las células cardíacas

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LAS CÉLULAS CARDÍACAS
LAS CÉLULAS CARDÍACAS
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cardiovascular, el corazón y aquí sus elementos celulares.
TODAS LAS CÉLULAS CARDÍACAS SON ORIGINALMENTE CÉLULAS MUSCULARES EXCITABLES
TIPOS CELULARES
En el corazón podemos encontrar dos tipos funcionales de poblaciones celulares: las células excito
conductoras y las células contráctiles.
PROPIEDADES Y CARACTERÍSTICAS FUNCIONALES DE LAS CÉLULAS EXCITO
CONDUCTORAS
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Animación 1. Células excito conductoras
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Las células excitoconductoras (CEC) tienen forma redondeada o
alargada. Poseen pocas proteínas contráctiles dispersas por su
protoplasma y carecen de sistema sarcotubular.
Han perdido la capacidad para contraerse y se han
especializado en crear Va (potenciales de acción) de forma
automática (células excitadoras o marcapasos) y conducirlos
(células conductoras) desde un punto a otro del corazón. Las
CEC se agrupan formando nódulos y haces.
En los nódulos sino-auricular o de Keith-Flack y atrio-ventricular
o de Aschow-Tawara predominan las células excitadoras y las
conductoras en el haz de His y sus ramas y en las fibras de
Purkinje.
TEMAS RELACIONADOS
• La bomba cardíaca
• Automátismo cardíaco
• EXCITABILIDAD O
BATMOTROPISMO
• CONDUCTIVIDAD O
DROMOTROPISMO
• CONTRACTILIDAD O
INOTROPISMO
• RELAJACIÓN O LUSITROPISMO
• Regulación cardiovascular
PROPIEDADES Y CARACTERÍSTICAS FUNCIONALES DE LAS CÉLULAS
CONTRÁCTILES
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Animación 2. Células contráctiles.
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Las células musculares del corazón o tejido miocárdico, presentan características estructurales de
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tejido muscular esquelético, ya que poseen estrías transversales como éstos, formadas por
filamentos contráctiles ordenados en sarcómeras o unidades contráctiles. Sin embargo, desde un
punto de vista funcional presentan características de músculo liso, ya que muestran un
comportamiento sincitial, al contraerse todo el tejido, de forma todo o nada cuando es activado por
un estímulo supraumbral, procedente de las células marcapasos y modulado por la inervación
externa. (Ver Animación 2)
Las células miocárdicas de aproximadamente 50 a 100 um de longitud y 14 a 20 um de diámetro se
disponen de forma más o menos paralela, conectándose entre sí por los extremos y laterales, lo que
permite zonas de baja resistencia eléctrica (gap-junctions), causantes de la rápida propagación de la
despolarización causada por el estímulo bioeléctrico. En los extremos celulares las membranas
citoplasmáticas de las dos células en continuidad, forman una serie de pliegues paralelos, que dan
gran cohesión a dicha continuidad. Estos pliegues se denominan discos intercalares y facilitan la
propagación de la fuerza de contracción. Estas dos estructuras son la causa del comportamiento
sincitial de este tejido muscular.
Las células cardíacas se unen entre sí conservando sus límites morfológicos pero comportándose
funcionalmente como una sola célula (sincitio funcional) gracias a la existencia de los discos
intercalares. En éstos se produce el anclaje mecánico y el acoplamiento eléctrico entre las células
cardíacas. Esto explica que el corazón cumpla la ley del todo o nada, es decir o se contrae o no se
contrae como si fuese una sola célula. La masa muscular auricular y la ventricular están separadas
por un anillo fibroso en el que se insertan las válvulas atrio-ventriculares, lo que individualiza y separa
el sincitio muscular auricular del ventricular. Las células excitoconductoras (CEC) que forman los
nódulos, haces y fibras están unidas entre sí por desmosomas en los que existen gap-junctions que
las acoplan eléctricamente. También están acopladas eléctricamente las células excitoconductoras
con las células contráctiles. La producción de un potencial de acción en una célula excito conductora
provoca la activación de las restantes células excito conductoras. El potencial de acción se conduce
de una a otra célula excito conductora y éstas activan a las células contráctiles (CC) que propagan el
potencial de acción a toda la masa muscular respondiendo con una única contracción.
