-
4. Msculo cardiaco.
Este tipo de tejido muscular forma la mayor parte del corazn de
los vertebrados. Las clulas
presentan estriaciones longitudinales y transversales
imperfectas y difieren del msculo
esqueltico sobre todo en la posicin central de su ncleo y en la
ramificacin e interconexin
de las fibras. El msculo cardiaco carece de control voluntario.
Est inervado por el sistema
nervioso vegetativo, aunque los impulsos procedentes de l slo
aumentan o disminuyen su
actividad sin ser responsables de la contraccin rtmica
caracterstica del miocardio vivo. El
mecanismo de la contraccin cardiaca se basa en la generacin y
transmisin automtica de
impulsos.
El msculo cardaco (miocardio) es un tipo de msculo estriado
encontrado en el corazn. Su
funcin es bombear la sangre a travs del sistema circulatorio por
contraccin.
El msculo cardaco generalmente funciona involuntaria y
rtmicamente, sin tener inervacin
(estimulacin nerviosa. Es un msculo miognico, es decir
autoexcitable.
Las fibras estriadas y con ramificaciones del msculo cardaco
forman una red interconectada
en la pared del corazn. El msculo cardaco se contrae
automticamente a su propio ritmo,
unas 100.000 veces al da. No se puede controlar conscientemente,
sin embargo, su ritmo de
contraccin est regulado por el sistema nervioso autnomo
dependiendo de que el cuerpo
est activo o en reposo.
4.1. Estructura.
El msculo cardaco (Fig 1) est formado por clulas musculares
ramificadas, que poseen 1 o 2 ncleos y que se unen entre s a travs
de un tipo de unin propia del msculo cardaco llamada disco
intercalar (Fig 2). A diferencia del msculo esqueltico, las fibras
musculares cardacas corresponden a un conjunto de clulas cardacas
unidas entre s en disposicin lineal.
Figura 1 Figura 2
-
Las clulas musculares cardacas, de unos 15 m m de dimetro y unos
100 mm de largo, tienen el ncleo ubicado al centro del citoplasma
(Fig 3) y presentan estriaciones transversales similares a las del
msculo esqueltico (Fig 4 y 5)). El retculo sarcoplsmico no es muy
desarrollado y se distribuye irregularmente entre las miofibrillas,
que no aparecen claramente separadas. Sin embargo, las
mitocondrias, que son extremadamente numerosas, estn distribuidas
regularmente dividiendo a las clulas cardacas en miofibrillas
aparentes. En el sarcoplasma hay numerosas gotas de lpido y
partculas de glicgeno. Con frecuencia las clulas musculares
cardacas presentan pigmentos de lipofuscina cerca de los polos
nucleares. Las clulas estn rodeadas por una lmina externa,
comparable a la lmina basal de los epitelios. Existen ciertas
diferencias estructurales entre el msculo de los ventrculos y de
las aurculas. Las clulas musculares de las aurculas son mas pequeas
y vecinos al ncleo, en asociacin con complejos de Golgi presentes
en esa zona, se observan grnulos de unos 0.4 m m de dimetro que
contienen el factor natriurtico auricular, auriculina o
atriopeptina. Estructuralmente, las miofibrillas del msculo
cardaco, son esencialmente iguales a la del miofibrillas del msculo
esqueltico. Por otra parte, los tbulos T del msculo cardaco son de
mayor dimetro que los del msculo esqueltico y se ubican a nivel del
disco Z (Fig 6). Los tbulos se asocian generalmente con una sola
expansin de las cisternas del retculo sarcoplasmico. De manera que
lo caracterstico del msculo cardaco son las dadas, compuestas de un
tbulo T y de una cisterna de retculo endoplsmico. Discos
intercalares Los discos intercalares son los sistemas de unin que
asocian a las clulas musculares cardacas para formar las fibras del
miocardio (Fig 1). Estas estructuras se encuentran en regiones de
la membrana donde los extremos de dos clulas se enfrentan y se
ubican en lugar de un disco Z. Su nombre deriva del hecho que en
cortes longitudinales aparecen como estructuras escaleriformes.
Figura 3 Figura 4
Figura 5 Figura 6
-
Los discos intercalares presentan: (Fig 2 y 3).
una porcin transversa, en la cul se ubican dos tipos de unin
intercelular : fascia adherens y mcula adherens una la porcin
lateral, que corre paralela a los miofilamentos, en la cul se
ubican uniones de comunicacin (nexos o gap junctions).
La fascia adherens es un tipo de unin propia del corazn, pero su
estructura es semejante a la de las zonas de adhesin de los
epitelios. Estas estructuras anclan filamentos de actina a la
membrana plasmtica y tambin unen las membranas de clulas
adyacentes. De esta manera, asocian el aparato contrctil de cada
clula con el de la clula vecina. Su organizacin molecular es
similar a la descrita en el captulo de epitelios. La mcula adherens
corresponde a desmosomas tpicos que se ubican en las porciones
transversas y paralelas del disco. Estas estructuras anclan los
filamentos intermedios de desmina de la fibra cardaca y participan,
junto con la fascia adherens, en la adhesin de las membranas
plasmticas de clulas vecinas. Las uniones de comunicacin (nexos),
corresponden a sitios que permiten el paso de iones y molculas
pequeas desde el citoplasma de una clula a la clula vecina. Su
ultraestructura y composicin molecular es similar a la de las
uniones de comunicacin descritas en el captulo de epitelios.
Figura 1
Figura 2 Figura 3
-
4.2. Caractersticas elctricas.
El sistema cardiovascular o aparato circulatorio est formado por
el corazn y los vasos sanguneos. Su funcin es llevar a cabo la
circulacin de la sangre por todo el organismo, para distribuir el
oxgeno y dems nutrientes a las clulas del organismo, y recoger sus
productos metablicos de desecho para su eliminacin.
La importancia de este sistema en un organismo pluricelular
radica en que constituye el nexo de comunicacin entre las clulas y
el medio externo, distribuyendo sustancias que son esenciales para
el metabolismo y la supervivencia celular.
La bomba cardiaca est formada por cuatro cavidades (dos aurculas
y dos ventrculos) que funcionan como dos bombas en serie,
trabajando al unsono y manteniendo cada una de ellas un circuito.
El corazn derecho, junto con las arterias, capilares y venas
pulmonares, forman el circuito menor o circulacin pulmonar;
mientras que el corazn izquierdo, junto con las arterias, capilares
y venas sistmicas forman el circuito mayor o circulacin
sistmica.
El movimiento de la sangre en este sistema cerrado sera:
a) Tomando como punto de inicio el ventrculo izquierdo,
recorrera todos los vasos sistmicos hasta volver a la aurcula
derecha.
b) Pasa al ventrculo derecho que la bombea a los vasos
pulmonares, retornando a la aurcula izquierda para pasar al
ventrculo y cerrar de esta forma todo el circuito.
Histologa cardiaca
La pared cardiaca, al igual que la pared vascular, est formada
por tres capas de tejidos. La ms interna recibe el nombre de
endocardio y es una capa de clulas epiteliales muy planas con
uniones muy fuertes entre ellas, y en contacto continuo con la
sangre.
La capa media es la ms importante y se denomina miocardio, est
formada por fibras musculares estriadas cardacas que
superficialmente se disponen de forma oblicua, en la porcin central
delmiocardio adoptan una disposicin circular y las ms profundas se
sitan longitudinalmente. Su contraccin garantiza un acortamiento en
todos los ejesdel espacio y justifica la funcin de bomba que tiene
esta estructura. La tercera capa de la pared cardiaca y la ms
externa es el epicardio, formado por tejido conectivo laxo con
redes de fibras elsticas, vasos y nervios.
El pericardio es una bolsa que recubre todo el corazn. El
pericardio permite los movimientos del corazn con un rozamiento
mnimo, funciona como lubricante, disminuyendo la friccin en los
continuos movimientos cardacos, e impide los llenados
excesivos.
Miocardiocito o fibra muscular cardiaca
Las fibras cardacas son fibras musculares estriadas, mucho ms
cortas que las esquelticas. Tienen unas 150 de longitud y unas
15-20 de ancho. Son clulas uninucleadas con un
-
contenido en mitocondrias mucho mayor que en las esquelticas.
