Teórico explicativo N° 3 : FISIOLOGIA CARDIACA Contenidos : Corazón de batracio como modelo experimental. Diferencia con corazón humano. Potenciales de acción y mecánica de la contracción del músculo cardiaco. Propiedades del corazón: excitabilidad, contracción, automatismo y conductibilidad. Efecto de los iones sobre el corazón. Fuente de calcio para la contracción.

ESTRUCTURA MORFOLOGICA Y FUNCIONAL Formado por dos bombas separadas. Aurícula Derecha : recibe sangre no oxigenada, procedente de todo el organismo, a través de las VCS y VCI. Aurícula Izquierda : recibe la sangre oxigenada procedente de la circulación pulmonar a través de las venas pulmonares . Ventrículo Derecho : expulsa sangre no oxigenada hacia los pulmones , por medio de la arteria pulmonar . Ventrículo Izquierdo : expulsa sangre oxigenada hacia todo el organismo, por medio de la arteria aorta .

ESTRUCTURA MORFOLOGICA Y FUNCIONAL PERICARDIO : envuelve al corazón completamente. Función : membrana protectora. ENDOCARDIO : Capa interna de endotelio delgado y tejido conectivo de revestimiento. MIOCARDIO : Musculo estriado especializado . Es la capa más gruesa del corazón, está constituido por tejido muscular cardiaco . Función : contracción, bombeo

Tres tipos de musculo cardiaco : Musculo auricular Musculo ventricular Fibras musculares especializadas - De excitación - De conducción

MUSCULO CARDIACO Características Tiene fibras musculares dispuestas en un retículo, de manera que se dividen, se combinan y se separan de nuevo ( sincitio) El músculo cardíaco es estriado ( igual que el esquelético) , con filamentos de actina y miosina ( casi idénticos al esquelético) Las fibras musculares son formadas por muchas células individuales unidas entre si .

Continuación : Discos intercalares : zonas oscuras que atraviesan las fibras musculares . En cada disco intercalar , las membranas se fusionan formando uniones comunicantes permeables. Uniones en hendidura, comunicantes o uniones gap: pequeños canales que permiten el paso rapido de los impulsos electricos ( despolarización de una celula a otra ).

El miocardio como “sincitio” Discos intercalares-Gap junctions Naturaleza “sincitial”, entrelazada del músculo cardiaco

TIPOS DE MÚSCULO A - SINCITIO VENTRICULAR Y AURICULAR: contráctiles, representan el 99% de los cardiocitos. Entre uno y otro existe un tejido fibroso que rodea los anillos valvulares, dos sincitios funcionales independientes, permite que las aurículas se contraigan antes que ocurra la contracción ventricular.

B - SISTEMA ESPECIALIZADO PARA LA EXITACIÓN y CONDUCCIÓN DEL IMPULSO: autoexitables, representan el 1 % de los cardiocitos. Genera impulsos de manera rítmica produciendo la contracción periódica del músculo cardíaco. Conducción de los impulsos a todo el miocardio.

Conceptos asociados a los PA cardiacos : El potencial de membrana de las células cardiacas está determinado por las conductancias (o permeabilidades) relativas a los iones y por los gradientes de concentración para los iones permeables .

Continuación : El potencial de membrana en reposo de las células cardiacas está determinado fundamentalmente por los iones potasio (K+). La conductancia al potasio en reposo es elevada y el potencial de membrana en reposo esta próximo al potencial de equilibrio del potasio. Como la conductancia al sodio (Na+) en reposo es baja , la contribución de dicho ión al potencial de membrana en reposo es nula .

Continuación : Los cambios en el potencial de membrana se deben al flujo de iones hacia el interior o el exterior de la célula. Para que este se produzca, la membrana celular debe ser permeable a dicho ion.

Continuación : La despolarización significa que el potencial de membrana se ha vuelto menos negativo y se produce cuando hay un movimiento neto de cargas positivas hacia el interior de las células, lo que se denomina corriente de entrada. La hiperpolarización significa que el potencial de membrana se ha vuelto mas negativo y se produce cuando hay movimiento neto de cargas positivas hacia el exterior de las células, lo que se denomina corriente de salida.

