodo sinusal y forman parte del sistema de conducción del corazón. Este sistema está formado por un conjunto de cardiomiocitos atípicos. Se denominan atípicos porque no participan en la contracción del miocardio: su función es generar la excitación y transmitirla al miocardio de trabajo.
La principal característica de las células marcapasos es que la excitación en ellas surge de forma espontánea (automática), sin un estímulo externo. La explicación de este fenómeno radica en los mecanismos moleculares del funcionamiento de los canales iónicos de la membrana.
Características electrofisiológicas del cardiomiocito atípico
El potencial de acción de un cardiomiocito atípico difiere del potencial de acción del músculo esquelético y del cardiomiocito de trabajo en varios parámetros:
- Menor amplitud: el potencial de membrana varía aproximadamente de −60 mV a +20 mV, es decir, unos 80 mV. A modo de comparación, en el músculo esquelético la amplitud alcanza ~120 mV (de −90 a +30 mV).
- Carga inicial menos negativa (alrededor de −60 mV). Esto se debe a la alta permeabilidad intrínseca de la membrana al sodio y al calcio: estos cationes entran constantemente en la célula y mantienen la carga de la membrana en un rango más positivo.
- Ausencia de fase de meseta, característica del cardiomiocito de trabajo.
- Ausencia de un verdadero potencial de reposo: entre los potenciales de acción, la carga de la membrana no permanece constante, sino que cambia lentamente.
Despolarización diastólica lenta
En lugar de un potencial de reposo, las células marcapasos presentan una despolarización diastólica lenta (DDL), que es un desplazamiento gradual de la carga de la membrana hacia valores positivos durante el período entre los potenciales de acción.
La DDL se debe a la entrada de iones de sodio a la célula a través de canales de sodio. Dado que la permeabilidad de la membrana al sodio es alta, los iones se mueven hacia el interior de la célula según su gradiente de concentración, aportando carga positiva. Esta corriente continúa hasta que los canales de sodio pasan a un estado inactivado.
El canal dependiente de voltaje de sodio tiene dos tipos de compuertas —de activación y de inactivación— y tres estados:
- Cerrado: las compuertas de activación están cerradas y las de inactivación abiertas.
- Abierto: ambos tipos de compuertas están abiertas y los iones pasan libremente a través del canal.
- Inactivado: las compuertas de inactivación están cerradas y las de activación abiertas.
Al alcanzar una carga de membrana de aproximadamente −50 mV (alrededor de dos tercios de la DDL), los canales de sodio se inactiva y cesa la entrada de sodio.
Fases del potencial de acción del marcapasos
Tras la inactivación de los canales de sodio, entran en acción los canales de calcio lentos. Es precisamente la entrada de calcio la que inicia la fase de despolarización, lo que diferencia al cardiomiocito atípico de otras células excitables, donde la despolarización es generada por el sodio.
- Despolarización: se abren los canales de calcio lentos, los iones Ca²⁺ entran en la célula aportando carga positiva; el potencial de membrana alcanza aproximadamente +20 mV.
- Repolarización: los canales de calcio se inactivan y se abren los canales de potasio. El potasio, como catión intracelular, sale de la célula según su gradiente de concentración, llevándose carga positiva. La carga de la membrana regresa a −60 mV.
Tras la repolarización, el ciclo se repite: comienza nuevamente la despolarización diastólica lenta y se forma un nuevo potencial de acción.
Mecanismo de excitación espontánea
En la mayoría de las células excitables (por ejemplo, en el músculo esquelético), para la generación de un potencial de acción se requiere un estímulo que modifique la permeabilidad de la membrana al sodio. Así, para una célula del músculo esquelético, dicho estímulo es el impulso que llega a través del axón de una motoneurona: este aumenta la permeabilidad al sodio, abre los canales y desencadena la despolarización.
En los cardiomiocitos atípicos no se requiere un estímulo externo. La causa es la permeabilidad de la membrana al sodio inherentemente alta. Los canales de sodio se encuentran inicialmente en estado abierto y el sodio entra constantemente en la célula, asegurando la despolarización diastólica lenta. Tras la inactivación de los canales y la subsiguiente repolarización, los canales vuelven a su estado abierto y el proceso se repite automáticamente.
Precisamente esta característica de la permeabilidad iónica es la base del automatismo cardíaco y asegura la generación rítmica de impulsos por las células del nódulo sinusal sin estimulación externa.
Puntos clave
- Células marcapasos: cardiomiocitos atípicos del nódulo sinusal que generan la excitación para el sistema de conducción del corazón.
- El potencial de acción del marcapasos tiene una menor amplitud (≈80 mV), parte de −60 mV y carece de fase de meseta.
- No existe un verdadero potencial de reposo; es reemplazado por la despolarización diastólica lenta, impulsada por la entrada de sodio.
- La despolarización es iniciada por el calcio que ingresa a través de canales de calcio lentos, y no por el sodio como en otras células excitables.
- La repolarización es asegurada por la salida de potasio a través de los canales de potasio.
- El canal de sodio tiene tres estados: cerrado, abierto e inactivado; la inactivación ocurre a un potencial de aproximadamente −50 mV.
- La espontaneidad de la excitación se explica por la alta permeabilidad inicial de la membrana al sodio; no se requiere un estímulo externo.
- Este mecanismo molecular constituye la base del automatismo cardíaco.