Las miofibrillas presentan estriaciones con el mismo bandeado que
en el msculo esqueltico.
A diferencia de las fibras esquelticas el retculo sarcoplsmico
est menos desarrollado y los tbulos T, que presentan una anchura
mayor, se sitan sobre las lneas Z. Por otro lado, la agrupacin de
una cisterna del retculo y el tbulo T da lugar a una diada ms que a
una triada.
Las fibras cardacas no presentan un contorno uniforme sino que
tienen prolongaciones o ramificaciones por donde se unen unas con
otras formando una especie de red o malla. La zona de contacto
entre las fibras cardacas da lugar a unas regiones especializadas a
nivel de la membrana plasmtica denominadas discos intercalares. Los
discos intercalares son un tipo especial de unin intercelular, gap
que garantiza la comunicacin elctrica ente estas clulas; y por otro
lado, proporciona lugares de adhesin y anclaje de una clula con
otra. Los discos intercalares proporcionan la base estructural que
permite que el corazn se comporte como unsincitio funcional, ya que
no morfolgico porque cada clula mantiene su individualidad.
Funcionamiento del corazn
El corazn podra considerarse como una bomba electromecnica; es
decir, un sistema que genera de forma automtica el impulso cardaco
y lo transmite a todas las clulas de trabajo.
El msculo cardaco es un msculo excitable, los miocardiocitos
presentan las siguientes caractersticas exclusivas:
a) Son clulas automticas capaces de contraerse sin ningn estmulo
externo.
-
b) Son clulas rtmicas, lo cual permite que mantengan una
frecuencia de contraccin suficiente para mantener la actividad de
bombeo sin detenciones que pudieran poner en riesgo la
supervivencia del organismo. Estas dos caractersticas no son
observables en la mayor parte de las fibras cardacas pero subyacen
en todas ellas.
Existen dos sincitios musculares, uno el auricular y otro el
ventricular, aislados uno del otro por una barrera de tejido
fibroso, que constituye el plano donde asientan las vlvulas
cardacas.
Propiedades elctricas del corazn
Los miocardiocitos son autoexcitables o automticos, lo que
significa que no requieren la presencia de un estmulo externo para
generar una respuesta contrctil. Esta capacidad de despolarizarse y
contraerse rtmicamente sin inervacin, se denomina ritmicidad
miognica y es responsable del automatismo cardaco.
Desde el punto de vista de sus propiedades elctricas se pueden
distinguir dos tipos de fibras cardacas:
a) Fibras automticas o de respuesta lenta. b) Fibras de trabajo
o de respuesta rpida. Las primeras se caracterizan por ser
capaces de generar y conducir el potencial de accin; las
segundas, en condiciones normales, no son automticas y requieren un
estmulo para su excitacin; sin embargo, en algunas ocasiones,
pueden funcionar de forma automtica aunque con un ritmo ms lento
que las primeras.
-
Las fibras de cada regin cardiaca se caracterizan por poseer un
ritmo distinto, las ventriculares son las ms lentas, mientras que
un grupo de auriculares poseen el ritmo ms elevado. Este grupo de
fibras auriculares se denomina nodo sinusal, y al presentar la
ritmicidad ms alta, su actividad es la que marca la frecuencia
bsica del corazn, denominndoselas por ello clulas marcapaso.
La generacin y propagacin de un potencial de accin cardaco es
posible por la existencia de un sistema especializado de excitacin
y conduccin.
La generacin y propagacin de un potencial de accin cardaco es
posible por la existencia de un sistema especializado de excitacin
y conduccin.
Sistema elctrico del corazn.
Las fibras que componen este sistema son el nodo sinusal, el
nodo aurculo-ventricular, el haz de His y las fibras de Purkinje.
La propagacin del potencial de accin en las clulas cardacas se
produce a travs de uniones de tipo gap, como si fuese una membrana
continua. La despolarizacin iniciada en el nodo sinusal se expande
por todas las fibras auriculares de arriba abajo. Al alcanzar el
plano fibroso, slo dispone de un punto para continuar la
propagacin, el nodo auriculo-ventricular, en este punto se produce
un enlentecimiento (retraso de 0,1 seg) de la propagacin debido a
la geometra de las fibras que forman este nodo. Se caracteriza este
nodo por ser un haz estrecho con pocas uniones gap donde la
-
velocidad de conduccin del impulso elctrico es ms baja y, por lo
tanto da lugar a ese retraso. A continuacin, el potencial se
desplaza rpidamente por el resto del sistema de conduccin,
alcanzando casi al unsono todas las fibras ventriculares.
Potencial de accin cardiaco
Para que se desarrolle una respuesta contrctil, lo primero que
ha de generarse es una respuesta elctrica en la membrana. Esta
respuesta se denomina potencial de accin cardaco.
La morfologa del potencial de accin vara de una clula a otra
dependiendo de su localizacin. Una caracterstica general es su
larga duracin, a diferencia del msculo esqueltico y de las
neuronas, cuya duracin es de 1-5 ms, el potencial de las fibras
cardacas oscila entre 150 y 300 ms.
Este tiempo tan prolongado tiene importantes consecuencias
funcionales, ya que van a superponerse en el tiempo el potencial de
accin (fenmeno elctrico) con la contraccin de la fibra (fenmeno
mecnico). Consecuencia de este tiempo tan elongado es que los
periodos refractarios tambin se extienden, garantizando que el
msculo no pueda reexcitarse en ningn momento, excepto muy al final
de la contraccin.
Las dos variedades ms diferenciadas de potencial de accin son,
el potencial marcapasos o potencial de accin de las clulas de
respuesta lenta, y el potencial de accin de las fibras de trabajo o
clulas de respuesta rpida.
Potencial marcapasos o respuesta lenta
En las clulas del nodo sinusal y nodo aurculo-ventricular, el
potencial de membrana en reposo no se mantiene en un valor estable,
sino que presenta una serie de fluctuaciones rtmicas que van a dar
lugar a la generacin automtica y rtmica de potenciales de accin.
Las fases en que se desarrolla esta actuacin son:
a) Fase de reposo inestable. El potencial de membrana no se
mantiene constante, sino que va despolarizndose hasta generar el
potencial de accin. La apertura de canales
-
para cationes permite que entren cargas positivas y que la clula
se despolarice lentamente hasta alcanzar el umbral (-50 mV).Esta
lenta despolarizacin que precede al potencial de accin se conoce
como prepotencial, potencial marcapasos o despolarizacin diastlica
, y su desarrollo temporal es un factor clave para la frecuencia
cardaca. A este tipo de potenciales se les describe con el trmino
de respuestas lentas debido a esta fase de pendiente poco
pronunciada.
b) Fase de despolarizacin. Debido a la entrada de iones de Ca++
del exterior. c) Fase de repolarizacin.
El potencial de accin se propaga por las fibras auriculares
dando lugar a los potenciales de accin de dichas fibras y llega al
nodo AV antes de que el potencial marcapasos de la clulas del nodo
hayan alcanzado por s solas el umbral. Posteriormente se propaga
por el haz de His, y llega a las fibras ventriculares.
Potencial de accin ventricular o respuesta rpida
En el resto de fibras cardacas, auriculares y ventriculares, el
potencial de accin se desarrolla en las siguientes fases:
Fase 0 o fase de despolarizacin rpida. Fase 1 o de repolarizacin
breve. Fase 2 o de meseta. Es la fase ms caracterstica de los
potenciales de accin
cardacos. Durante la misma se produce una apertura de canales
lentos de Ca. Fase 3 o fase de repolarizacin. Fase 4 o potencial de
membrana en reposo. En condiciones basales estas fibras
presentan una gran permeabilidad al potasio, lo que hace que su
valor en reposo est prximo a su punto de equilibrio (-90 mv).
-
Periodo refractario
El periodo refractario absoluto abarca el tiempo desde que se
inicia la fase 0 hasta casi la mitad de la fase 3. Por trmino medio
es de unos 200 ms. El periodo refractario relativo abarca el tiempo
restante hasta que la membrana se ha repolarizado por completo.
Dura unos 50 ms, y hay una cierta recuperacin de la excitabilidad
ya que se pueden generar potenciales de accin si el estmulo es muy
fuerte.
