PROPAGACIÓN DEL IMPULSO CARDÍACO (segunda parte)

Propagación anisotrópica del impulso cardíaco

En la célula cardíaca la velocidad de conducción y el margen de seguridad para la propagación dependen no sólo de las propiedades activas y pasivas de la membrana, sino también de la geometría celular. El músculo cardíaco es anisotrópico, es decir, sus propiedades biofísicas y anatómicas varían según la dirección de sus fibras. De hecho, en condiciones en las que las propiedades activas de la membrana permanecen estables, la conducción en dirección paralela a la orientación de la fibra (longitudinal) es al menos 3-5 veces más rápida que en sentido perpendicular al eje de la célula cardíaca. Paradójicamente, en sentido longitudinal la rápida velocidad de conducción se asocia a un menor margen de seguridad de propagación, mientras que en sentido transversal, aunque la velocidad de conducción es lenta, el margen de seguridad para la propagación es mayor que en sentido longitudinal. Por tanto, y aunque la velocidad de conducción es más rápida en sentido longitudinal, al ser el factor de seguridad menor es posible observar que la conducción disminuye y se bloquea en sentido longitudinal, mientras que persiste en sentido transversal, en el que el margen de seguridad es mayor. La menor velocidad de conducción en sentido transversal ha sido explicada con base en una distribución anisotrópica de las uniones estrechas, de tal forma que en sentido longitudinal su número es mayor y su distribución homogénea, lo que permite un mayor acoplamiento entre dos células vecinas y una propagación continua del impulso cardíaco. En sentido transversal el número de uniones estrechas es más escaso y su distribución desigual, lo que conduce a un acoplamiento intercelular discontinuo.

Control vegetativo de la función cardíaca

 En el adulto normal, la frecuencia cardíaca en reposo es de unos 60-75 latidos/min, si bien este valor es más elevado en el feto (140-160 latidos/min) y en los niños y disminuye hasta los 40-45 latidos/min en deportistas muy entrenados. Aunque la iniciación del impulso cardíaco es miógena y se mantiene tras colocar el corazón en una solucion- 458 F I S I O L O G Í A D E L S I S T E M A C A R D I OVA S C U L A R.   Representación esquemática de la propagación del potencial de acción. En la parte superior se representa la propagación del potencial de acción y en la inferior los circuitos de corriente responsables de la misma. Las flechas indican la dirección del flujo de corriente y los puntos negros las uniones estrechas entre cada una de las células. ción fisiológica, el tono vegetativo ejerce una importante modulación tanto de la frecuencia como de la contractilidad cardíacas. La actividad automática del nodo SA está bajo control vegetativo, y en condiciones fisiológicas predomina el tono parasimpático-vagal. Control simpático. Los nervios simpáticos cardíacos se originan en los segmentos torácicos superiores (T1-T6) y en los dos últimos segmentos cervicales de la médula espinal, atraviesan los ganglios paravertebrales de la cadena simpática torácica y hacen sinapsis con neuronas posganglionares, fundamentalmente en los ganglios cervical medio y estrellado. Las fibras posganglionares simpáticas que de ellos parten se unen a las fibras parasimpáticas para formar el plexo cardíaco y se distribuyen de forma homogénea por todo el corazón. La noradrenalina liberada por estos nervios, así como la adrenalina circulante liberada desde la médula adrenal, estimula los receptores 1-adrenérgicos cardíacos, lo que se traduce en un aumento de la ICa e If , produciendo: 

1) un aumento de la inclinación de la fase 4 y de la frecuencia de disparo del nodo SA y de los marcapasos ectópicos, 

2) un incremento de la contractilidad y de la velocidad de relajación,

 3) un aumento de la excitabilidad y velocidad de conducción intracardíaca, y 

4) un acortamiento del período refractario y un aumento de la velocidad de conducción a través del nodo AV, facilitando el paso de los impulsos de la aurícula al ventrículo. 

