Fases principales del ciclo eléctrico
La actividad eléctrica de un cardiomiocito ventricular típico difiere significativamente de la de las células nerviosas y consta de cinco etapas sucesivas:
- Fase 4 (Potencial de reposo). La célula está polarizada, el potencial de membrana es estable y se encuentra en el nivel de -90...-100 mV. Este nivel se mantiene debido a la alta permeabilidad a los iones K⁺, cuya concentración dentro de la célula es significativamente mayor que en el exterior.
- Fase 0 (Despolarización). Se produce un cambio brusco en la carga. El potencial aumenta rápidamente desde valores negativos, cruzando la marca cero (el *overshoot* alcanza los +20 mV).
- Fase 1 (Repolarización inicial rápida). Inmediatamente después del pico (espiga), se observa una breve y pequeña caída de voltaje.
- Fase 2 (Meseta — repolarización lenta). La parte más específica del ciclo. El potencial se mantiene durante mucho tiempo cerca de la marca cero. Precisamente esta fase prolonga el proceso de excitación; su duración coincide prácticamente con el tiempo de contracción mecánica de la célula.
- Fase 3 (Repolarización final rápida). El potencial de membrana cae bruscamente, volviendo al nivel de reposo inicial (-100 mV).
Corrientes iónicas
Cada etapa del cambio del potencial de membrana se debe al movimiento de determinados iones a través de canales especializados:
- Durante la despolarización, los canales rápidos de sodio se abren en avalancha. Los iones Na⁺ se precipitan masivamente hacia el interior de la célula según su gradiente de concentración.
- En la etapa de inicio de la repolarización, la corriente entrante de sodio se inactiva y, al mismo tiempo, se activa la salida de K⁺ de la célula.
- Durante la meseta, se establece un equilibrio dinámico. La corriente saliente de potasio es compensada por un flujo opuesto masivo de iones Ca²⁺, que ingresan al interior a través de los canales L lentos (así como por una pequeña corriente residual de sodio). La entrada de calcio en esta etapa es críticamente necesaria para el acoplamiento electromecánico posterior: la contracción física del miocito.
- Durante la repolarización final, los canales de calcio y sodio se cierran por completo, y la salida masiva de K⁺ restablece rápidamente la carga negativa inicial dentro de la célula.
Cambio de excitabilidad y protección cardíaca
La capacidad del cardiomiocito para responder a nuevos estímulos está estrictamente ligada a las fases del potencial de acción. Una respuesta eléctrica prolongada garantiza una larga refractariedad.
- Periodo refractario absoluto (PRA). Abarca las fases de despolarización, repolarización inicial, meseta y el inicio de la repolarización final. En los ventrículos, este periodo dura 270 ms. La excitabilidad cae a cero: ningún estímulo, por muy fuerte que sea, es capaz de provocar un nuevo impulso. El principal significado fisiológico del PRA es proteger al miocardio de la sumación de contracciones y del tétanos. Esto garantiza que el corazón tenga tiempo de relajarse (entrar en diástole) y llenarse de sangre.
- Periodo refractario relativo. Se produce al final de la repolarización rápida. La excitabilidad se recupera gradualmente hasta el 100%. Es posible desencadenar un nuevo potencial de acción en este momento, pero solo con la ayuda de un estímulo supraumbral (muy fuerte).
- Excitabilidad supernormal. Un breve segmento de tiempo inmediatamente después del retorno al potencial de reposo, cuando la célula responde incluso a estímulos subumbrales. En este momento, aumenta el riesgo de aparición de extrasístoles.
Mecanismo de propagación de la excitación
La generación de un potencial de acción en una zona del miocardio conduce inevitablemente a su propagación. La superficie externa de la zona excitada se carga negativamente, mientras que las zonas vecinas de la membrana, aún en reposo, conservan una carga positiva.
Entre estas áreas surgen corrientes eléctricas locales. Su intensidad aumenta primero y luego disminuye, provocando la despolarización de las áreas adyacentes. El proceso de repolarización funciona de manera similar: las zonas que han restablecido su carga inicial se vuelven positivas por fuera, mientras que las que aún están excitadas permanecen negativas. La diferencia de potencial que surge en la superficie del órgano forma un campo electromagnético vorticoso que se puede registrar en la superficie corporal.