Los discos intercalares son formaciones especializadas que sirven para unir las células contráctiles
próximas. Por su forma ramificada, una célula puede unirse con otras. En los discos intercalares, los
desmosomas son las zonas en donde se fijan las fibras de actina de la última sarcómera al sarcolema
y los sarcolemas de las células contiguas, anclando mecánicamente ambas células contráctiles e
impidiendo que al contraerse se separen. Esta organización determina que la contracción simultánea
de muchas células contráctiles se comporten como si de una sola célula mucho más larga se tratara,
disminuyendo considerablemente la distancia entre sus extremos. Este acortamiento acumulado
permite reducir el volumen de las aurículas y ventrículos durante la contracción. En los discos
intercalares existen también gap-junctions (canales proteicos que permiten el paso de iones y
corrientes iónicas entre células contiguas, canales intercelulares), acoplando eléctricamente a las
células contráctiles. Un Va (potencial de acción) que se conduce por el sarcolema de una célula
contráctil despolariza a la célula contráctil próxima por el movimiento iónico que se produce por el
canal intercelular. Esta segunda célula, cuando alcance el potencial umbral, descargará un potencial
de acción que conducirá a lo largo de su propia membrana hasta llegar a la célula próxima. Todas las
células contráctiles están acopladas eléctricamente, la activación de una de ellas activará a todas las
demás.
Cada célula miocárdica contiene en su interior miofibrillas (responsables de la función contráctil) y
mitocondrias (responsables de la producción de energía) (cuyo conjunto supone el 85% del contenido
intracelular). Las miofibrillas son estriadas, al presentar bandas claras o bandas I (por su isotropía) y
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bandas oscuras o bandas A (por su anisotropía). Cada banda I está dividida en su mitad por un línea
Z, y la región entre dos líneas Z se denomina sarcómera (unidad contráctil del músculo). El
acortamiento de la sarcómera por deslizamiento activo entre los filamentos de actina y miosina,
determina la contracción de la fibra muscular.
Cada célula miocárdica está rodeada por una membrana exterior formada por la propia membrana
citoplasmática en aposición con la membrana basal, conjunto denominado sarcolema. Este sarcolema
se invagina perpendicularmente, atravesando la célula a la altura de las líneas Z de la sarcómera,
formando una red de túbulos transversos denominados túbulos T. El diámetro de estos túbulos es de
aproximadamente 100 a 1000 Å y su luz es continua con el espacio extracelular. Junto a este sistema
tubular, se encuentra el retículo sarcoplásmico, sistema intracelular de túbulos, profusamente
conectados y dispuestos paralelamente a las sarcómeras, con la particularidad de que a la altura de
las líneas Z, forman unas cisternas en estrecho contacto con los túbulos transversos, creándose zonas
de baja resistencia eléctrica. Este conjunto formado por las cisternas y un túbulo, en medio de las
líneas Z se denomina díada (en vez de en las uniones A-I del músculo esquelético). El túbulo está
encargado de la rápida propagación del potencial de acción generado en la membrana citoplasmática
de la fibra, mientras que el retículo sarcoplásmico está relacionado con los movimientos de calcio y el
metabolismo muscular.
RESUMEN:
●
●
●
Híbrido entre el músculo esquelético y el músculo liso.
Discos intercalares y uniones de baja resistencia eléctrica: Acople mecánico y eléctrico. (Apariencia
funcional sincitial)
Sistema tubular se presenta paralelo a las líneas Z y se encarga de la rápida propagación del
potencial de acción (túbulos) y movimientos necesarios de calcio (cisternas del retículo
sarcoplásmico).
POTENCIAL DE ACCIÓN EN CÉLULAS CONDUCTORAS Y CONTRÁCTILES
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Animación 3. Características del potencial de acción en células contráctiles y células excito conductoras.
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Tanto las células contráctiles como las conductoras (ver Animación 3), cuando son excitadas con
estímulos supraumbrales, sus membranas se despolarizan y generan un potencial de acción, llegando
a invertirse su potencial hasta alcanzar unos +20 mV. El potencial de acción, denominado potencial
de acción rápido, muestra cinco fases características. Una fase 0 o de despolarización rápida, donde
se invierte el potencial, seguida de una fase rápida (fase 1) de repolarización parcial. A continuación
le sigue una fase meseta o fase 2 de unos 0,2 s, para dejar paso a una fase de repolarización o fase 3
que lleva el potencial a su valor de reposo o fase 4.
