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El corazón representa el órgano principal del sistema cardiovascular, y es el encargado de bombear sangre a todas las células del cuerpo, proporcionando oxígeno y recolectando dióxido de carbono y otros compuestos tóxicos. La contracción del músculo cardíaco se produce de forma coordinada y su ritmo está determinado por la células de marcapasosestructuras que transmiten impulsos eléctricos a través de la apertura y cierre de los canales de sodio, calcio y potasio.
Potencial de acción en células de marcapasos
Las células marcapasos son estructuras especializadas que conducen la estimulación nerviosa a través del músculo cardíaco, estimulando su contracción. Esto ocurre cambiando el potencial eléctrico de la membrana en las células cardíacas, es decir, cambiando el voltaje de positivo a negativo (es decir, polarización) y viceversa (es decir, despolarización). Este proceso se produce de forma espontánea en las células marcapasos (es decir, sin necesidad de estimulación del sistema nervioso), a diferencia de otros tipos de células presentes en el cuerpo humano.
La transmisión del impulso nervioso por las células marcapasos produce el latido del corazón de un individuo. Este proceso está relacionado con cambios en la concentración de iones de calcio, sodio y potasio en el interior de estas células, los cuales están asociados con la apertura y cierre de canales en la membrana plasmática. La permeabilidad de las células del marcapasos a los iones determinará, a su vez, el voltaje de las células cardíacas, lo que desencadenará el potencial de acción. Para comprender mejor cómo funciona este mecanismo, siga la descripción detallada a continuación.
Suponga una celda con un voltaje inicial de -60 milivoltios. Para desencadenar el potencial de acción, la señal de su membrana debe invertirse, haciéndola positiva. Para ello, es necesario aumentar la concentración intracelular de iones positivos como calcio (+123 mv) y sodio (+67 mv), a través de la apertura de canales en la membrana plasmática (es decir, proceso de despolarización celular). Al voltaje inicial mencionado (-60 mv), la célula será bastante permeable al sodio, lo que permitirá aumentar su concentración en el medio intracelular y elevar el voltaje celular. Cuando esta llega a -40 milivoltios, se abren los canales que permiten el paso del calcio, llevando rápidamente el voltaje de la célula cardiaca a +10 mv. Al alcanzar este nuevo umbral, los canales de calcio se cierran y los canales que permiten el paso de potasio se abren (-97 mv). El aumento de la concentración de potasio hará que el voltaje de la celda sea negativo (-60 mv), un proceso que se conoce como polarización. Al llegar a -60 mv, los canales de potasio se cierran y la célula se vuelve más permeable al sodio, reiniciando el ciclo. Todo este proceso de despolarización y polarización de la célula cardíaca (es decir, cada ciclo) corresponde a un latido del corazón.
Tipos de células de marcapasos
Tres tipos de células marcapasos componen el sistema de conducción eléctrica del corazón. En general, el potencial de acción (es decir, la polarización) es similar entre los tipos de células de marcapasos, pero el tiempo de transmisión del impulso eléctrico varía en relación con la permeabilidad de cada tipo de célula al sodio; cuanto más permeable al sodio, más rápido es el proceso de despolarización celular.
Nódulo sinoauricular (SA): Es el grupo más común de células marcapasos, que tienen una alta permeabilidad al sodio. Realiza el proceso de despolarización más rápidamente en comparación con otros tipos de células de marcapasos. Por lo general, estas células mantienen la frecuencia cardíaca entre 60 y 90 latidos por minuto.
Nódulo auriculoventricular (AV) – Tiempo de despolarización intermedio en relación con el nódulo sinoauricular y el haz de His, debido a su permeabilidad al sodio. En general, mantenga su frecuencia cardíaca entre 40 y 60 latidos por minuto.
Haz de fibras de His o de Purkinje: el proceso de despolarización es más lento que en otros tipos de células, ya que es el menos permeable al tipo de célula de marcapasos de sodio. Mantenga su ritmo cardíaco entre 20 y 30 latidos por minuto.
control del ritmo cardiaco
El ritmo de los latidos del corazón está controlado por las células SA. Esto se debe a que la velocidad de transmisión del impulso eléctrico por parte de estas células es menor en comparación con otros tipos. En general, el SA tarda 0,85 segundos en llevar la señal eléctrica al Haz de His. Sin embargo, si las células SA no disparan el impulso eléctrico dentro de 1 segundo, las células AV producirán y dispararán el potencial de acción, reduciendo la frecuencia cardíaca (es decir, un tipo de corazón de plan B, para no dejar de latir). Finalmente, si el potencial de acción no se activa en 2 segundos, las células FH entrarán en acción y controlarán el ritmo de los latidos del corazón (es decir, el plano C del corazón).
Referencias
Academia Khan. Potenciales de acción en células marcapasos. Disponible en: https://www.khanacademy.org/science/health-and-medicine/circulatory-system/heart-depolarization/v/action-potentials-in-pacemaker-cells
Academia Khan. Una carrera para mantener el ritmo. Disponible en: https://www.khanacademy.org/science/health-and-medicine/circulatory-system/heart-depolarization/v/a-race-to-keep-pace