Continuación El potencial umbral es la diferencia de potencial a la que se produce una corriente neta de entrada ( es decir, la corriente hacia el interior supera a la corriente hacia el exterior). En el potencial umbral, la despolarización se autosustenta y da lugar a la fase de ascenso del PA.

POTENCIALES DE ACCIÓN EN EL MIOCARDIO

POTENCIAL DE ACCION DE RESPUESTA RAPIDA Aurículas Ventrículos Tractos especializados y algunas partes del sistema de conducción

POTENCIALES DE REPOSO A - POTENCIAL DE REPOSO (ER) - PA RESPUESTA RÁPIDA ER más negativos: -85, -90 mV (≈ músculo esquelético). - Relativamente constantes. 18

Potencial de difusión originado por la difusión de K+ (50-100 veces más permeable), contrabalanceada por la difusión de Na+ (ligeramente permeable) más la contribución adicional de la bomba Na-K. ↑[K+]LEC (↓magnitud ER) →DESPOLARIZACIÓN ↓[K+]LEC (↑magnitud ER) →HIPERPOLARIZACIÓN

POTENCIALES DE REPOSO B - POTENCIAL DE REPOSO (ER) - PA RESPUESTA LENTA. ER menos negativos: -55, -60 mV. Inestables: DESPOLARIZACIÓN DIASTÓLICA ESPONTANEA. 20

Potencial de difusión originado por ↓ gradual difusión de K+ y ↑ relativo difusión de Na+. ↑ [Na]+ LEC ↑ Pendiente fase 4 (ER) → ↑ DESPOLARIZACIÓN. ↑ [ K ]+ LEC ↓ Pendiente fase 4 (ER) → ↓ DESPOLARIZACIÓN.

PA RESPUESTA RÁPIDA - Inicio rápido del PA > amplitud hasta +20,+40 mV. - Velocidad de conducción rápida (As y Vs), > velocidad (Sistema His - Purquinje). - FASE 0. Despolarización rápida: activación canales de Na+ rápidos. - FASE 1. Repolarización parcial: inactivación canales de Na+ rápidos. Activación tardía canales K+ (I to - corriente de salida transitoria) 22

FASE 2. Meseta o de despolarización prolongada (200 – 300 mseg.): activación canales Ca++/ Na + lentos con activación canales K (Ik - canales rectificadores tardíos, Ik1 - canales rectificadores de entrada, Ito). FASE 3. Repolarización final: activación canales de K+ (Ik , Ik1 , Ito). Inactivación canales de Ca++/ Na+ lentos. - FASE 4. Regreso al potencial de reposo: inactivación canales de K+ . Activación ATPasa Na-K. 23

PRINCIPALES CORRIENTES IONICAS Y CANALES QUE GENERAN LAS DISTINTAS FASES DEL POTENCIAL DE ACCION EN UNA CELULA CARDIACA

NSA NAV Unión AV Parte del haz de Hiz POTENCIAL DE ACCION DE RESPUESTA LENTA NSA NAV Unión AV Parte del haz de Hiz

PA RESPUESTA LENTA Inicio lento del PA < amplitud cercana a 0 mV. . Velocidad de conducción lenta con tendencia al bloqueo. - FASE 0. Despolarización lenta: activación canales Ca++/ Na+ lentos. . 26

PA RESPUESTA LENTA - FASE 1 . No existe FASE 2. Breve: activación canales Ca++/ Na+ lentos. Activación tardía canales K+ (Ik , Ik1). Amplitud cercana a 0 mV. FASE 3. Repolarización final: activación canales de K+ (Ik , Ik1). Inactivación canales de Ca++/ Na+ lentos. FASE 4. Regreso al potencial de reposo: inactivación canales de K+. Activación ATPasa Na-K. 27

PA CARDIACOS

Acoplamiento exitocontráctil Asocia los fenómenos eléctricos de membrana con la activación de la maquinaria contráctil del citoplasma .