Casi todas estas acciones son consecuencia del aumento de la ICa que las catecolaminas producen y pueden inhibirse tras la administración de antagonistas de los receptores -adrenérgicos. En situaciones en las que aumenta el tono simpático (estrés, ansiedad) la frecuencia cardíaca puede acelerarse hasta los 100 latidos/min, mientras que durante el ejercicio físico intenso puede alcanzar los 180 latidos/min. Control parasimpático. Las fibras parasimpáticas preganglionares cardíacas se originan en el núcleo dorsal del vago del bulbo raquídeo, viajan con el nervio vago y hacen sinapsis con las células ganglionares cardíacas que se localizan en la grasa epicárdica cerca de los nodos SA y AV. Las fibras posganglionares se localizan en la superficie epicárdica o en las paredes de la aurícula. Las fibras preganglionares del vago derecho inervan fundamentalmente la aurícula derecha y el nodo SA, mientras que las del vago izquierdo inervan el nodo AV; la inervación parasimpática de los ventrículos es escasa y su función no es bien conocida. La acetilcolina liberada desde los terminales nerviosos vagales estimula los receptores muscarínicos M2 localizados en la membrana de las células cardíacas y activa una corriente de salida de K+ [IK(Ach)] que hiperpolariza el Em y desplaza el potencial umbral hacia valores menos negativos; además, la acetilcolina inhibe la ICa, en particular, cuando esta corriente ha sido previamente activada por la estimulación simpática. Estas acciones explican por qué la acetilcolina: 1) hiperpolariza el potencial diastólico máximo y aplana la inclinación de la fase 4 en las células del nodo SA y de los marcapasos ectópicos supraventriculares, reduciendo su frecuencia de disparo. Tras la sección de ambos nervios vagos o la administración de atropina (fármaco que bloquea las acciones cardíacas de la acetilcolina), la frecuencia sinusal aumenta hasta 100 latidos/min, lo que indica que en reposo el nervio vago ejerce una acción inhibitoria sobre el nodo sinoauricular disminuyendo la frecuencia cardíaca. Igualmente, durante el sueño aumenta el tono vagal y la frecuencia cardíaca disminuye en unos 10-20 latidos/min. 2) Reduce la contractilidad auricular (muy poco la ventricular), 3) acorta la duración del potencial de acción y del período refractario de las fibras auriculares, y 4) prolonga el período refractario y disminuye la velocidad de conducción a través del nodo AV, facilitando la aparición de bloqueos de la conducción a este nivel. A diferencia de la estimulación simpática, cuyas acciones aparecen y desaparecen lentamente, las acciones de la acetilcolina aparecen de forma casi inmediata (latencia < 100 ms) y desaparecen muy rápidamente, ya que es hidrolizada casi de forma instantánea por la acetilcolinesterasa. Estas características explican porqué el tono parasimpático puede ejercer un control latido-a-latido de la frecuencia y de la conducción AV cardíacas. Control cerebral. Diversos núcleos talámicos e hipotalámicos (anteriores), así como la corteza cerebral (los lóbulos central y temporal, la corteza motora, promotora y orbitaria o la circunvolución del cíngulo) modifican la contractilidad y la frecuencia cardíacas, y reproducen las respuestas observadas durante el ejercicio físico o las fluctuaciones de la temperatura ambiente. Control reflejo de la frecuencia cardíaca. La frecuencia cardíaca puede modificarse por vía refleja en respuesta a cambios en la presión arterial, de las presiones intracardíacas o de la respiración. Los cambios agudos de la presión arterial modifican la actividad de los barorreceptores localizados en los senos carotídeos y el cayado aórtico, y producen cambios en la actividad simpática y vagal cardíaca que alteran la frecuencia cardíaca. Así, un aumento brusco de la presión arterial distiende y activa los barorreceptores que estimulan los centros cardioinhibidores, produciendo una reducción de la frecuencia y contractilidad cardíacas a través de un aumento del tono vagal y una inhibición del tono simpático; lo contrario sucede cuando la presión arterial disminuye. En 1915, Francis Bainbridge demostró que la infusión de sangre o de solución salina aumentaba las presiones venosa y de la aurícula derecha y la frecuencia cardíaca, incluso aunque la presión arterial no se modificara. Esta respuesta está mediada a través de la estimulación de receptores auriculares localizados alrededor de las desembocaduras de las venas cavas y pulmonares. Los impulsos aferentes se transmiten a través del vago hacia el centro cardioacelerador, lo que se traduce en un aumento del tono simpático que incrementa la frecuencia y contractilidad cardíacas y reduce la presión intraauricular. También se han descrito receptores en el endocardio ventricular, cuya estimulación reduce la frecuencia cardíaca y las resistencias vasculares periféricas. La frecuencia cardíaca oscila rítmicamente con la frecuencia respiratoria, de tal forma que aumenta durante la P ROPIEDADES ELÉCTRICAS DEL CORAZÓN 459 inspiración y disminuye durante la espiración. Estos cambios se asocian a un aumento del tono simpático y una inhibición del tono vagal durante la inspiración y a un aumento del tono vagal durante la espiración. Además, durante la inspiración la distensión de los pulmones estimula receptores pulmonares sensibles al estiramiento que aumentan por vía refleja la frecuencia cardíaca; por otro lado, disminuye la presión intratorácica y aumenta el retorno venoso a la aurícula derecha que se distiende, activando el reflejo de Bainbridge. Otros factores. La tiroxina, hormona liberada por la glándula tiroides, aumenta la frecuencia cardíaca y facilita las acciones cardíacas de las catecolaminas. Las alteraciones electrolíticas también pueden modificar la frecuencia cardíaca. Así, la hipopotasemia y la hipercalcemia aceleran la frecuencia cardíaca. El aumento del metabolismo (ejercicio físico) y de la temperatura corporal (fiebre) también aceleran la frecuencia cardíaca, mientras que el frío ejerce el efecto contrario. La frecuencia cardíaca también aumenta en presencia de ciertos fármacos (digoxina, agonistas -adrenérgicos, inhibidores de fosfodiesterasa 3) y en pacientes con insuficiencia cardíaca.