Propagacin delpotencial de accin cardiaco
El potencial de accin iniciado en el nodo sinusal se extiende
por todas las fibras cardiacas segn la secuencia coordinada
descrita en el sistema de conduccin. Puede apreciarse el retraso
temporal producido en el nodo AV y la rapidez con que el potencial
se inicia en todas las fibras ventriculares. Esta despolarizacin,
prcticamente al unsono, permite que la contraccin se desarrolle de
igual manera y el corazn pueda funcionar como una bomba.
-
4.3. Caractersticas contrctiles. La funcin cardiaca esta central
izada en la capacidad del corazn de bombear sangre oxigenada hacia
los tej idos perifricos, pero si estudiamos al corazn de esta forma
tan amplia es dif c i l determinar donde se encuentra la anomala
responsable de la fal la cardiaca. Por el lo es c onveniente
estudiar al corazn como msculo y no como una bomba y apl icar los
principios de la f isiologa cardiaca. Las clulas musculares
cardacas constituyen el 75% del volumen total del corazn, s iendo
los componentes pr incipales de los miocitos las miof ibri l las y
en un menor porcentaje las mitocondrias. El resto de los
componentes son: el sistema T, el retculo sarcoplsmico, el ncleo,
el sarcoplasma, el sarcolema y los l isosomas. El sarcolema es la
membrana celular de la f ibra muscular. El la se invagina en
el interior celular para tomar ms contacto con las miof ibri l
las, formando una
red de paredes gruesas que recibe el nombre de tbulos T. En
sectores del
tbulo T muy di latados que toman estrecha relacin con el ret
culo
endoplsmatico penetra el potencial de accin que provocar la l
iberacin de
calcio necesar ia para la contraccin muscular. Estos tbulos
tambin
mediarn la recoleccin del mismo para provocar la relajacin.
En el msculo cardaco se puede dist inguir uniones entre las
clulas ( los discos intercalares ) que unen los miocitos por sus
extremos haciendo que el corazn funcione en forma sincronizada como
un sincit io. La funcin del miocito es la contraccin y detallaremos
como se produce la misma a nivel molecular. La maquinaria contrctil
esta representada por la miof ibr i l las . Las mismas
estn compuestas por unidades contrct i les denominadas sarcmeras
de 2,2
um de longitud y un ancho equivalente a la miof ibri l la. Con
microscopio
electrnico se puede ver una estructura electro densa denominada
disco Z que
separa una sarcmera de otra. Este disco se encuentra ubicado en
una regin
poco densa l lamada la banda I (por isotrpica) en donde
solamente hay
f i lamentos f inos. Estas bandas alternan con otras denominadas
bandas A (por
anisotrpica) donde se hal lan f i lamentos gruesos y f inos. En
la parte media de
las bandas A se encuentra la banda H de menor densidad aun
(donde solo hay
f i lamentos gruesos). Fig. 1. Estas dist intas bandas sufren
variaciones
peridicas que se deben a la superposicin de las protenas cito
esquelt icas.
En la sarcmera pueden dist inguirse los f i lamentos de act ina
(f i lamento f ino)
que nacen de los discos Z, donde existe la a act inina que es la
protena que
une la act ina y la t i t ina , esta ult ima es una protena elst
ica ( la ms grande
del organismo). La t i t ina posee dos funciones:
mantiene a la miosina en su posicin y, debido a que tiene una
parte elstica,
-
acta como resorte recuperando la longitud de la miof ibri l la
despus de la
contraccin muscular. Fig. 2
La miosina, protena que forma el f i lamento grueso, esta
formada por dos
cadenas l igeras (muy parecidas a la calmodulina y troponina c
pero que han
perdido la af inidad por el calcio) , que forman la cola y dos
cadenas pesadas
que formas la cabeza. Cada cadena pesada esta compuesta por tres
dominios:
uno el terminal NH2, el segmento central y el extremo terminal
COOH, estos
dos lt imos son los que interaccionan con la act ina. La ATP asa
que
proporciona la energa necesaria a part ir de la hidrl is is del
ATP se encuentra
en un sit io diferente al de la unin a la act ina. Fig. 1
El f i lamento f ino esta formado por act ina G protena globular
la cual se va
pol imer izando para formar un f i lamento de act ina F que
luego se combinara
con otro para formar el f i lamento de act ina. Fig. 2
Cada siete pares de act ina G encontramos un complejo de
protenas
reguladoras formado por la troponina T que se une a la
tropomiosina , la
troponina C que es la que t iene af inidad por el calcio y la
Troponina I que
t iene funcin inhibidora. Todas estas protenas t ienen forma
globular.
Fig. 1
-
A su vez este complejo esta unido al f i lamento f ino por la
protena tropomiosina, de forma alargada y acintada que se ubica
entre los f i lamentos de act ina cada siete pares de act ina G. En
estado de reposo la unin de la tropomiosina con la troponinaT mant
ienen
un estado inhibitorio que evita la interaccin de la act ina y la
miosina.
Cuando ingresa el Ca+ este se une a la troponina C formando un
complejo
Ca+ troponina C que provoca un cambio de posicin en la
tropomiosina. Este
cambio deja l ibre el sit io del f i lamento de act ina para que
se una con la
cabeza de miosima. As, la contraccin muscular consiste en la
unin y
desunin cclica de la cabeza de miosina con el fi lamento de
actina con la
concomitante hidrlisis de una molcula de APT por la ATPasa pre
sente
en la cabeza de la miosina.
Mecanismo de la contraccin propiamente dicho:
Ante la l legada del est imulo apropiado la tropomiosina deja l
ibre el sit io de la
act ina para que interacte con la miosina , formando fuertes
puentes
transversales que actan a modo de remo, desplazando ccl icamente
los
f i lamentos de act ina.
La cabeza de la miosina se adhiere al f i lamento de act ina
arrastrando el disco
Z hacia el centro de la sarcmera. Luego la miosina se de
sconecta del
f i lamento de act ina y recupera su posicin de reposo momento
en que
encontramos a los puentes cruzados dbi lmente unidos. A
continuacin el
f i lamento de miosina se une nuevamente al f i lamento de act
ina pero en un
punto ms cercano al disco Z, con lo cual el f i lamento de act
ina se corre un
poco ms hacia el centro de la sarcmera. Estos episodios se
suceden varias
veces, lo que provoca que
-
Fig.2
Potencial de accin calcio citoplasmtico
-
Formacin del complejo Ca+ troponina C
Liberacin de la inhibicin de la actina
Interaccin de miosina y actina
Contraccin muscular
Esquema 1
los f i lamentos de act ina se acerquen mutuamente y la sarcmera
acorta su
longitud durante la contraccin como resultado del desl izamiento
intersecci n
de los f i lamentos de act ina sobre la miosina. Las bandas I y
H se acortan
mientras que la banda A permanece sin modif icaciones.
Se ha comprobado que en miocardios defectuosos est presente una
regulacin anmala del calcio que hace fracasar la funcin c ontrct i
l . Recientes invest igaciones han encontrado frmacos( Vetmedin)
que incrementan la af inidad de los f i lamentos de troponina por
el Ca+ mejorando la contract i l idad cardiaca ( no requir iendo ms
energa si no aumentando su ef iciencia)
SISTEMA NERVIOSO AUTNOMO ;
El corazn esta regulado por el s istema nervioso autnomo. El s
impt ico lo modula posit ivamente y el parasimptico ejerce una
modulacin negativa. Los neurotransmisores del s istema adrenrgico
adrenal ina y a noradrenal ina,
van a actuar en dist intos receptores: los y los 1 y 2. Aunque
los mismos
t ienen mecanismos intr nsecos diferentes pero van regular la
funcin del
msculo cardiaco en solo sentido.
Los receptores t ienen mayor af inidad por la adrenal ina y los
receptores 1
t ienen igual af inidad para cualquiera de los dos
neurotransmisores mientras
que los B2 t iene mayor af inidad por la adrenal ina.
-
Fig 3
-
Esquema 2
El receptor tanto el subt ipo 1 como 2,cuando se unen al
agonista
adrenrgico, est imula a la protena Gs que es un hetero tr mero
de membrana
formado por tres subunidades la , y . A su vez, esta protena est
imula a la
adeni l c ic lasa produciendo el segundo mensajero AMP ccl ico a
part ir de ATP.
