FISIO CARDIO

Vista previa del material en texto

Cardio 1 
 
Electrofisiología: 
 
 
Vamos a hablar de dos flujos principalmente, en primer 
lugar, el difusivo generado por un gradiente quimico (por un 
gradiente de concentración); en segundo lugar vamos a 
hablar de un flujo eléctrico (corriente eléctrica) que es 
generado por un gradiente eléctrico que es una diferencia 
de potencial. La corriente eléctrica generada por la 
diferencia de potencial va a depender de una variable 
llamada conductancia, que es la inversa de la resistencia 
eléctrica de ese circuito. 
Potencial: 
Es una propiedad de un campo eléctrico que expresa la energía potencial eléctrica por unidad de carga. Se suele medir 
en MV o V. No se mide el potencial sino que se expresan términos relativos midiendo diferencia de potencial en dos 
puntos). 
Conducción: 
Una de las propiedades mas sobresalientes de la actividad cardiaca son sus propiedades eléctricas. El corazón es capaz 
de generar su propio ritmo cardiaco a través de la actividad eléctrica de las células automáticas (células de marcapaso), 
esta propiedad cardiaca se llama automatismo o cronotropismo. Esta actividad es regulada por el SNA a través del 
simpático y parasimpático. La generación de la actividad eléctrica cardiaca es completamente autónoma y propia de 
este órgano (el corazón). En condiciones normales la actividad eléctrica del corazón surge del nodulo sinusal y se 
transmite a la auricula derecha, de esta a la izquierda y al nodo auriculo ventricular. En condiciones normales este 
ultimo constituye la nica via de pasaje eléctrico entre aurículas y ventrículos. Pasando de ahí al haz de hiz y luego a 
purkinge y a toda la masa ventricular. 
Para activarse eléctricamente la masa ventricular ocurren sucesos moleculares que generan la actividad mecánica 
tardia (contracción). 
Las células automáticas del nodo sinusal generan una actividad eléctrica periódica con una precuencia de 60 a 100/10 
latidos por minutos. Si esto falla, otras células con estas características automáticas gobiernan el ritmo cardiaco (las 
células del nodo auriculoventricular) pero lo harian a una frecuencia menor entre 50 y 60 latidos por minuto. Si 
también fallan estas, distintas células ventricualares (las del haz de hiz o purkinge) gobernarían la actividad eléctrica 
del corazón pero a frecuencias aun mas bajas (40 a 50 latidos por minuto). 
En la siguiente figura vemos la diferencia de 
potencial transmembrana en función del 
tiempo. En condiciones normales la actividad 
eléctrica se inicia en el nodo sinusal y se va 
transmitiendo al resto de las células cardiacas 
de manera secuencial. Esto se hace a través 
de uniones especializadas entre las células 
cardiacas permitiendo que el corazón se 
comporte como una única unidad funcional 
eléctrica (sinsicio). Esta corriente eléctrica se 
transmite de una celula a otra a comienzo de 
cada una de estas actividades periódicas 
(fase 0), aca se activa una celula y comienza a 
transmitir el impulso eléctrico a la siguiente, 
de ahí la importancia de esta fase o ciclo 
eléctrico llamado potencial de acción. Cada uno de los distintos tipos celulares del corazón presenta una actividad 
eléctrica con un perfil temporal diferente a las demás. 
El potencial de acción surge de las distintas corrientes eléctricas de los iones que pasan a 
través de la membrana celular. Es un fenómeno protocolizado. Característico y propio de 
cada tipo celular. 
Las células con el primer patrón se llaman 
también fibras lentas (las del nodo sinusal), 
esto se debe a que en la fase 0 la activación 
de estas lentas es mas lenta que el de las 
células con el otro patrón, que por 
contraposición se llaman fibras rapidas (las 
del musculo ventricular). La fase 0 del 
potencial es muy importante porque es en 
esta fase que se activa la celula y es el paso 
limitante para la conducción del estimulo. 
Las fibras lentas no es que son lentas porque 
su potencial de acción dure mas que el de las rapidas, todo lo contrario, estas fibras lentas tienen un potencial de 
acción que dura menos que el de las fibras rapidas y esto se debe a fenómenos moleculares. Otra denominación que 
tienen las lentas es fibras cálcicas: son asi dado que el ion dominante en esta fase 0 es el calcio. De manera análoga, 
las fibras rapidas, también se llaman fibras sódicas: dado que el ion dominante en esta fase 0 es el sodio. 