Alteraciones del automatismo normal

En condiciones fisiológicas, la frecuencia cardíaca es de 60-75 latidos/minuto, considerándose como taquicardia la frecuencia cardíaca superior a los 100 latidos/min y como bradicardia la inferior a 50 latidos/min. Dos son los mecanismos involucrados en la iniciación y/o mantenimiento de los trastornos del ritmo cardíaco: 

1) alteraciones en el lugar de formación del impulso cardíaco (alteraciones del automatismo) y/o

 2) alteraciones en la secuencia de activación del miocardio (alteraciones de la conducción o reentrada). Existen circunstancias en las que el marcapasos cardí- aco es un tejido distinto del nodo SA. Ello sucede cuando la frecuencia del nodo SA disminuye de forma importante (p. ej., en la enfermedad del nodo SA) o cuando los impulsos que de él parten se bloquean y no alcanzan el nodo AV o el sistema de His-Purkinje (bloqueo AV). En todas estas circunstancias desaparece el fenómeno de supresión por sobreestimulación que el nodo SA ejerce sobre los marcapasos subsidiarios, y aparecen los “latidos o ritmos de escape” nodales o idioventriculares, según que el latido se origine en el nodo AV o en el sistema de His-Purkinje, respectivamente. El aumento del tono vagal que aparece en pacientes con infarto de miocardio posterior deprime los nodos SA y AV, aumentando la incidencia de bradicardia y de bloqueo AV, efectos que a su vez facilitan la aparición de ritmos ventriculares automáticos. Cuando se suprime de forma brusca la actividad del nodo SA se desenmascaran los marcapasos ectópicos, pero es preciso que transcurran 5-30 s para que disparen de forma rítmica a una frecuencia inferior a la del nodo SA. Durante este período de tiempo los ventrículos no bombean sangre, por lo que el flujo cerebral disminuye de forma súbita y el enfermo pierde el conocimiento; a este cuadro se le denomina síndrome de Stokes-Adams. Otras veces lo que sucede es que la frecuencia de disparo de los marcapasos ectópicos supera la del nodo SA, por lo que aquellos pasan a actuar como marcapasos cardíacos. Ello sucede cuando aumenta el tono simpático (p. ej., en situaciones de estrés, ansiedad, miedo, feocromocitoma), tras la administración de fármacos cardioactivos (digoxina, inhibidores de las fosfodiesterasas), en presencia de alteraciones electrolíticas (hipopotasemia, hipercalcemia), en pacientes con cardiopatía isquémica, o tras la distensión de la pared cardíaca, hecho que tiene lugar en enfermos con insuficiencia cardíaca o con dilatación ventricular postinfarto de miocardio. 

Automatismo anormal

Todas las células cardíacas, incluidas las musculares auriculares y ventriculares, pueden generar actividad automática (automatismo anormal) cuando son despolarizadas hasta un Em comprendido entre –60 y –50 mV. A este nivel de potencial de membrana la INa se encuentra inactivada, por lo que la fase 0 de despolarización de estos potenciales de acción automáticos es debida a la activación de la ICa. La frecuencia de disparo de estos focos automá- ticos va a ser acentuada por todos aquellos fármacos que incrementan esta corriente iónica (p. ej., catecolaminas, metilxantinas) o por procesos patológicos (miocardiopatí- as, fibrosis, cardiopatía isquémica) que despolarizan el potencial de membrana, mientras que pueden suprimirse por los fármacos que bloquean la ICa (verapamilo, diltiazem, dihidropiridinas) y los antagonistas -adrenérgicos.

