Fisiología Cardiaca: Potenciales de Acción, Volúmenes Pulmonares y Electrocardiograma

Potenciales de Acción Cardíacos

Fase 0: Despolarización Rápida

La fase 0 es la fase de despolarización rápida. La pendiente de la fase 0 representa la tasa máxima de despolarización de la célula y se conoce como dV/dtmax. Esta rápida despolarización se debe a la apertura de los canales rápidos de Na+, lo que genera un rápido incremento de la conductancia de la membrana para el Na+ (gNa+) y, por ello, una rápida entrada de iones Na+ (INa) hacia el interior celular. Simultáneamente, la gK+ disminuye. Estos dos cambios en la conductancia modifican el potencial de membrana, alejándose del potencial de equilibrio del potasio (-96 mV) y acercándose al potencial de equilibrio del sodio (+52 mV).

La habilidad de la célula para abrir los canales rápidos de Na+ durante la fase 0 está relacionada con el potencial de membrana en el momento de la excitación. Si el potencial de membrana está en su línea basal (alrededor de -85 mV), todos los canales rápidos de Na+ están cerrados, y la excitación los abrirá, causando una gran entrada de iones Na+. Sin embargo, si el potencial de membrana es menos negativo (como ocurre durante la hipoxia), algunos canales rápidos de Na+ estarán inactivos, insensibles a la apertura, causando una respuesta menor a la excitación de la membrana celular y una Vmax menor. Por esta razón, si el potencial de reposo de la membrana se vuelve demasiado positivo, la célula puede ser no excitable, y la conducción a través del corazón puede retrasarse, incrementando el riesgo de arritmias.

Fase 1: Repolarización Inicial

La fase 1 del potencial de acción tiene lugar con la inactivación de los canales rápidos de sodio. La corriente transitoria hacia el exterior que causa la pequeña repolarización (“notch”) del potencial de acción se debe al movimiento de los iones K+ y Cl-, dirigidos por las corrientes transient outward Ito1 e Ito2, respectivamente. La corriente Ito1 contribuye particularmente a la depresión de algunos potenciales de acción de los cardiomiocitos ventriculares.

Se ha sugerido que el movimiento de iones Cl- a través de la membrana durante la fase 1 es el resultado del cambio en el potencial de membrana, debido a la salida de los iones K+, y no es un factor que contribuya a la despolarización inicial (“notch”).

Fase 2: Meseta

La fase de “meseta” del potencial de acción cardíaco se mantiene por un equilibrio entre el movimiento hacia el interior del Ca2+ (ICa) a través de los canales iónicos para el calcio de tipo L (que se abren cuando el potencial de membrana alcanza -40mV) y el movimiento hacia el exterior del K+ a través de los canales lentos de potasio slow delayed rectifier, IKs. La corriente debida al intercambiador sodio-calcio (INa,Ca) y la corriente generada por la bomba Na-K (INa,K) también juegan papeles menores durante la fase 2.

Fase 3: Repolarización Rápida

Durante la fase 3 (la fase de “repolarización rápida”) del potencial de acción, los canales voltaje-dependientes para el calcio de tipo L se cierran, mientras que los canales lentos de potasio slow delayed rectifier (IKs) permanecen abiertos. Esto asegura una corriente hacia fuera, que corresponde al cambio negativo en el potencial de membrana, permitiendo que más tipos de canales para el K+ se abran. Estos son principalmente los canales rápidos para el K+ rapid delayed rectifier (IKr) y los canales de K+ inwardly rectifying (IK1). Esta corriente neta positiva hacia fuera causa la repolarización celular. Los canales de K+ delayed rectifier se cierran cuando el potencial de membrana recupera un valor de -80 a -85 mV, mientras que IK1 permanece funcionando a través de la fase 4, contribuyendo a mantener el potencial de membrana de reposo.

Fase 4: Potencial de Reposo

La fase 4 es el potencial de reposo de la membrana. La célula permanece en este periodo hasta que es activada por un estímulo eléctrico, que proviene normalmente de una célula adyacente. Esta fase del potencial de acción está asociada con la diástole de la cámara del corazón.