En las células automáticas o marcapasos, la morfología del potencial de acción, denominado
potencial de acción lento, generado como respuesta a una estimulación supraumbral es diferente,
mostrando una fase menos, es decir cuatro fases: 0, 2, 3 y 4.
Además de estas diferencias en las fases, se pueden observar otras diferencias importantes como
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son: las diferencias en el valor del potencial de reposo; en la amplitud del potencial alcanzado y en la
inversión del mismo. Todo ello se debe a las diferentes características y tipos de conductancias que
poseen estas poblaciones celulares.
BASES IÓNICAS DEL POTENCIAL DE MEMBRANA DE LAS CÉLULAS
MARCAPASOS
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Animación 3. Bases iónicas del potencial de acción lento.
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La relación entre las conductancias de Na+ y de K+ explican el bajo valor de la máxima
despolarización diastólica. Una alta conductancia al Na+ y una baja conductancia al K+ determinan
que el Vm se sitúe más próximo al potencial de equilibrio al Na+ que en el caso de las células no
automáticas. La elevada permeabilidad al Na+ se debe a la existencia de canales catiónicos no
selectivos por donde pasa el Na+ que poseen las células automáticas, y que permiten en reposo la
existencia de una corriente de entrada de sodio (If). La baja permeabilidad a K+ se debe a la falta de
canales de K+, IK1, que alejan el Vm del potencial de equilibrio al K+.
Cambios progresivos en la conductancia a Ca2+, Na+, y la falta de conductancias al K+ producen la
inestabilidad del Vm en reposo. Las células automáticas durante la fase de reposo expresan unas
corrientes crecientes de entrada de Na+ (I Na+) a través de canales catiónicos no selectivos (If) y de
Ca2+ ( I Ca2+) a través de canales de Ca2+ voltaje-dependientes. Esta despolarización progresiva que
hace inestable el Vm no está frenada por una posible salida de K+, pues el único canal de K+ que
poseen estas células, el IK, está en este período cerrado. Este proceso de despolarización continua
hasta que se alcanza el umbral para desencadenar el Va.
Solo conductancias de Ca2+ participan en la fase de despolarización del Va de las células automáticas.
Las células automáticas no tienen corrientes de Na+ (I Na+)durante la fase de despolarización porque
carecen de canales de Na+ voltaje-dependientes. Esta fase es lenta porque estos canales tienen una
cinética de apertura lenta. La despolarización generada por la entrada de calcio, activa los canales de
potasio Ik responsables de que la membrana se repolarice lentamente.
BASES IÓNICAS DE LOS POTENCIALES RÁPIDOS
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Animación 5. Bases iónicas del potencial de acción rápido.
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Potencial de membrana en reposo estable con un valor próximo al potencial de equilibrio del K+ (unos
-90 mV).
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Potencial de acción de unos 300 ms de duración en el que se reconocen cuatro fases que se muestran
en la Animación 5.
A valores del potencial umbral se abren las compuertas de activación en las conductancias de Na+
que permiten el paso rápido de sodio que despolariza la célula, lo cual es un estímulo para que se
abran más compuertas de activación, por lo que el proceso se convierte en regenerativo. Este
proceso determina una gran entrada de sodio con lo que el potencial de membrana se acerca al
potencial de equilibrio para dicho ión (+42 mV). Cuando se alcanzan valores muy bajos de potencial,
potenciales de inversión o cercanos, se activan las compuertas de inactivación, por lo que cesa la
entrada de sodio, este hecho es el que determina que el potencial de membrana no iguale al
potencial de equilibrio para el sodio, dado que la inactivación se produce antes de alcanzarlo. Este
proceso de inactivación es más lento que el de activación. La despolarización alcanzada activa a las
corrientes ITo de potasio lo que supone una pequeña repolarización que supone la fase 1 y la
inactivación de las corrientes de sodio. Así mismo se activan las corrientes ICa de calcio que
determinan la fase 2 o de meseta, con entrada de calcio necesario para la contracción muscular. La
inactivación de estas corrientes de calcio coinciden con la activación de las corrientes IK de potasio y
comienzo de la fase 3 de repolarización que al final activa a las corrientes IK1 de potasio responsables
de la fase 4.
Cuando a estas células se las trata con tetrodotoxina (bloqueante de canales rápidos de Na+) se
convierten en células con potenciales de acción lentos.
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