El aumento de la concentracin de este segundo mensajero act iva
a la
protena quinasa A que fosfori la varias protenas del miocito
.
Sus acciones son las siguientes:
fosfori lacin de la fosfolamban , protena que est imula la Ca+
ATPasa
para que introduzca el Ca+ al ret culo sarcoplsmico,
fosfori lacin de los canales de Ca+ permit iendo que ingrese ms
Ca+ ( lo
que aumentara la act ividad enzimtica de la cabeza de la
miosina),
fosfori lacin de los canales de Na+ para cerrarlos cuando la
clula este
despolar izada. ( ver esquema 2)
Las acciones agonista aumentarn la fuerza y la velocidad de
contraccin, pero tambin faci l i tarn la relajacin, accin mediada
por la fosfolamban.
El receptor cuando es est imulado por la noradrenalina, act iva
a la protena
Gs de membrana que a su vez est imula posit ivamente la protena
fosfolipasa c
que va a actuar sobre el fosfat idi l inositol bifosfato
originando inositol tr ifosfato
(IP3) y diaci l gl icerol (DAG).
El (IP3) provoca l iberacin de calcio del ret culo sarcoplsmico
y el DAG
activa a la protena quinasa c la cual produce:
un preacondicionamiento de los canales de K+,
interviene en la contract i l idad y
pone en marcha factores de crecimiento celular que podran
estar
relacionados con la hipertrof ia cardaca en aquel los pacientes
con sobre
est imulacin adrenrgica.
En conclusin el s istema simpt ico provocar:
un aumento de la f recuencia,
aumento de la contract i l idad y
-
un aumento de la conduccin en las aurculas y los ventr
culos,
aumentando el automatismo con posibil idad de apar icin de
marcapasos
ectpicos
El parasimptico t iene como neurotransmisor la aceti l col ina
la que va a
actuar sobre los receptores colinrgicos. Los que se encuentran
en el corazn
son los receptores M2 un subt ipo de los receptores muscarnicos
. La
act ivacin de los mismos provoca la act ivacin de la protena G i
que inhibe a
la adeni l c ic lasa con lo que disminuyen las concentraciones
de AMP. Esta
disminucin provoca el cierre de los canales de Ca+ y la apertura
de los
canales de K+ produciendo una hiperpolarizacin en el ndulo
sinoauricular y
auriculo ventr icular (efecto inotrpico negativo).
TEORIA DE LA LIBERACIN DE CALCIO INDUCIDA POR CALCIO:
La concentracin de Ca+ ionizado en el medio extracelular es de
10 -3 nM. La
del medio intracelular estando la clula relajada es de 10 -7 nM.
Estos valores
se elevan cuando la clula toma el estado de contraccin
alcanzando un valor
de 10-5 nM.
Al elevarse las concentraciones de Ca+ , aumenta la interaccin
entre el Ca+
y la troponina C lo que gati l la el proceso contrct i l .
En cada onda de despolarizacin ingresan pequeas concentraciones
de Ca+ del medio extracelular a travs de canales de calcio voltaje
dependiente , que act ivan la l iberacin del Ca+ del ret culo
sarcoplasmt ico.
Esta teora t iene una correlacin molecular demostrada por la
existencia de un
receptor en ret culo sarcoplasmt ico que l ibera calcio hacia
los tbulos T. La
l iberacin del calcio esta en relacin con la duracin del
potencial de accin.
Cada canal de calcio voltaje dependiente del sarcolema controla
a un grupo
de canales de l iberacin de calcio del retculo sarcoplasmt ico.
Fig. 4. Esto se
debe a la proximidad anatmica de los canales de calcio del
sarcolema
ubicados en los tbulos T y los canales de l iberacin de calcio
del ret culo
sarcoplasmt ico(RS).
Los canales de l iberacin de calcio del ret culo sarcoplasmt ico
son parte de
una compleja estructura proteica l lamado receptor Ryanodine (
RR) cuya
densidad es de 800 receptores por micr metro cuadrado de RS.
Este receptor
se ext iende de la membrana del RS hasta los tbulos T (TT) contr
ibuyendo
una regin l lamada pie o canal de unin.
Este receptor t iene dos porciones:
-
la ms grande es el pie que l iga los tbulos T con el RS y una ms
pequea en la regin C terminal que constituye el canal poro
que puede ser act ivado por fosfori lacin ante est mulos
adrenrgicos o cambios de voltajes.
En la contraccin, la onda de despolarizacin act iva los canales
L de calcio de los TT lo que permite la entrada de pequeas cant
idades de calcio al c itosol. Este Ca+ interacta con el pie del RR,
y provoca un cambio conformacional en dicho receptor que abre los
canales de calcio del RS saliendo el Ca+ hacia el citosol. En el
miocito debe exist ir un balance de Ca*. es decir que la misma
cantidad
de este ion que ingresa debe sal ir . Esto se logra por dos
mecanismos: 1) por
intercambio Na+/Ca+; 2) por la regulacin de la bomba deCa+.
Fig. 4 INCREMENTO DEL CALCIO EN EL RETCULO SARCOPLASMATICO POR
LA BOMBA DE Ca++/ATPasa Los iones de Ca+ ingresan al RS por la
accin de la bomba Ca++/ATPasa
(tambin l lamada SERCA), Esta bomba es una protena de membrana
que
representa mas del 90% de las protenas del RS.
Existen tres genes que codif ican cinco isoformas de la misma
,predominando
en el miocardio la isoforma 2.
Por cada mol de ATP hidrol izado por la enzima dos moles de
calcio son
trados al RS.
-
La fosfolamban ( FL) l lamada as por ser receptor de fosfatos es
el pr incipal regulador de la bomba Ca++/ATPasa, y se encuentra en
la misma relacin molar con dicha bomba.
La fosfolamban es una protena pentamrica que se encuentra en
la
membrana del RS y cuya act ivacin depende de su estado de
fosfori lacin.
Normalmente inhibe la bomba Ca++/ATPasa cuando no esta fosfori
lado. Cada
una de las cinco subunidades de la fosfolamban puede ser fosfori
lada en dos
sit ios diferentes por dos o tres protenas quinasas (PK). Una de
las ms
importantes es la act ivada por el AMPc en respuesta a la est
imulacin
adrenrgica del miocito, incrementando el calcio en el RS.
El calcio incorporado al RS por la bomba de Ca++/ ATP asa es
almacenado ligado a la protena calsecuestr ina que se encuentra
cerca de los tbulos T. El calcio almacenado por la calcecuestr ina
esta disponible para el proceso de l iberacin.
Existe otra protena de almacenamiento que es la calrectul ina
.
Durante la relajacin la bomba de calcio y el intercambiador
Na+/Ca+ del RS
compiten para ret irar el calcio citosl ico.
El equi l ibr io del balance de calcio se l leva a cabo por una
serie de
intercambiadores inicos pr incipalmente por el Na+/Ca+.
La act ividad de este intercambiador depende del potencial de
membrana y de
la concentracin de Na* y Ca+ a ambos lados de la membrana.
ESTRUCTURA DE LOS CANALES DE CALCIO
Los canales de calcio dependiente de voltaje o canales L son
protenas
macromoleculares que atraviesan la bicapa l ipidica .
Todos los modelos de acople electro - mecnico atr ibuyen un
papel crucial a la
apertura de estos canales, para el inicio de la contraccin
muscular cardaca.
Los canales inicos t ienen dos propiedades: bloqueo y permeabil
idad y
protegiendo a cada canal existen dos o ms puertas hipott
icas.
-
Los iones pueden pasar solamente cuando ambas puertas estn
abiertas. En
el potencial de reposo la puerta de act ivacin esta cerrada y la
de inactivacin
esta abierta y en la despolar izacin la puerta de act ivacin se
abre
permit iendo el pasaje ionico.
Existe una semejanza estructural entre los canales de Na+ y Ca+
operados
por voltajes. Ambos canales t ienen una subunidad 1 importante
con cuatro
dominios transmembrana, tambin t ienen otras subunidades 2 , y
.