Al potencial de reposo de la membrana, la conductancia para el potasio (gK+) es alta en relación a las conductancias para el sodio (gNa+) y el calcio (gCa2+). En esta fase, la gK+ se mantiene a través de los canales para el K+ de tipo inward rectifying (IK1). Cuando el potencial de membrana pasa de -90 mV a -70 mV (debido, por ejemplo, al estímulo de una célula adyacente) se inicia la fase siguiente.

Durante las fases 0, 1, 2 y parte de la 3, la célula es refractaria a la iniciación de un nuevo potencial de acción: es incapaz de despolarizarse. Este es el denominado periodo refractario efectivo. Durante este periodo, la célula no puede iniciar un nuevo potencial de acción porque los canales están inactivos. Este es un mecanismo de protección, que limita la frecuencia de los potenciales de acción que puede generar el corazón. Esto permite al corazón tener el tiempo necesario para llenarse y expulsar la sangre. El largo periodo refractario también evita que el corazón realice contracciones sostenidas, de tipo tetánico, como ocurre en el músculo esquelético. Al final del periodo refractario efectivo, hay un periodo refractario relativo, en el cual es necesaria una despolarización por encima del umbral para desencadenar un potencial de acción. En este caso, como no todos los canales para el sodio están en conformación de reposo, los potenciales de acción generados durante el periodo refractario relativo tienen una pendiente menor y una amplitud menor. Cuando todos los canales para el sodio están en conformación de reposo, la célula deviene completamente activable, y puede generar un potencial de acción normal.

Volúmenes y Capacidades Pulmonares

A continuación se describen los principales volúmenes y capacidades pulmonares:

Volúmenes Pulmonares

• Volumen corriente o tidal (VC ó VT): volumen de aire inspirado o espirado en cada respiración normal; es de unos 500mL aproximadamente.
• Volumen de reserva inspiratorio (VRI): volumen adicional máximo de aire que se puede inspirar por encima del volumen corriente normal mediante inspiración forzada; habitualmente es igual a unos 3,000mL.
• Volumen de reserva espiratorio (VRE): cantidad adicional máxima de aire que se puede espirar mediante espiración forzada, después de una espiración corriente normal, normalmente es de unos 1,100mL.
• Volumen residual (VR): volumen de aire que queda en los pulmones y las vías respiratorias tras la espiración forzada, supone en promedio unos 1,200mL aproximadamente. Este volumen no puede ser exhalado.

Capacidades Pulmonares

Las capacidades pulmonares son combinaciones de dos o más volúmenes pulmonares:

• Capacidad Inspiratoria (CI): Es la cantidad de aire que una persona puede respirar comenzando en el nivel de una espiración normal y distendiendo al máximo sus pulmones (3,500mL aprox). CI = VC + VRsI
• Capacidad Residual Funcional (CRF): Es la cantidad de aire que queda en los pulmones tras una espiración normal (2,300mL aprox). CRF = VRE + VR
• Capacidad vital (CV): Es la cantidad de aire que es posible expulsar de los pulmones después de haber inspirado completamente. Son alrededor de 4.6 litros. CV = VRI + VC + VRE
• Capacidad pulmonar total (CPT): Es el volumen de aire que hay en el aparato respiratorio, después de una inhalación máxima voluntaria. Corresponde a aproximadamente 6 litros de aire. Es el máximo volumen al que pueden expandirse los pulmones con el máximo esfuerzo posible (5,800mL aprox). CPT = VC + VRI + VRE + VR