BIOQUIMICA DE LA CONTRACCION- RELAJACION ACOPLAMIENTO EXITOCONTRACTIL Inicio –Propagación PA Activación canales de Ca ++ -DHPR (TúbulosT) Estimulación canales de Ca ++ - RyR2 (RS) Salida de Ca ++ cisternas RS [Ca]++LIC Unión a TnC Complejo actomiosina CONTRACCION

RELAJACION MUSCULAR Cesa PA Interrupción flujo Ca ++ al LIC a) Recaptación de Ca ++ : ATP asa Ca ++ ( SERCA 2)- Prot. Fosfolambam ( inhibidora) RS. b) Expulsión de Ca++ : Intercambiador Na+-Ca++ ( sarcolema) LEC. + ATPasa Ca++ ( sarcolema) LEC. a) b) : [ Ca]++ LIC Desprendimiento TnC RELAJACION

SISTEMA DE EXCITACIÓN ESPECIALIZADO Y DE CONDUCCION DEL CORAZON La generación y propagación de un potencial de acción cardiaco es posible por la existencia de un sistema especializado de excitación y conducción .

Sistema de conducción cardíaco Sistema de conducción cardíaco. NSA; nódulo sinoauricular; NAV: nódulo auriculoventricular; RI: rama izquierda del haz de His; RD: rama derecha del haz de His; A: hemirrama anterior izq.; P: hemirrama posterior izq.; P: fibras de Purkinje.

NODULO SINUSAL

MECANISMO DE RITMICIDAD DEL NODULO SINUSAL Ubicado en la pared superolateral de la aurícula izquierda donde desemboca la vena cava superior . Las fibras carecen de filamentos contráctiles. PMR : -50 - -60 mV. Permeables naturalmente a los iones Na + y Ca ++ . - Canales rápidos de Na + inactivados Músculo cardíaco - Canales lentos de Na+/Ca++ producen PA - Canales de K+ regreso potencial a su estado negativo PA del nódulo auricular se produce mas lentamente que el PA del musculo ventricular , y su regreso es mas lento .

GENERACION POTENCIAL DE ACCION AUTOEXCITACION HIPERPOLARIZACION GENERACION POTENCIAL DE ACCION RECUPERACION POTENCIAL DE ACCION

VIAS INTERNODULARES Fibras nódulo sinusal conectan con fibras musculares auriculares circundantes propagando potencial de acción por toda la masa muscular auricular y , finalmente , llega hasta el nódulo AV . más rápida - Banda interauricular ant. AI 1 m/s - Vías internodulares Nódulo Auriculoventriular Velocidad de conducción 0,3 m/s

NODULO AURICULO VENTRICULAR Localizado en la pared posterior de la aurícula derecha, detrás de la válvula tricúspide. En este lugar el estimulo se retrasa . Esto permite que las aurículas se contraigan antes que los ventrículos. Pocos gap junctions . PMR : -90 a -100 mV.

TRANSMISION RAPIDA EN EL SISTEMA DE PURKINJE VENTRICULAR Fibras de Purkinje nódulo AV a través del haz AV a los ventrículos . Conducción del impulso instantáneo por todo el resto del musculo ventricular . Características : Fibras grandes Transmiten potenciales de acción 6 veces mas rápido que las fibras del musculo ventricular . Aumento en la permeabilidad de las uniones en hendidura de los disco intercalares . Pocas miofibrillas , lo que significa que se contraen poco o nada durante la transmisión de los impulsos .

NODULO SINUSAL marcapasos del corazón ¿ Por qué? La frecuencia de descarga del nódulo sinusal es > que los demás  nódulo sinusal produce una nueva descarga antes que los demás alcancen su umbral de excitación . Nódulo AV  40 – 60 x min . Fibras de Purkinje  15 - 40 x min . Nódulo Sinusal  70 – 80 x min .

SISTEMA DE PURKINJE Impulso cardiaco Llega a todas las porciones de los ventrículos Breve tiempo primera fibra 0,03 a 0,06 segundos antes de la última .