Cada uno de los cuatro dominios transmenbrana de la subunidad 1
se
compone de seis hlices exist iendo en cada dominio un segmento
hel icoidal
especif ico cargado posit ivamente que constituye el sensor de
voltaje.
La act ivacin de la compuerta se debe a un cambio de carga en la
subunidad
1, adquir iendo esta subunidad carga posit iva.
El canal real del poro se encuentra en la subunidad 1, entre las
hl ices 5 y 6
donde los iones de calcio transcurren.
La subunidad 1 puede ser fosfori lada en varios sit ios,
especialmente en el
extremo carboxilo terminal. Los grupos fosfatos del ATP son
transferidos a la
subunidad 1 y en esta misma subunidad se produce una alteracin
de las
cargas lo que provoca una mayor probabi l idad de apertura del
canal.
La funcin de las subunidad es la de aumentar el f lujo de la
subunidad 1.
INTERCAMBIO SODIO/ PROTON Y EQUILIBRIO ACIDO BASE:
El pH intracelular es el resultado del equi l ibr io entre los
cambiadores
alcal inizantes , acidif icantes y de la produccin metabl ica de
cidos .
Si el interior la clular t iene un pH cido debido al aumento de
la
concentracin de protones se pone en marcha el intercambiador Na/
H
sacando el protn de la clula y provocando el ingreso de Na+, (1
-1). Como
resultado aumenta el pH intracelular y la concentracin de sodio,
este ult imo
se equil ibra por la accin de el intercambiador Na/ Ca++ o por
la bomba
Na+/K+.
-
Esta bomba tambin puede funcionar para extraer Na+ a expensas de
un
aumento de la concentracin de protn disminuyendo la act ividad
del
intercambiador COOH-/Cl-.
El cotransportador Na+/COOH- sirve tambin para corregir la
acidosis debido
al transporte interno del bicarbonato.
El intercambiador COOH-/Cl- acidif ica el medio cuando el mismo
se encuentra
con un pH elevado.
REGULACIN MEDIADA POR TRIFOSFATO DE INOSITOL(IP3 ):
Es un sistema totalmente diferente implicado en la regulacin del
calcio,
est imulando el intercambio sodio calcio directamente. Existe un
receptor para
el IP3, que t iene un alto grado de homologa con el RR.
El ( IP3) es un mensajero intracelular que se forma, como dij
imos
anteriormente, luego de la act ivacin de la fosfolipasa C,
mecanismo que se
desencadena luego de la act ivacin del receptor adrenrgico. Una
vez
formado se une a el receptor de (IP3) y media la l iberacin de
Ca+ del ret culo
sarcoplasmt ico
El IP3 tambin part ic ipa en la transduccin de seales inducida
por
angiotensina II , endotel ina y 1 agonista.
Tiene un papel importante en el paro cardiaco, ya que aumenta su
regulacin
para ayudar a mantener la l iberacin de Calcio del RS.
BOMBA DE NA++/K ATPasa
Todo el Na+ que ingres, ya sea por la despolarizacin te mprana o
por el
intercambiador Na/ Ca+ debe sal ir del interior celular por la
bomba Na+ / K
ATPasa.
Por cada molcula de ATP que se consume se el iminan 3 molculas
de Na+ y
2 de K+ ingresan al interior celular. Por lo tanto se pierde una
carga posit iva y
esta es una bomba electrognica contr ibuyendo en 10 mV al
potencial de
reposo.
CAMBIOS INICOS NECESARIOS PARA LA CONTRACCIN MUSCULAR:
La act ividad elctr ica de los miocitos se relaciona con la
difusin de iones a
travs de la membrana.
Durante el estado de reposo se detecta en la clula un potencial
de negat ivo
de 80 a 90 mV que se l lama potencial de reposo, atr ibuido a la
difusin de K+
-
y a la bomba de Na+./ K+ ATPasa que saca tres molculas de Na+ al
exterior
y enva dos molculas de K+ al interior.
En una clula ventr icular t pica podemos describir dist intas
corr ientes inicas que van a determinar las fases que van a l levar
a la despolar izacin celular.
La fase 0 del potencial de accin de respuesta rpida, caracterst
ico de las
f ibras musculares y del sistema de conduccin, es bien empinada,
se debe a
la apertura de los canales de sodio operados por voltaje.
Estos canales estn const ituidos por subunidades y , a su vez
cada
subunidad esta constituido por cuatro dominios, cada dominio
consta de seis
hl ices y en este ult imo se local iza el sensor de voltaje.
Durante esta fase se abren la compuerta de act ivacin y de inact
ivacin del
canal permit iendo que entre masivamente el sodio.
Este cambio l leva a que el inter ior se vuelva ms posit ivo y
al c ierre de la compuerta de inact ivacin con lo que el sodio
ingresa pero en pequeas concentraciones.
La fase 1 se caracteriza por que se act iva una corr iente de
K+, l lamada
corr iente transitoria de K+, que vuelve menos posit ivo al
inter ior celular.
La fase que continua se caracteriza por tener una alta
resistencia a los iones.
Est representada fundamentalmente por una corr iente de entrada
de calcio y
en esta fase tambin aparecen: una corriente de entrada de Na+ y
una
corriente sostenida de K+ , la cual necesita de la entrada de
calcio para
act ivarse y f inalmente la corr iente rect if icadora tarda de
K+. La fase 2 se
representa en la curva como la meseta.
La fase 3 esta dada por las corr ientes de K+, que como todas
las corr ientes
son de salida de K+, l lamadas corr iente rect if icadora y corr
iente rect if icadora
anmala.
En la fase 4 se evidencia la act iv idad de la bomba de Na+/K+,
la de Na+/ Ca+
y la aparic in de una corr iente de K+.
En el Ndulo sinusal y el Ndulo aurculo Ventr icular que son
clulas
marcapasos estas fases no son tan del imitadas y se caracterizan
por tener en
la fase 4 la l lamada corriente marcapaso que es una corriente
de entrada de
Na+ acompaada de una menor permeabil idad para el K+ lo que faci
l i ta
alcanzar rpidamente en valor umbral y disparar el potencial de
accin. Fig. 5
-
CMO SE PRODUCE EL ACOPLE ELECTRO MECANICO?
Con el potencial de accin ingresa calcio a la clula
fundamentalmente en la fase 2, esta cant idad de calcio no es suf
iciente para que se produzca el proceso contrct i l , s i no que
esta pequea concentracin induce a su vez a la l iberacin de calcio
inducida por calcio.
El calcio que ingresa se une a la troponina C l iberando la
inhibic in de la
act ina y se produce la contraccin muscular.
Todo este mecanismo desde que l lega el potencial de accin hasta
que se
produce la contraccin muscular se l lama acople electromecnico
.
MECANISMO DE FRANK STARLING :
No se puede hablar de contraccin del msculo cardaco y no
mencionar a
Frank Starl ing, quien se dedic a estudiar los factores que r
igen el volumen de
sangre impulsado por el corazn .
La ley de Frank Starling afirma que cuanto ms se llene el
corazn
durante la distole ms ser el volumen expulsado durante la
sstole, y
dentro de los limites fisiolgicos expulsara toda la sangre que
le l legue .
Cuando el retorno venoso aumenta ,el msculo cardiaco se est ira
y aumenta
su longitud, lo que hace que el corazn se contraiga con ms
fuerza y expulse
automticamente toda la sangre.
Esta capacidad de est iramiento muscular hacia una longitud
optima para
contraer con mayor fuerza es caracterst ica de los msculos
cardacos y
esquelt icos.
Bsicamente lo que propone esta ley es que a mayor precarga(
retorno
venoso) la f ibra muscular aumentara su longitud lo que
provocara una mayor
fuerza de contraccin muscular
MECANISMO DE LA INSUFICIENCIA CARDIACA:
Se ha comprobado que en los miocardiocitos anormales no se
cumple la Ley de Frank Starl ing en perodos avanzados de la
enfermedad. En preparaciones de t iras musculares de pacientes con
insufic iencia cardaca las curvas de longitud tensin se encontraban
alteradas. La falta de respuesta en la insuf iciencia cardaca se
debe a que la sensibil idad al Ca+ ya es mxima y no aumenta con la
elongacin, auque otros estudios atr ibuyen a alteraciones de las
protenas reguladoras de la act ina. En la insuf ic iencia cardaca
se han encontrado diversas alteraciones del calcio relacionadas con
alteraciones de la funcin sistl ica y diastl ica.