Actividad desencadenada

Otra forma de automatismo patológico se asocia a la aparición de despolarizaciones. que aparecen durante la fase 3 del potencial de acción, antes de que la célula se repolarice pospotenciales precoces) o durante la fase 4, una vez que la célula se ha repolarizado (pospotenciales tardíos). Si estas despolarizaciones alcanzan el potencial umbral podrán generar uno o más potenciales de acción propagados. Los pospotenciales precoces aparecen en presencia de bradicardia, hipopotasemia o cuando se prolonga excesivamente la duración del potencial de acción cardíaco (el intervalo QT del ECG), y son responsables de la aparición de taquicardias polimórficas ventriculares denominadas torsades de pointes. Estos pospotenciales son debidos a la activación de la ICa y se suprimen por acción de los bloqueantes de esta corriente iónica o los bloqueantes de los receptores -adrenérgicos, acortando la duración del potencial de acción, acelerando la frecuencia cardíaca con un marcapasos o administrando sales de Mg2+. Los pospotenciales tardíos aparecen cuando aumenta la frecuencia cardíaca o la concentración de 460 F I S I O L O G Í A D E L S I S T E M A C A R D I OVA S C U L A R Ca2+ intracelular (p. ej., intoxicación digitálica, catecolaminas, hipercalcemia, cardiopatía isquémica) y se atribuyen a la activación de una corriente transitoria de entrada posiblemente de Na+-Ca2+. Estos pospotenciales se suprimen por acción de fármacos antiarrítmicos que bloquean la INa (desplazan el potencial umbral a valores menos negativos, impidiendo que la despolarización alcance el potencial umbral), o mediante maniobras vagales. 

Alteraciones en la conducción: 

reentrada En condiciones normales, un impulso generado en el nodo SA muere tras la activación secuencial de las aurículas y los ventrículos, ya que queda rodeado por células que acaba de excitar y que se encuentran en fase de período refractario absoluto. La reentrada implica que un impulso no muere tras la activación completa del corazón, sino que persiste y es capaz de reexcitar dos o más veces al miocardio. Para que se pueda producir la reentrada del impulso éste debe conducirse lentamente alrededor de un obstáculo que no se excita y que puede ser anatómico o funcional. La conducción lenta permitirá que el impulso alcance el punto donde se inició su circulación cuando éste ya haya recuperado la excitabilidad. Así pues, para que exista reentrada es preciso que el tiempo que el impulso tarda en recorrer la vía exceda la duración del PR más largo del circuito. Por tanto, cualquier factor o fármaco que acorte la duración del período refractario (hipoxia, hiperpotasemia, catecolaminas, acetilcolina) y/o deprima la velocidad de conducción intracardíaca facilitará la aparición de arritmias por reentrada. La existencia de áreas de conducción lenta (nodo AV, tejidos isquémicos parcialmente despolarizados) que presentan un bajo margen de seguridad facilita la aparición de bloqueos en la propagación del impulso y crean las condiciones óptimas para la aparición de reentrada. Igualmente, las respuestas prematuras (extrasístoles) inducidas durante la fase 3 del potencial de acción cardíaco, al aparecer a niveles menos negativos de potencial de membrana, presentan una velocidad de conducción más lenta que también facilita la aparición de arritmias por reentrada. La reentrada parece ser el mecanismo responsable de la mayoría de las taquiarritmias (taquicardia, aleteo y fibrilación) humanas. La frecuencia auricular es inferior a 200 latidos/min en la taquicardia supraventricular, de 200-300 latidos/min en el aleteo y superior a esta cifra en la fibrilación auricular. Por el contrario, en el ventrículo la taquicardia implica la presencia de más de 6 latidos consecutivos de origen ventricular; la frecuencia de esta arritmia es muy variable, y pueda oscilar entre 140 y 180 latidos/min. Cuando se produce una completa desorganización de la actividad eléctrica ventricular hablamos de fibrilación. Durante la taquicardia o la fibrilación ventricular, la contracción de ambos ventrículos es asincrónica e irregular, produciéndose una marcada reducción del volumen minuto, lo que en el caso de la fibrilación ventricular puede conducir a la muerte del paciente en unos pocos segundos (muerte súbita). El tratamiento de este cuadro exige la cardioversión eléctrica del corazón, es decir, la aplicación de una descarga eléctrica de corriente continua a través de la pared torácica (10-200 W/s), que active todas las fibras cardíacas simultáneamente, volviéndolas refractarias. En estas condiciones, cesa toda estimulación cardíaca durante 3-4 s, al cabo de los cuales el nodo SA u otra estructura automática dirige el corazón.