Vamos a ver un sistema modelo de dos compartimentos 
separados por une membrana bilipidica parecida a la celular. 
En A vamos a ver una cierta concentración de iones K = CL. El 
K es un catión monovalente y el CL un anion monovalente 
(ambos tienen una sola carga positiva y negativa 
respectivamente) el compartimiento A tiene carga neta de 0. 
Del otro lado (B), no hay cargas eléctricas, por lo tanto, la carga 
neta también es 0 pero por motivos diferentes. Si medimos la 
diferencia de potencial a través de la membrana colocando un 
electrodo del lado intracelular y otro del lado extracelular, el 
valor que encontraríamos seria 0. 
Inicialmente existe un gradiente quimico para el K ya que 
existe una diferencia de concentración a ambos lados pero 
sin embargo entre estos dos compartimientos no existe 
flujo de K porque esta membrana no es permeable a este 
ion. Si colocáramos canales de K en membrana, hacemos 
que esta membrana sea permeable y haya flujo difusivo 
para el K. este flujo es un fenómeno aleatorio en el cual 
existe flujo de K del compartimiento A al B pero también 
del compartimiento B al A. Sin embargo por ser mayor la 
concentración en A, el flujo neto del K, será desde el A 
hacia el B. Ahora bien, este flujo de K no genera cambios 
apreciables en las concentraciones de los compartimientos ni tampoco de las cargas de los compartimientos A y B. 
Mantener cargas separadas en el espacio seria muy costoso energéticamente, requeriría mucha energía sostener un 
compartimiento con carga neta negativa al lado de uno con carga neta positiva. De aca sale el concepto de 
electroneutralidad: los compartimientos biológicos son eléctricamente neutros (carga eléctrica neta de 0). 
El flujo de K a través de la membrana plasmática si genera un campo eléctrico a través de la membrana (todo campo 
eléctrico tiene una propiedad característica que es la diferencia de potencial) esta diferencia puede medirse colocando 
electrodo de lado intracelular y de lado extracelular. Al medir la diferencia de potencial transmembrana desde el lado 
intracelular se detecta una diferencia de potencial negativa, esto indica que el campo eléctrico generado a través de 
la membrana bilipidica caracterizado por una diferencia de potencial transmembrana negativo del lado intracelular va 
a generar un gradiente eléctrico (y una corriente eléctrica) desde el compartimiento B al A, a favor de un gradiente 
eléctrico. 
Inicialmente el flujo por gradiente eléctrico es mucho menor que el flujo por gradiente quimico que fue establecido 
por la gran diferencia inicial de concentración de K entra ambos compartimientos. Esto determina que el flujo neto de 
K sea hacia el compartimiento extracelular a favor de un gradiente quimico. Si esta situación se mantuviera por mucho 
tiempo, este sistema podría evolucionar hacia un estado en el que este pequeño flujo iónico podría modificar las 
concentraciones intra y extracelulares disminuyendo el flujo por gradiente quimico, de manera palalela aumentaría el 
flujo por gradiente elctrico como consecuencia de la 
salida del K. De este modo la diferencia de magnitud 
entra ambos flujos que tienen sentidos opuestos iria 
disminuyendo. Como consecuencia el flujo neto de K 
hacia el exterior iria disminuyendo hasta que sea 0. Este 
estado se denomina equilibrio electroquímico, ya que en 
este estado los gradientes eléctricos y químicos son de 
igual magnitud y de sentido opuesto. Los estados de 
equilibrio son estados en los cuales los sistemas 
mantienen sus características estables enel tiempo sin 
requerir gastos de energía. 
Inicialmente cuando no había canales de K en la membrana la diferencia de potencial entre ambos compartimientos 
era 0. Al abrirse canales la mayor concentración de K del lado intracelular genero un flujo neto de K hacia el 
extracelular. Este flujo neto de cargas positivas que salen de la celula modifico la diferencia de potencial 
transmembrana registrado del lado intracelular volviéndose este cada vez mas negativo. A medida que se tiende a 
tiempos mayores la diferencia de potencial transmembrana del lado intracelular es cada vez mas negativa. En este 
contexto… hasta que valor desciende al diferencia de potencial transmembrana? -100mV y es el potencial del 
equilibrio del K (potencial nerst del K)= Ek+. 