Valores constantes

• Volumen circulante: 500ml
• Volumen de reserva inspiratorio: 3000ml (con esfuerzo inspiratorio)
• Volumen de reserva espiratorio: 1000ml (con esfuerzo espiratorio)
• Volumen residual: 1200ml
• Capacidad vital: volumen de reserva inspiratorio (3000ml) + volumen de reserva espiratoria (1000ml) + volumen circulante (500ml) = 4500ml
• Capacidad inspiratoria: volumen circulante (500ml) + volumen de reserva inspiratoria (3000ml) = 3500ml
• Capacidad espiratoria: volumen residual (1200ml) + volumen de reserva espiratoria (1000ml) = 2200ml
• Capacidad pulmonar total: capacidad vital (4500ml) + volumen residual (1200ml) = 5700ml

Ejemplo: Una persona en reposo realiza 12 respiraciones por minuto; si en cada entrada y salida de aire moviliza 500 ml, en un minuto movilizará 6000 ml, esto es volumen minuto respiratorio.

Reflejo de Hering-Breuer

El reflejo de Hering-Breuer es la respuesta a la adaptación a los cambios de volumen.

Interpretación del Electrocardiograma

Onda P

Representa la despolarización auricular.

• Amplitud normal máxima: 0,2 mV.
• Duración normal: menor de 0,12 sg.

Complejo QRS

Representa la despolarización ventricular.

• Amplitud normal: variable según las distintas derivaciones.
• Duración normal: menor de 0,12 sg.

Onda Q

Es la primera onda negativa del complejo QRS, antes de que haya una onda positiva.

• Amplitud normal: menor de 1/4 de la onda R.
• Duración normal: menor de 0,04 sg.

Onda R

Es cualquier onda positiva del complejo QRS. Si hay más de una, se nombran R, R’, R», …

Amplitud normal: variable según las distintas derivaciones.

Onda S

Es cualquier onda negativa del complejo QRS siempre que vaya precedida por una onda positiva. Si hay más de una, se nombran S, S’, S», …

Amplitud normal: variable según las distintas derivaciones.

Onda T

Es la onda del electrocardiograma que sigue al complejo QRS. Representa la repolarización ventricular. Normalmente es positiva en todas las derivaciones excepto en aVR y, a veces en V1.

En niños y adultos jóvenes puede ser negativa en las derivaciones precordiales derechas (V1 a V3) (T juvenil).

Onda U

Es la última onda del electrocardiograma, después de la onda T. Es inconstante y no se conoce bien su significado (repolarización de las fibras de Purkinje, postpotenciales, …).

Segmento PR

Trazo horizontal isoeléctrico que va del final de la despolarización auricular al principio de la despolarización ventricular.

Segmento ST

Trazo horizontal isoeléctrico que va del final de la despolarización ventricular al principio de la repolarización ventricular (puede estar desviado de la línea basal en ±1 mV).

Intervalo PR

Representa el tiempo de propagación del estímulo desde su formación en el nodo SA hasta el comienzo de la activación ventricular.

• Duración normal: mayor de 0,12 sg y menor de 0,20 sg.

En casos como en los Síndromes de Preexcitación el intervalo PR puede estar acortado y decimos que la conducción AV está acelerada.

En el Bloqueo Aurículoventricular de primer grado el PR está alargado y decimos que la conducción AV está enlentecida.

Intervalo QT

Representa toda la actividad eléctrica ventricular. La duración depende de la frecuencia cardiaca, por lo que para valorarlo debe usarse el QT corregido (QTc).

• Duración normal máxima del QTc: 0,44 sg.

Deflexión intrínsecoide

También llamado tiempo de activación ventricular, es el trazado desde el inicio del complejo QRS hasta la máxima positividad del mismo.

• Duración normal máxima: 0,035 sg en las derivaciones precordiales derechas (V1, V2).
• Duración normal máxima: 0,055 sg en las derivaciones precordiales izquierdas (V5, V6).

Punto J

Punto de unión del complejo QRS con el segmento ST. Normalmente es isoeléctrico, pero puede estar elevado en la repolarización precoz.

Valores Normales

Tabla de Correlación entre Frecuencia Cardiaca, Intervalo QT y Segmento PR

La frecuencia cardiaca está expresada en latidos/minuto, y el intervalo QT y el segmento PR en segundos, siendo estos últimos valores los extremos máximos normales.