Andrés Ricardo Pérez Riera

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1 ELECTROFISIOLOGÍA CELULAR: DE LOS CANALES IÓNICOS A LAS ARRITMIAS, ELECTROFARMACOLOGÍA APLICADA AL ELECTROCARDIOGRAMA Y PROPIEDADES FUNCIONALES DE LAS CÉLULAS CARDÍACAS Andrés Ricardo Pérez Riera Director del Sector de Electrovectorcardiografía de la Facultad de Medicina de ABC Fundación ABC Santo André San Pablo, Brasil "La ciencia es crear en la ausencia de modelos y buscar conocer las verdades aunque sean relativas, pues las mismas son peldaños hacia el descubrimiento de la verdad absoluta no influenciada por la amistad, la política y el agradecimiento". Radi Macrúz

2 Si colocamos los dos extremos o electrodos (A y B) de un galvanómetro (dispositivo que registra la diferencia de potencial entre dos puntos) en el exterior de una célula cardíaca en reposo o polarizada (Figura 1), observamos que la aguja del dispositivo no se mueve (marca cero). Lo mismo sucederá si dejamos los dos electrodos dentro de la célula (Figura 2). Finalmente, si introducimos un electrodo y el otro lo dejamos afuera de la célula, observaremos que la aguja del galvanómetro se mueve, indicando la diferencia de potencial entre el medio externo positivo () y el medio intracelular negativo (-). Figuras 1 a 3. REPRESENTACIÓN DEL POTENCIAL TRANSMEMBRANA DE REPOSO EN UNA CÉLULA CARDÍACA RÁPIDA Y SU MEDICIÓN CON EL GALVANÓMETRO Galvan ó ô metro K Sarcolema ou Membrana Celular A NÚCLEO Na 15 meq/l 15 meq/l B NH 2 INTRACELULAR PROTEÍNA COOH Na EXTRACELULAR 6 meq /l K 12 meq/l K 3,5 a 5,5 meq /L

3 Figura 2 Galvan ó ô metro A B

4 Figura 3 A EXTRACELULAR mv INTRACELULAR B - 9 mv = PTD representa la diferencia del potencial existente en reposo entre el medio extracelular () y el intracelular (-), conocido como Potencial Transmembrana Diastólico.

5 La diferencia de potencial existente en la diástole que traduce el equilibrio entre el interior y el exterior, con predominio de cargas positivas en el exterior y negativas en el interior, es conocido como Potencial de reposo Transmembrana Diastólico (PTD), cuyo valor es variable de acuerdo a la célula que estudiemos. De este modo, si la fibra en estudio pertenece al sistema de conducción de His-Purkinje, los haces internodales, músculo auricular o células contráctiles ventriculares, el PTD será muy negativo, alrededor de los 8 mv a 1 mv, mientras que si fuera del nodo sinusal, la región AN y N del nodo AV, o cerca de las válvulas atrioventriculares será menos negativo, alrededor de 55 al 7 mv 1. Concluimos que existen dos categorías celulares en el corazón según el nivel de PTD: 1) Fibras rápidas: aquellas con PTD muy negativo; 2) Fibras lentas: aquellas con PTD menos negativo. Ambas, cuando son estimuladas o autoestimuladas, revelan un perfil de potencial de acción (PA) diferente. El potencial de acción (PA) puede definirse como el cambio rápido en el potencial eléctrico de la célula, de negativa en el interior a positiva, y regresando al punto de partida. El PA presenta entonces dos fases mayores: la de despolarización (fase cero) y la de repolarización (fases uno, dos, tres y cuatro), ya que en las fibras lentas la fase 1,2 desaparece. I) PA de las fibras rápidas En el potencial de acción de la fibra rápida se distinguen cinco fases: Fase cero o de despolarización; Fase uno o de repolarización rápida inicial; Fase dos, domo o plateau; Fase tres o de repolarización final, y Fase cuatro, potencial diastólico o de reposo que puede ser: a) Con despolarización diastólica espontánea: fibras automáticas y b) Sin despolarización diastólica o no automáticas 2.

6 Figura REPRESENTACIÓN ESQUEMÁTICA DE LAS CINCO FASES DEL PA DE LAS FIBRAS RÁPIDAS " Transient outward K current", " aminopyridine sensitive outward current 2mV overshoot mv Voltagem Voltaje mv - 7mV - 9mV Na α β III IV II I K 1 I to I to-f I to-s Cl- γ α 1 β PTD SLOW OR LONG Ca CALCIUM CHANNEL - I LASTING Ca - L α γ PL PU Delayed Rectifier current K Na PDMx I I K - S K - R I U-R PL: Potencial Umbral Limiar Tiempo Tempo K PTD: Potencial Transmembrana Diastólico. PDMx: Potencial Diastólico Máximo II) PA de las fibras lentas En las fibras lentas, el PA se caracteriza por presentar: 1) PTD poco negativo: -55 mv a 7 mv; 2) Fase cero de amplitud pequeña (65 mv a 7 mv condicionante de velocidad de conducción muy lenta:, a 1 m/s) e inversión de polaridad ausente o como máximo de hasta 15 mv (overshoot), obedece principalmente a la entrada lenta de Ca 2 2 (upstroke) (I Ca -L ) y secundariamente a Na por un canal denominado I NaB, que a diferencia del canal rápido de Na (I Na ) es independiente de voltaje, y puede ser bloqueado por antagonistas de Ca 2, manganeso, cobalto y níquel; 3) Fases uno y dos no reconocibles (ausencia de fase uno con muesca y "plateau"). ) Fase cuatro ascendente (automática) con pendiente mayor en las células del nodo SA y algo menor en las células del nodo AV; 5) Duración del PA: 1 a 3 ms.