En resumen: respuestas a preguntas sobre el tema
¿En qué se diferencia el potencial de acción de un cardiomiocito típico del de las células del nodo sinusal (atípicas)?
El potencial de acción de un cardiomiocito ventricular típico se describe en las fuentes como un PA con un potencial de reposo estable y una fase de meseta; las células del nodo sinusal carecen de un potencial de reposo estable y, entre los potenciales de acción, se desarrolla una despolarización diastólica lenta (DDL).
| Característica | Cardiomiocito ventricular típico | Células del nodo sinusal |
|---|---|---|
| Potencial de reposo / potencial diastólico máximo | Fase 4: el potencial de reposo es de aproximadamente –90...–100 mV | No hay un potencial de reposo estable; la DDL comienza desde el potencial diastólico máximo de alrededor de –60 mV |
| Fases | 5 fases: 0 — despolarización, 1 — repolarización inicial rápida, 2 — repolarización lenta (meseta), 3 — repolarización final rápida, 4 — potencial de reposo | DDL; fase 0 — despolarización; fase 3 — repolarización |
| Despolarización | Causada por una entrada rápida y masiva de Na+ en la célula | Es predominantemente de calcio a través de canales L lentos; también se indica la entrada de Na+ |
| Meseta | Fase 2 — repolarización lenta (meseta); la entrada de Ca2+ retrasa la repolarización y prolonga la excitación | En la descripción del PA de las células del nodo sinusal se indican la fase 0 y la fase 3 |
| Automatismo | Las fuentes para el cardiomiocito ventricular típico describen las fases del PA y el potencial de reposo | La DDL proporciona la propiedad de automatismo: la capacidad de autoexcitación |
¿Qué papel desempeña la bomba de sodio-potasio en la formación del potencial de reposo del cardiomiocito?
La bomba de sodio-potasio (Na+/K+-ATPasa) mantiene y restaura los gradientes iónicos, gracias a los cuales se preserva el potencial de membrana en reposo.
- La Na+/K+-ATPasa utiliza la energía del ATP para transportar iones en contra del gradiente de concentración.
- Los iones de Na+ son expulsados activamente al exterior de la célula, mientras que los iones de K+ son introducidos al interior de la célula.
- En reposo, la concentración de K+ es mayor dentro de la célula y la de Na+ en el exterior; la permeabilidad de la membrana al K+ y la salida de K+ de la célula participan en la formación del potencial de equilibrio del potasio y del potencial de reposo.
- Tras el potencial de acción, el funcionamiento de la Na+/K+-ATPasa restablece el equilibrio iónico / los gradientes iónicos.
Preguntas de clases y exámenes
¿Por qué el músculo cardíaco es incapaz de sufrir contracción tetánica?
Debido a la presencia de la fase de meseta, el periodo refractario absoluto de los cardiomiocitos es muy prolongado (en los ventrículos es de unos 270 ms). La célula permanece inexcitable casi todo el tiempo que dura su contracción mecánica, lo que hace imposible la sumación de impulsos.
¿Qué ion proporciona la meseta del potencial de acción?
La fase de meseta se mantiene mediante la corriente entrante de iones de calcio (Ca²⁺) a través de canales lentos de tipo L, la cual contrarresta la corriente saliente de potasio.
¿Qué ocurre durante la excitabilidad supernormal?
Inmediatamente después de la restauración del potencial de reposo, la excitabilidad de la célula supera brevemente el 100%. En esta fase, incluso un estímulo débil (subumbral) es capaz de desencadenar una contracción miocárdica prematura.
Qué más repasar sobre el tema
- Características del potencial de acción de las células marcapasos del nodo sinoauricular
- Despolarización diastólica lenta (DDL) y la naturaleza del automatismo
- Diferencias entre la despolarización por sodio de los miocitos de trabajo y la despolarización por calcio de las células nodales
- El papel de los iones de cloro (Cl⁻) y de la Na+/K+-ATPasa en las células marcapasos
- Parámetros temporales de la refractariedad en el sistema de conducción cardíaco
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