Como llego calculando esos -100 mV? Nosotros sabemos que la diferencia de potencial transmembrana se mantiene 
estable porque el sistema esta en equilibrio, y si el sistema esta en equilibrio es porque la magnitud del gradiente 
eléctrico es igual a la magnitud del gradiente quimico y de signo opuesto. Esto condiciona que el flujo neto del K sea 
0, y que en consecuencia el flujo neto de cargas a través de la membrana sea 0 permitiendo que la diferencia de 
potencial transmembrana se mantenga estable en el tiempo. Y como el gradiente quimico depende de la diferencia 
de concentración en el espacio y esto es una condición inicial del sistema, y es una información conocida, este es un 
muy buen dato que nos data información sobre a que valor de diferencia de potencial transmembrana se alcanzara el 
equilibrio. A partir del gradiente quimico, calculado a partir de la diferencia de concentración del ion de interés en el 
espacio, podemos calcular cual será la diferencia de potencial o el gradiente electrico que podría equipararse a dicho 
gradiente quimico permitiendo el equilibrio electroquímico. 
 Eeq: potencial de equilibrio de ion cualquiera. 
 Co: concentración extracelular del ion en interés. 
 Ci: concentración intracelular del ion en interés. 
 El potencial de equilibrio de un ion en interés (diferencia 
de potencial transmembrana y que se mide en mv) puede 
calcularse a través de una constante (RT/ZF) por el lg 
natural de la relación entre la concentración extra e 
intracelular del ion. 
 R: constante universal de los gases. 
 T: temperatura. 
 Z: valencia del ion de interés (que el del K es +1) 
 F: constante de F utilizada en cálculos de electricidad. 
 Las unidades diferentes se van cancelando y solamente queda MV. 
 El sentido detrás de la ecuación de nerst es encontrar el 
valor de la diferencia de potencial transmembrana para el 
cual el gradiente eléctrico se equipara al gradiente quimico. 
Solo en dicha condición estaremos en equilibrio 
electroquímico (estado característico de un determinado 
ion), dado cierto gradiente de concentración (osea cierta 
relación entre la concentración extra e intracelular) y dada 
también cierta temperatura que es otra variable que puede variar. 
En este siguiente caso planteamos situacion para el ion Na, en la que la 
concentracion extracelular es similar a la de una celula comun donde 
tenemos la misma cantidad de iones de Na+ que de CL y por lo tanto el 
compartimiento extracelular es electricamente neutro. El intracelular 
arranca con 0 cargas, por lo tanto es tambien electricamente neutro. 
Arrancamos de situacion en la que la diferencia de potencial 
tramsnembrana es 0 al igual que para el K. Sabiendo que es mayor la 
concentracion extracelular de Na+ que la intracelular, sabemos que 
existira un gradiente quimico para el ingreso de Na+ a la celula. 
Necesitamos 
canales abiertos 
que permitan que halla una permeabilidad de la membrana al 
Na+ que no sea nula y para que este gradiente quimico pueda 
generar un flujo difusivo de Na+ hacia el compartimiento 
intracelular. Este ingreso de Na+ a la celula genera campo 
electrico cuya diferencia de potencial puede ser medida 
mediante electrodos. Esto forma un flujo a favor de un 
gradiente electrico hacia la salida de Na+ de la celula. Que 
signo tendra este registro? Positivo. 
Inicialmente vemos que el gradiente quimico es mayor que el electrico planteado para el Na+. Habiendo un flujo neto 
de Na+ hacia el ingreso, hacia el intracelular. Sin embargo estos dos gradientes opuestos se van a ir igualando y el flujo 
neto se reduce hasta alcanzar el 0. En este estado podemos afirmar que el gradiente electrico es de igual magnitud y 
de signo opuesto que el gradiente quimico estableciendose el equilibrio electroquimico. 
