Potencial de acción de las células marcapasos (pacemaker): mecanismo de excitación espontánea

Análisis de la electrofisiología de los cardiomiocitos atípicos del nódulo sinusal: fases del potencial de acción, despolarización diastólica lenta y causa de la generación espontánea de excitación sin un estímulo externo.

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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:

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:

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.

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.

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