Electrofisiología cardíaca básica

El corazón, en su ciclo ininterrumpido de sístole y diástole, garantiza el aporte de oxígeno y nutrientes para garantizar la supervivencia de cada una de las células de nuestro cuerpo. Los recursos fisiológicos y anatómicos que permiten que este órgano muscular sea el eje sobre el que pivota la vida, centrarán este primer tema del manual.

Comenzamos con dos elementos importantes:

-El corazón no puede detenerse: nuestro cerebro es el órgano con mayores demandas metabólicas, por lo que es el primer afectado ante el cese actividad contráctil. Estudios realizados con el test de la mesa basculante demuestran que la interrupción del bombeo cardíaco entre 6 y 9 segundos causa pérdida de conciencia.

-Más de 2.500 millones de latidos a lo largo de nuestra vida remarcan la importancia de optimizar cada ciclo de contracción-relajación.

¿Qué recursos permiten al corazón garantizar la seguridad y eficiencia del bombeo?

 

 

La división del corazón en aurículas y ventrículos, y la sincronización entre la actividad de estas estructuras, constituye el primer mecanismo para garantizar un flujo sanguíneo con mínimas interrupciones entre cada bombeo.

 

 

Gracias a sus particulares propiedades electrofisiológicas, las células cardíacas pueden, entre otras funciones, modular el comportamiento de las distintas cámaras que forman el corazón. Para conocer la electrofisiología cardíaca, empezaremos repasando algunos aspectos el desarrollo embrionario.

Como vemos en la imagen, a partir del tubo cardíaco primitivo se derivan dos estirpes celulares definidas: el tejido especializado de conducción y el tejido “de trabajo”.

RECUERDA

Todas las células cardíacas proceden de un único precursor, por lo que comparten en mayor o menor medida algunas de sus propiedades características.

Anatomía y propiedades electrofisiológicas

Aunque el origen en un mismo precursor les confiere características comunes, la diferenciación posterior confiere algunas particularidades por lo que trataremos por separado a los dos tipos celulares protagonistas en la función de bombeo.

a)    Tejido especializado de conducción.

El tejido especializado de conducción (que bien podría llamarse de excitación-conducción) se encarga de originar y conducir el estímulo eléctrico que desencadena la contracción del músculo cardíaco. Los componentes de esta red eléctrica son:

1.     Nodo sinusal (NS): situado en la parte alta de la aurícula derecha, cerca de la desembocadura de la vena cava superior. Es el lugar donde normalmente se genera el estímulo eléctrico y, por ello, también es conocido como marcapasos fisiológico.

2.     Fascículos internodales: vías preferenciales que conectan al nodo sinusal con el nodo AV.

3.     Nodo aurículoventricular (NAV): situado en la parte baja del tabique interauricular. Entre sus funciones está la de retrasar el estímulo eléctrico antes de pasar a los ventrículos; de este modo, da tiempo a que las aurículas se vacíen completamente en los ventrículos y que estos se llenen antes la sístole ventricular.

4.     Haz de His: conjunto de fibras que penetran en el ventrículo y que, tras un corto trayecto, se dividen en dos ramas principales.

5.     Rama izquierda y derecha del haz de His: se distribuyen por la superficie interna de los ventrículos correspondientes para transmitir el estímulo de forma simultánea a ambos ventrículos.

6.     Fibras de Purkinje: constituyen las ramificaciones terminales que penetran en la superficie endocárdica de los ventrículos.

¿Qué propiedades tiene este tejido especializado?

Además de la importancia de la sincronía aurículoventricular, para lograr un bombeo eficiente y así optimizar el gasto cardíaco, la contracción de los ventrículos también debe realizarse de un modo organizado (sincronía interventricular). Esto es posible gracias a la distribución de las ramas izquierda y derecha del haz de His.

RECUERDA

El vaciado auricular previo a la contracción ventricular supone entre un 5 y un 15% del gasto cardíaco, por lo que mantener la sincronía aurículoventricular debería ser una prioridad cuando se implanta un marcapasos.

Otra propiedad del tejido especializado de conducción es el automatismo. Como se ve en la parte inferior de la imagen, algunas estructuras tienen la capacidad de activarse espontáneamente, sin necesidad de recibir un estímulo externo. Las estructuras más altas disponen de un automatismo mayor (nodo sinusal), de este modo se garantiza que la activación cardíaca se inicie por las aurículas y se continúe por los ventrículos.

Las estructuras con menor automatismo tienen una frecuencia de descarga menor, por lo que en condiciones normales no compiten con el nodo sinusal. Sin embargo, en situaciones en que se presente un problema con la generación o la transmisión del impulso (bradicardia sinusal extrema, pausas sinusales o bloqueos aurículoventriculares), pueden recurrir a su automatismo y funcionar como mecanismos de seguridad accesorios (latidos de escape; ritmos de escape).

El automatismo es el mecanismo fisiológico que garantiza el funcionamiento autónomo del corazón, además constituye un mecanismo de seguridad adicional en condiciones patológicas.

b)    Células musculares cardíacas.

¿Cuáles son sus características principales de las células cardíacas?

Para entender la fisiología cardíaca, también es importante conocer las peculiaridades de las células de trabajo.

Las células miocárdicas son cilíndricas y estriadas, pero, a diferencia del músculo esquelético, no están organizadas en fascículos con fibras paralelas, sino que se bifurcan formando una red tridimensional compleja.

La propiedad electrofisiológica principal de la célula muscular cardíaca es la excitabilidad, definida como la capacidad de generar un potencial de acción ante un estímulo determinado.

El estímulo debe tener una intensidad suficiente para desencadenar un potencial de acción, y lograr activar (despolarizar) la célula cardíaca.  Esa intensidad mínima de energía eficaz se denomina energía umbral.

Además, las células se unen entre sí por los discos intercalados, cuya membrana especializada permite el paso de estímulos eléctricos entre dos células que conecta (conductividad).

La estructura ramificada tridimensional de las fibras del músculo cardíaco, unido a las uniones entre ellas a través de los discos intercalados hace que el miocardio en su conjunto se comporte como una unidad contráctil (sincitio funcional), y permite que, una vez activada una célula, el estímulo eléctrico se extienda por toda la cámara ventricular.

A TENER EN CUENTA

La función principal de la célula muscular cardíaca es la contracción ante un estímulo determinado (excitabilidad), sin embargo, también tiene la capacidad de conducir estímulos eléctricos a las células contiguas gracias a los discos intercalados.

Otras propiedades electrofisiológicas.

La ultima propiedad electrofisiológica para garantizar una óptima función de bombeo cardíaco es el período refractario.

Fijémonos, tanto el músculo esquelético como el músculo liso pueden presentar una contracción mantenida (contracción voluntaria, espasmo), sin embargo, esta situación sería incompatible con el funcionamiento de la bomba cardíaca. Una sístole eficaz, requiere previamente una diástole que permita que la cámara cardíaca se llene de sangre.

El período refractario se define como el momento en el que la célula excitable no responde ante un estímulo y por lo tanto no genera un nuevo potencial de acción. Esta propiedad impide la tetanización del músculo cardíaco.

A modo de resumen, podemos quedarnos con la imagen de abajo:

Por tanto, las propiedades ELECTROFISIOLÓGICAS que regulan y optimizan el bombeo cardíaco son: excitabilidad, automatismo, conducción y período refractario. Es importante recordar esto, porque, como veremos a lo largo del texto son la base para entender las arritmias cardíacas y, por extensión las bases del funcionamiento del marcapasos.