 
 
Si representamos graficamente la situacion, vemos que inicialmente cuando la membrana no era permeable la 
diferencia de potencial transmembrana era 0, pero al haber una 
permeabilidad no nula al Na+ por los canales se genera un flujo difusivo de 
Na+ que ingresa a la celula. Este flujo modifica la diferencia de potencial 
transmembrana volviendola cada vez mas positiva. Hasta donde llega? Hasta 
que se alcance al difernecia de potencial transmembrana para el cual el 
gradiente electrico se equipare al quimico. Este valor sera positivo. 
Aproximadamente en los +60Mv. Veamos esto en la ecuacion de nerst: 
 Como la concentracion extracelular es mayor que la intracelular, se 
hace el lg de un cociente que es mayor a 1 y por eso me da un lg +. 
Que pasaria si la membrana fuera permeable a ambos iones a la vez? 
Sabemos que el potencial de equilibrio del K+ es negativo y el del Na+ es positivo. Tenemos un esquema en donde la 
membrana solo es permeable al K+ que alcanzo una condicion de equilibrio electroquimico en la parte negativa (osea 
que hay un flujo de egreso de K+ a favor de gradiente quimico y un flujo de ingreso a favor de su gradiente electrico; 
el gradiente electroquimico esta en equilibrio). Que pasa con el flujo de Na+ cuando la diferencia de potencial es –
100Mv, hay un flujo difusivo a favor del gradiente quimico para el ingreso del Na+. A pesar que este ingreso genera un 
gradiente electrico para la salida de Na+ partimos de una situacion en la que ya habia una diferenecia de potencial 
transmembrana de -100Mv. Es decir que aca existe una diferencia de potencial tramsnembrana. Esto favorece el 
ingreso de Na+. Hay flujo por gradiente quimico y electrico hacia el ingreso de Na+, y por ende, electroquimico. 
Entonces estamos ante una situacion que: 
 El K esta en equilibrio electroquímico 
 El Na tiene un flujo neto de ingreso hacia la celula. 
Este flujo neto de cargas positivas de Na que ingresa va a ser que la diferencia de potencial sea menos negativo con el 
tiempo (llevándolo hacia el positivo). Cuando la diferencia de potencial transmembrana sea mas positiva disminuye el 
gradiente eléctrico del K haciendo que aparezca un flujo neto por gradiente electroquímico hacia el egreso de K de la 
celula. A que valor se va a estabilizar el sistema? 
 
Es lógico pensar que si la permeabilidad de la membrana del Na+ fuera igual que la del K+ el sistema se estabilizaría 
en un valor de diferencia de potencia transmembrana con una distancia exactamente igual a los potenciales de 
equilibrio de cada ion (un potencial de equilibrio entre -100 y +60) osea aprox, unos -20 Mv que es a mitad de camino. 
De ser asi, en este contexto… 
 Cual seria el gradiente quimico para el K? sabemos que el gradiente quimico puede expresarse en términos 
eléctricos por la ecuación de nerst, entonces esto nos va a dar un potencial del equilibrio del ion, es decir que 
bajo esta circunstancia el gradiente quimico del K es su potencial de equilbirio (-100mv). 
 Bajo esa circunstancia, cual es su gradiente eléctrico? Seria el valor de la diferencia de potencial 
transmembrana que es la que esta dada por el campo eléctrico transmembrana en esta condición, osea -20mv. 
 Y cual será el gradiente electroquímico del K? la diferencia entre los dos gradientes = 80mV. 
 Bajo esta circunstancia va a haber un flujo netode K hacia el exterior de la celula siguiendo el gradiente 
electroquímico. 
Vamos con el Na… 
 Bajo esta circunstancia cual seria el gradiente quimico? Nuevamente el potencial de equilibrio de Na es una 
manera de expresar en términos eléctricos su gradiente quimico, por lo tanto es +60mv. 
 Cual es el gradiente eléctrico para el Na? El valor de la diferencia de potencial transmembrana, osea -20mv. 
 Cual es el gradiente electroquimico para el Na? Nuevamente es la diferencia entre los dos gradientes 
(electirco – quimico) = -80mv. 
 En esta circunctancia va a haber un flujo neto de Na hacia el interior de la celula siguiendo el gradiente 
electroquímico. 
Este sistema se estabiliza en una condición, en la cual el gradiente electroquimico para el K y el Na tienen el mismo 
modulo (80mv), aca ambos iones tienen la misma permeabilidad. Si el sistema se estabiliza (si la diferencia de potencial