7 Figura 5 PA DE LAS FIBRAS LENTAS (Encontradas en el nodo sinusal, región AN y N del nodo AV y anillos mitrotricuspídeos). 1 mv 1 mv mv - 5mV - 55mV Na I Na - B Ca ICa - L Ca TEMPO TIEMPO 12 NÃO NO VISIBLES VISÍVEIS K K 3 PL PU PTD COMPRIMENTO EXTENSIÓN DEL DO CICLO CICLO Na K Tabla 1 Diferencias entre las fibras rápidas y lentas Rápidas Lentas Localización: Células contráctiles del miocardio auricular, Nodo sinusal, nodo AV, y anillos mitro-tricuspídeos. ventricular, haces intranodales, haz de His y sus ramas y arborizaciones de Purkinje. Cinética Rápida. Lenta. Fase cero Rápida y amplia: 11 mv. Lenta y estrecha: 7 mv. Bloqueadores de fase cero Tetrodotoxina (TTX) y antiarrítmicos de clase I Antagonistas de calcio, manganeso, cobalto y níquel. Fase uno Muesca presente o notch. No visible.

8 Fase dos Horizontal: plateau. No visible. PTD -9 mv. -55 mv. PU -7 mv. -5 mv. Overshoot 2 mv. Puede estar ausente o hasta 15. Tipo de respuesta Todo o nada. Depende de la intensidad Dromotropismo 5 a m/s., a 1 m/s. Existen en el corazón varios tipos de células con propiedades electrofisiológicas y electrofarmacológicas individuales y PA con características peculiares: CLASIFICACIÓN ELECTROFISIOLÓGICA DE LAS CÉLULAS CARDÍACAS A) Automáticas o con despolarización diastólica espontánea 1) Células del nodo sinoauricular (SA): en esta estructura existen tres tipos de células, y sólo las siguientes son automáticas: las células nodales o P. Las transicionales y miocárdicas auriculares también encontradas dentro del nodo SA no son automáticas. 1 A) Células P o nodales; 2 B) Células transicionales o células T; 3 C) Células miocárdicas auriculares 2) Células del nodo atrioventricular (AV) 3) Células del sistema His-Purkinje B) No automáticas ) Células del miocardio contráctil auricular 5) Células del miocardio contráctil ventricular: - subepicárdicas - subendocárdicas - del miocardio medio: α) contráctiles β) células "M"

9 Figura 6 CARACTERÍSTICAS CELULARES Y DEL PERFIL DEL PA DE LAS DIVERSAS CÉLULAS CARDÍACAS I) Características de las células del nodo SA de Keith y Flak y su PA. 2 mv 12-2 Ca Ca 3 Potencial Cero Zero Potencial Limiar Umbral - 8 Células "P": Pequeñas, ovaladas, citoplasma pobre en glicógeno, (pálidas) sin miofibrillas, sistema T rudimentario con aspecto de células primitivas. El nombre P deriva del hecho de que son: a) Pálidas (poco glicógeno en su citoplasma); b) Las células marcapasos (Pacemaker); c) Primitivas del corazón en la filogenia Características del PA: Potencial de reposo poco negativo; fase cero: de poca amplitud y dependiente de entrada lenta de Ca 2 ; no posee pleateau (ausencia de las fases 1 y 2); dromotropismo muy lento: 2 a 5 mm/s en la región central y 7 a 11 mm/s en los límites por ausencia de GAP junction 3 ; fase con pendiente marcada: mayor automatismo, ritmicidad o despolarización diastólica del órgano. Los canales implicados en la fase de la despolarización diastólica son: en la parte inicial el canal I f activado por hiperpolarización negativa de la membrana y que permite una corriente de entrada de K o "corriente de marcapasos"; acetylcholine-activated inward rectifying current, que produce hiperpolarización y bradicardia estimulada y el canal I -5 CA2-L.

10 Figura 7 II) Característica de los cardiomiocitos contráctiles auriculares y su PA mm/s AD AE AI 3 8 ms Características de las células: Tamaño: 2 µm a 5 µm de extensión y 1 a 3 de diámetro (grandes); morfología elíptica; núcleo/s: central; volumen 5 µm cúbicos; túbulos T raros o ausentes, haces de tejido auricular separados por grandes áreas de colágeno.