-
A pesar de la aparente incapacidad de movi l izacin del calcio,
la concentracin pico durante la sstole es la misma que la del
miocito normal lo que signif icara que en la mayora de los casos la
alteracin no se debe a una disponibi l idad disminuida de calcio
sino una baja sensibil idad a este ion por los f i lamentos de act
ina, lo que l levara a un retraso en la act ivacin y disminucin de
la fuerza contrct i l . Sin embargo est demostrado un muy
importante aumento del cal cio citosl ico en reposo, aumento debido
a una regulacin en baja de los genes de la ATPasa del calcio del
ret culo sarcoplsmico (SERCA) y del fosfolambn que act iva al
SERCA. Ambos genes estn disminuidos en la insuf iciencia
cardaca.
En resumen se puede af irmar que en el miocardio insuf iciente
el potencial
para generar fuerza es comparable al miocardio normal y no
hay
disminucin del calcio citoslico. En cambio, las propiedades
diastlicas
alteradas en la insuf iciencia cardaca podran deberse a un aum
ento del
calcio citosl ico
Fig. 5
-
SISTEMA DE CONDUCCIN DEL CORAZN El sistema especializado de
excitacin y conduccin est formado por: el Ndulo Sinusal (SA, de
Keith-Flack), las vas internodulares, el Ndulo Auriculo-Ventricular
(AV, de Aschoff-Tawara), el Haz Aurculo-Ventricual (AV, de His, que
se bifurca en ramas derecha e izquierda) y las fibras de
Purkinje.
El sistema de conduccin del corazn coordina el ciclo cardaco ya
que genera impulsos rtmicos que permiten la contraccin ordenada de
las aurculas y los ventrculos. Dicho impulso se genera en el ndulo
sinusal. NDULO SINUSAL Las fibras cardacas del ndulo sinusal tienen
la capacidad de autoexcitarse y producir descargas que provocan las
contracciones rtmicas automticas del corazn. Es por ello que
habitualmente el ndulo SA controla la frecuencia del latido de todo
el corazn (60-100 latidos/min). Cmo es el mecanismo de la
ritmicidad del ndulo sinusal? El potencial de membrana en reposo
del ndulo sinusal es de aproximadamente -60 mV4. Dicho ndulo
presenta una actividad elctrica espontnea que se denomina
Despolarizacin Diastlica Espontnea (DDE) o Prepotencial (fase 4) y
es un proceso que se repite indefinidamente durante toda la vida de
una persona. Tres son las corrientes inicas que median la gnesis de
la DDE: una corriente entrante,
-
I, inducida por hiperpolarizacin, una corriente entrante de
Ca2+, ICa, y una corriente saliente de K+, IK (corriente
rectificadora tarda). La corriente entrante I (denominada tipo
unny) se activa cerca del final de la repolarizacin y est mediada
principalmente por iones Na+ debido a la presencia de canales
lentos de sodio en las fibras del ndulo sinusal. Cuanto ms negativo
sea el potencial de membrana mayor ser la activacin de la corriente
I. La segunda corriente entrante, ICa, se activa al final de la
fase 4 y acelera la despolarizacin diastlica que lleva al disparo
del potencial de accin. Esta corriente est mediada por iones Ca2+
debido a la presencia de canales lentos de calcio. Cuando el
potencial de membrana de las fibras del ndulo sinusal alcanza un
valor liminal (umbral) de aproximadamente -40 mV, otros canales de
calcio6 dependientes de voltaje se activan (abren), despolarizando
la clula (fase 0) y desencadenando, de esta manera, el potencial de
accin. Al mismo tiempo, se abren una gran cantidad de canales de
potasio. Aproximadamente 100-150 ms despus de su apertura, los
canales lentos calcio se inactivan (cierran) por lo que se
interrumpe el flujo de entrada de los iones positivos de Ca2+
mientras que comienzan a difundir iones K+ hacia el exterior de la
fibra. Esta corriente saliente de K+, IK, tiende a repolarizar la
clula (fase 3) luego de la despolarizacin y produce un exceso de
negatividad dentro de la fibra (hiperpolarizacin). Esta accin
repolarizante de la corriente IK se opone a los efectos
despolarizantes de las corrientes I e ICa que se activan durante la
fase 4. Sin embargo, los canales de potasio comienzan a cerrarse
durante la fase 4 por lo que el eflujo de K+ disminuye durante esta
fase. A medida que la corriente IK disminuye, su oposicin a los
efectos despolarizantes de las dos corrientes entrantes (I e ICa)
disminuye gradualmente desencadenando, de esta manera, la
Despolarizacin Diastlica Espontnea. El impulso generado en el ndulo
sinusal viaja a travs del msculo auricular, despolarizando las
fibras y provocando su contraccin, hasta el ndulo
aurculo-ventricular. NDULO Y HAZ AURCULO-VENTRICULAR Aqu se produce
un retraso en la conduccin del impulso (de aproximadamente 0,13
segundos) para que las aurculas tengan tiempo de vaciar su
contenido hacia los ventrculos antes de que comience la contraccin
ventricular. La causa del retraso se debe a la disminucin de las
uniones gap entre las clulas del ndulo y del haz AV. La conduccin a
travs del haz AV es unidireccional, evitando, de esta manera, que
los potenciales de accin viajen retrgradamente desde los ventrculos
hacia las aurculas. TRANSMISIN RPIDA EN PURKINJE Y MSCULO
VENTRICULAR Las fibras de Purkinje son grandes y presentan muchas
uniones gap muy permeables, lo que permite una transmisin casi
instantnea (0,03-0,06 seg.) del impulso a todo el msculo
ventricular. Esto permite que todas las porciones de los ventrculos
comiencen a contraerse casi al mismo tiempo (tipo sincrnico de
contraccin), hecho fundamental para que el corazn pueda cumplir su
rol de bomba eficaz. MARCAPASOS El ndulo sinusal es prcticamente
siempre el marcapasos (pacemaker) del corazn. Otras partes del
corazn pueden presentar una excitacin rtmica intrnseca como, por
ejemplo, las fibras del ndulo AV y las fibras de Purkinje. Sin
embargo, como la frecuencia
-
de descarga del ndulo SA es mayor que la frecuencia de descarga
tanto del ndulo AV como de Purkinje, el ndulo sinusal produce
siempre una nueva descarga antes de que el ndulo AV o Purkinje
puedan alcanzar sus propios umbrales de autoexcitacin. En el caso
de que el ndulo SA no sea el marcapasos, se estar en presencia de
un marcapasos ectpico, que puede producir una debilidad
significativa en el bombeo cardaco. MSCULO CARDACO AURICULAR Y
VENTRICULAR El msculo cardaco, al igual que el msculo esqueltico,
es estriado y posee miofibrillas con filamentos de actina y
miosina. Adems, el msculo cardaco funciona como un sincicio debido
a las uniones gap presentes en los discos intercalados de las
membranas celulares. Gracias a este sincicio, los potenciales de
accin viajan fcilmente de una clula muscular a la otra. La
despolarizacin (fase 0) ocurre antes de la aparicin de la fuerza de
contraccin. Se contina de un perodo breve de repolarizacin temprana
(fase 1) y es seguida por una meseta (plateau, fase 2). Luego, la
membrana se repolariza (fase 3) hasta alcanzar el potencial de
membrana en reposo (fase 4). La finalizacin de la repolarizacin
(fase 4) coincide aproximadamente con la fuerza pico. La relajacin
del msculo sucede principalmente durante la fase 4 del potencial de
accin. La duracin de la contraccin suelen ser similar a la duracin
del potencial de accin. POTENCIAL DE ACCIN Cmo se generan los
potenciales de accin en el msculo cardaco? Cualquier acontecimiento
que produzca una elevacin del potencial de membrana en reposo (-90
mV) hasta un valor umbral puede ser responsable de la gnesis de un