Control del ritmo cardiaco y la conducción de impulsos por los nervios cardiacos Nervios simpáticos  en todas las regiones del corazón Corazón inervado por Nervios parasimpàticos  Nódulos SA y AV , músculos aurículas .

Estímulos de los nervios parasimpáticos libera acetilcolina terminaciones nerviosas - Reduce la frecuencia del ritmo del nódulo sinusal . - Reduce la excitabilidad de las fibras de la unión AV acetilcolina entre la musculatura auricular y el nódulo AV. - Retrasa la transmisión de los impulsos cardiacos hacia los ventrículos . Estimulo parasimpático

Aumenta la permeabilidad a los iones K+ Efectos vagales Aumenta la permeabilidad a los iones K+ HIPERPOLARIZACION Hiperpolarización reduce el potencial de membrana – 65 o -75 mV retraso frecuencia de ritmicidad . Hiperpolarización dificulta excitación de las fibras nodulares . Acetilcolina Nódulo sinusal Nódulo AV

Estímulos de los nervios simpáticos - Aumenta la frecuencia de descarga del nódulo sinusal . - Aumenta la velocidad de conducción. - Aumenta la fuerza de contracción de la musculatura cardiaca . Aumenta la actividad global del corazón Estimulación simpática

Se libera noradrenalina en las terminaciones Efectos simpáticos Se libera noradrenalina en las terminaciones nerviosas simpáticas . Aumenta permeabilidad Na + y Ca ++ Efecto contrario a los efectos parasimpáticos Estimulo simpático Estimulo simpático

PROPIEDADES DEL CORAZÓN 1- AUTOMATISMO (cronotropismo): capacidad de iniciar un latido cardíaco, ritmicidad (regularidad de dicha actividad). Marcapaso-NSA. 2- EXCITABILIDAD (batmotropismo): capacidad de variar ER en respuesta a un estímulo interno. Se pueden aplicar estímulos externos (mecánicos, eléctricos, químicos, térmicos). 3- CONDUCTIVIDAD (dromotropismo): capacidad de conducir el PA (uniones en hendidura). Sistema especializado para la excitación y conducción del impulso. 4- CONTRACTIBILIDAD (inotropismo): capacidad de asociar los fenómenos eléctricos de membrana con la activación de la maquinaria contráctil (acoplamiento éxito-contráctil). 47

Esquema del corazón de batracio DEMOSTRACIÓN PRÁCTICA EN CORAZÓN DE BATRACIOS Sv AD B A Bc Ta Esquema del corazón de batracio

Cardiograma de Engelmann EXCITABILIDAD sapo Cardiograma de Engelmann

EXCITABILIDAD Estímulos térmicos Estímulo Frecuencia cardíaca Calor  Frío 

EXCITABILIDAD Estímulos eléctricos (bobina de Harvard). 40 -40 -80 -120 A 2 3 PRA PRR Respuesta Rápida Respuesta Lenta B Tiempo (ms) PRA PRR 0 100 200 300 a b c d 0 100 200 300 Representación de los períodos refractarios absoluto (PRA) y relativo (PRR) en los potenciales de acción de respuesta rápida y de respuesta lenta del músculo cardíaco.

EXCITABILIDAD Estímulos humorales Estímulo Frecuencia cardíaca Acetilcolina  Adrenalina 

Na+ Efecto de la actividad autonómica (simpática y parasimpático) sobre la pendiente de despolarización diastólica espontánea (DDE). -A: -andrenérgico; Ach: acetilcolina.

AUTOMATISMO NSA NAV

AUTOMATISMO Y CONDUCTIBILIDAD 1 RA. 2 DA. 3 RA. Aurículas Ventrículo Seno venoso Ligaduras de Stannius

Primera ligadura de Stannius CONTRACTILIDAD Aurículas Ventrículo Seno venoso Primera ligadura de Stannius

Bibliografía 1. Guyton y Hall . Tratado de Fisiología médica . 12° Edición . 2011. 2. Berne y Levy . Fisiología . 6° Edición . 2009. 3. Best y Taylor . Bases fisiológicas de la práctica médica . 13° Edición . 2003