potencial de accin (ej.: excitacin mecnica, qumica o elctrica). En
este caso, el impulso elctrico generado y propagado por el sistema
de conduccin es el responsable de generar un potencial de accin en
el msculo cardaco. FASES DEL POTENCIAL DE ACCIN La despolarizacin
se produce gracias a la presencia de canales rpidos de sodio en la
membrana del miocito. El impulso elctrico mencionado eleva el
potencial de membrana lo suficiente para provocar la apertura de
dichos canales rpidos de sodio voltaje dependiente9. En el valor
umbral (aproximadamente -65 mV), el nmero de iones Na+ que entran
en la fibra supera al nmero de iones K+ que salen de la misma. As,
se produce un crculo vicioso de retroalimentacin positiva en el que
la entrada de Na+ produce una elevacin adicional del potencial de
membrana y abre an ms canales rpidos de sodio activados por el
voltaje y permite que se produzca una mayor entrada de Na+ al
interior de la fibra. Los canales rpidos de sodio voltaje
dependientes tienen dos compuertas: de activacin (o M3) y de
inactivacin (o H). Adems, presentan tres estados distintos: reposo,
activado e inactivado. El mismo voltaje (umbral) que dispara la
apertura de M3 (estado activado) provoca el cierre de H pero, como
las compuertas presentan diferente cintica de activacin, H se
cierra unas milsimas de segundo despus de la apertura de M3 (estado
inactivado). Durante el estado activado del canal, fluyen grandes
cantidades de Na+ hacia el interior de la fibra produciendo la
despolarizacin de la clula (fase 0). Por otra parte, el mismo
-
voltaje que haba provocado la apertura de estos canales tambin
genera la activacin de canales de potasio voltaje dependientes. Sin
embargo, estos canales son de activacin lenta10, por lo que se
abren milsimas de segundo despus de la apertura de la compuerta de
activacin (M3) de los canales de sodio. La apertura de los canales
de potasio genera la salida de K+ hacia el exterior de la fibra al
mismo tiempo que comienzan a cerrarse los canales de sodio. Las
corrientes responsables del eflujo de K+ se denominan IK
(rectificadora tarda), IK1 (rectificadora hacia dentro) e Ito
(transitoria hacia afuera). El aumento de la salida de K+ en
simultneo con el descenso de la entrada de Na+ recuperan el
potencial de reposo normal de la clula (repolarizacin). Por qu se
produce la meseta? Nuevamente, el valor umbral alcanzado por la
clula miocrdica ocasiona la apertura de canales de calcio
(predominantemente, de canales tipo L) voltaje dependientes, que
permanecen abiertos varias dcimas de segundo. Durante su apertura,
fluyen hacia el interior de la clula grandes cantidades de iones
calcio11 manteniendo prolongado el proceso de despolarizacin. Este
influjo de cargas positivas mediadas por iones calcio queda
equilibrado por el eflujo de cargas positivas en forma de iones
potasio a travs de las corrientes IK, IK1 e Ito (esta ltima
responsable de generar la fase de repolarizacin temprana y que no
se inactiva completamente hasta el final de la fase 2). Por qu la
repolarizacin es lenta? Las corrientes de K+ (IK, IK1 e Ito)
aumentan con el tiempo en tanto las corrientes de Ca2+ se
inactivan. Cuando el eflujo de K+ excede el influjo de Ca2+
comienza la repolarizacin. Las corrientes de K+ transitoria hacia
afuera (Ito) y rectificadora tarda (IK) ayudan al inicio de la
repolarizacin pero no as la corriente rectificadora hacia adentro
(IK1) debido a que la conductancia de los canales responsables de
esta corriente es muy baja para los valores del potencial de
membrana durante la meseta. Sin embargo, una vez que la fase 3 ha
comenzado, la contribucin de la corriente rectificadora hacia
adentro (IK1) aumenta considerablemente debido a que el eflujo de
iones K+ disminuye el valor del potencial de membrana provocando un
aumento de la conductancia de los canales que median la corriente
IK1. Qu ocurre durante la fase 4? Durante esta fase predominan los
mecanismos para conservar la homeostasis intracelular. El exceso de
Na+ que ingresa a la clula durante la fase 0 del potencial de accin
se elimina por accin de la Na+,K+-ATPasa. Esta enzima elimina 3
iones Na+ y los intercambia por 2 iones K+ (que salieron de la
clula durante las fases 2 y 3 del potencial de accin). La
eliminacin del Ca2+ intracelular (que ingres durante la fase 2)
ocurre por medio de una bomba de Ca2+ dependiente de ATP (que mueve
iones Ca2+ de regreso hacia los sitios de almacenamiento en el
retculo sarcoplsmico ver apndice) y un mecanismo de intercambio
Na+/Ca2+, que intercambia 3 iones Na+ desde el exterior por cada
ion Ca2+ expulsado. PERODOS REFRACTARIOS El msculo cardaco requiere
un perodo de tiempo luego del potencial de accin para poder ser
reexcitado por un estmulo. El perodo refractario absoluto est
definido por la porcin del potencial de accin en la que ningn
estmulo (lo fuerte que sea) puede generar una nueva respuesta
celular. Esto se debe a que la compuerta de inactivacin de los
canales de sodio no se abre de nuevo hasta que el potencial vuelva
hasta (casi) los valores de reposo. Luego, durante el perodo
refractario efectivo se puede generar una respuesta local, no
propagada, slo con una seal excitadora muy intensa (estmulo
supra-umbral). El perodo refractario relativo se extiende desde el
final del perodo
-
refractario efectivo hasta el momento en el que la clula
recupera su potencial de membrana de reposo.
Cuando una fibra rpida muscular cardaca es estimulada durante el
perodo refractario relativo del potencial de accin evocado
previamente, las caractersticas del nuevo potencial de accin
variarn segn el valor de potencial de membrana que exista en el
momento de la nueva estimulacin. Cuanto ms tarda sea la estimulacin
durante el perodo refractario relativo, mayor ser la amplitud de la
respuesta y la pendiente de la despolarizacin debido a que el nmero
de canales de sodio que se han recuperado del estado de inactivacin
es mayor a medida que la repolarizacin progresa durante la fase 3.
A consecuencia de la mayor amplitud y pendiente de la
despolarizacin de la respuesta evocada, la velocidad de propagacin
tambin aumenta cuanto ms tardamente se estimule la fibra durante el
perodo refractario relativo. Una vez que la fibra se repolarizado
completamente, la respuesta ser siempre la misma sin importar en qu
momento de la fase 4 se aplique un estmulo. A medida que se
estimula ms tardamente a las fibras lentas durante el perodo
refractario relativo, la amplitud y la pendiente de la
despolarizacin aumentan progresivamente, al igual que lo observado
con las fibras rpidas. Adems, el mismo efecto sobre la velocidad de
conduccin se manifiesta en ambos tipos de fibras. De todas maneras,
la recuperacin completa de la excitabilidad ocurre mucho ms
lentamente en las fibras lentas que en las fibras rpidas. EFECTOS
DEL SISTEMA NERVIOSO AUTNOMO SOBRE EL CORAZN La eficacia de la
funcin de bomba del corazn est controlada por los nervios simpticos
y parasimpticos (vagos). Los nervios vagos se distribuyen
principalmente a los ndulos SA y AV y tienen poca representacin en
el msculo auricular y casi nula en el msculo ventricular. Por otra
parte, los nervios simpticos se distribuyen en todas las regiones
del corazn, con una intensa representacin en el msculo ventricular.
SIMPTICO El sistema nervioso simptico aumenta todas las propiedades
cardacas. Los nervios simpticos estimulan al corazn mediante la
liberacin de noradrenalina desde las terminales nerviosas. Dicho
neurotransmisor acta, principalmente, sobre receptores 1 presentes
en el msculo cardaco. Los receptores 1 estn ligados a la protena
Gs. La
-
interaccin entre la noradrenalina y el receptor adrenrgico 1
desencadena la estimulacin de la adenilato ciclasa por la Gs con la
consiguiente formacin de AMPc y activacin de la proten quinasa
dependiente de AMPc (PKA). Cmo se estimulan las propiedades
cardacas? Los efectos simpticos sobre el corazn se explican por un
aumento de la permeabilidad de la membrana a los iones calcio y
sodio. Ms especficamente, la sealizacin intracelular mediada por el
receptor 1 provoca la activacin de la PKA lo que determina una
serie de efectos que influyen sobre cada una de las propiedades
cardacas. - Cronotropismo, Dromotropismo y Batmotropismo: la PKA
fosforila los canales de calcio y sodio involucrados en la gnesis
de la Despolarizacin Diastlica Espontnea facilitando, de esta
manera, su apertura. Esto provoca un aumento de la permeabilidad de
la membrana de la fibra (en este caso, la fibra del marcapaso) al
Ca2+ y al Na+ produciendo un aumento de la velocidad del ascenso
(pendiente) del potencial de membrana hacia el valor umbral. Por
todo esto, se acelera la autoexcitacin espontnea de las clulas del
ndulo sinusal. Este efecto se traduce como un aumento en la
frecuencia cardaca (efecto cronotrpico positivo). A su vez, la
mayor permeabilidad al Ca2+ y al Na+ provoca una mayor amplitud de
la respuesta de despolarizacin. Cuanto mayor es la amplitud del
potencial de accin, ms efectiva se torna la despolarizacin de las
partes adyacentes de la membrana (efecto batmotrpico positivo) y
mas rpida es la onda de despolarizacin que se propaga por la fibra
(efecto dromotrpico positivo). - Inotropismo: los iones calcio
tienen una funcin importante en la excitacin del proceso contrctil
de las miofibrillas (acoplamiento excitacin-contraccin). Sin
embargo, la cantidad de calcio que ingresa a la clula en cada
despolarizacin es muy inferior a la necesaria para producir la
contraccin por lo que el calcio, que se unir a las protenas del
sarcmero12, proviene principalmente de depsitos intracelulares
ubicados en el retculo sarcoplsmico. El calcio almacenado en el
retculo sarcoplsmico es liberado por el calcio que ingresa a la
clula, constituyendo un mecanismo de liberacin inducido por el
mismo ion (liberacin de calcio inducida por el calcio). Los canales
por donde egresa el calcio del retculo sarcoplsmico se denominan
receptores de rianodina y se encuentran agrupados en las regiones
del retculo sarcoplsmico cercanas a los tbulos T del sarcolema. La
fosforilacin de los canales de calcio (tipo L) mediada por PKA es
responsable de una mayor entrada de Ca2+ a la fibra muscular
miocrdica. Adems, la PKA fosforila protenas contrctiles del msculo
(troponina I). Ambos efectos determinan un aumento de la
contractilidad miocrdica (efecto inotrpico positivo). -
Lusitropismo: el calcio citoplasmtico es recapturado activamente
por el retculo sarcoplsmico mediante una bomba calcio-ATPasa13 y es
retirado del sarcolema por un intercambiador de sodio-calcio (saca
1 ion Ca2+ y mete 3 Na+). Esta bomba est regulada por una protena
denominada fosfolamban. La activacin de la PKA provoca fosforilacin
de dicha protena. La fosfolamban fosforilada aumenta la velocidad
con la que la bomba calcio-ATPasa del retculo sarcoplsmico
secuestra calcio14 acelerando, de esta manera, la relajacin del
msculo miocrdico (efecto lusitrpico positivo). PARASIMPTICO El
sistema nervioso parasimptico produce los efectos contrarios a los
del simptico sobre el corazn: disminuye todas las propiedades
cardacas. La estimulacin de los nervios vagos que inervan al corazn
hace que se libere acetilcolina en las terminales nerviosas. La
acetilcolina acta sobre receptores M2 presentes en el miocardio.
Estos receptores
-
estn ligados a la protena Gi. La protena Gi disminuye la
produccin de AMPc (a travs de la inhibicin de la adenilato ciclasa
por la subunidad ), aumenta la permeabilidad al potasio (la
subunidad abre canales de K+) y disminuye la disponibilidad de
calcio en el sarcolema (por supresin de la actividad de canales
lentos calcio tipo L sensibles a voltaje). Cmo se inhiben las
propiedades cardacas? Los efectos parasimpticos sobre el corazn se
explican por un aumento de la permeabilidad de la membrana al
potasio. Adems, la disminucin de la produccin de AMPc hace que no
se active la PKA. De esta manera, se inhiben todos los efectos
simpticos que se producan por activacin de la PKA (ver arriba). -
Cronotropismo, Dromotropismo y Batmotropismo: la apertura de
canales de potasio (regulados por la Gi) y el consecuente aumento
de permeabilidad a ese ion conducen a hiperpolarizacin del msculo
miocrdico15. De esta manera, se retrasa la llegada al valor umbral
(menor pendiente de despolarizacin), se disminuye la amplitud del
potencial de accin y se incrementa la corriente repolarizante de
potasio en las fibras musculares. Estos efectos se traducen como
una disminucin en la frecuencia cardaca (efecto cronotrpico
negativo) y del nivel de excitabilidad (efecto batmotrpico
negativo) y reduccin de la velocidad de conduccin a travs del
tejido especializado (efecto dromotrpico negativo). -Inotropismo y
Lusitropismo: la protena Gi disminuye la actividad de los canales
lentos calcio (tipo L). As, disminuye el acoplamiento
excito-contrctil del msculo cardaco (efecto inotrpico negativo).
Adems, como la activacin de Gi disminuye la produccin de AMPc y,
por ende, la actividad de la PKA, no se produce fosforilacin de
fosfolamban por lo que se reduce la actividad de la bomba
calcio-ATPasa presente en el retculo sarcoplsmico (efecto
lusitrpico negativo).
-
Por lo tanto los efectos del simptico sobre el corazn se deben
tanto a modificaciones de la frecuencia como a modificaciones de la
fuerza contrctil (aumento). En cambio, los efectos del parasimptico
se basan principalmente en modificaciones de la frecuencia
disminucin). Esta diferencia se debe fundamentalmente a la distinta
distribucin anatmica de las terminales nerviosas de ambas
divisiones del sistema nervioso autnomo. 4.3.1. Importancia del
Ca2+ en la fibra cardiaca. Fibra muscular CARDACA: CARDIOMIOCITOS
El TJ muscular cardaco es una variedad del TJ muscular
especializada en atender la funcin cardiovascular mediante la
diferenciacin de una clase de clulas, los CARDIOMIOCITOS, que
tienen similitudes tanto con la fibra muscular lisa como con la
estriada esqueltica.
lisa:
-
- Regulados por el SN Vegetativo, es decir, son de contraccin
involuntaria.
- Son independientes, es decir, son clulas uni-binucleadas que
poseen una frontera con respecto a las clulas vecinas; NO forman un
sincitio, a diferencia de las C. musculares esquelticas
(estriadas), que forman un magma citoplasmtico con muchos
ncleos.
- Sus clulas se comunican por Gap Junctions o uniones de
comunicacin directa (es lo mismo), lo que permite la propagacin del
estmulo elctrico a todo el entramado celular para la posterior
activacin de la contraccin (Ca2+).
esqueltica/estriada:
- Citoesqueleto contrctil estriado de miofibrillas constituidas
por SARCMERAS (que son las que dan la estriacin al citoplasma).
OJO!!! El citoesqueleto de las fibras musculares LISAS NO est
constituido por sarcmeras, sino que forma una malla contrctil
trenzada o un compactado celular que da lugar a una contraccin
mucho menos potente.
- Adopta una morfologa fusiforme, algo estrellada y con
prolongaciones celulares que le sirven para unirse a las clulas
vecinas (a travs de discos intercalares), crendose una malla
tridimensional de clulas en el
corazn que forma el miocardio.
proporciona una mayor fuerza/potencia contrctil.
- En los huecos entre las C. musculares cardacas o entre
cardiomiocitos se alojan CAPILARES, por lo que la fibra muscular
cardaca est tremendamente VASCULARIZADA (oxigenada).
-
cardiomiocitos:
1. Un ncleo central.
2. Una Mb plasmtica o SARCOLEMA.
3. Una estructura intracelular de miofibrillas contrctiles:
cintas de molculas contrctiles que forman las MIOFIBRILLAS de la C.
muscular, que a su vez estn constituidas por SARCMERAS. Las
miofibrillas se extienden desde los extremos de las clulas hasta
las del lado opuesto, formando cuerdas cuya contraccin determina el
cambio de tamao del msculo. En estas cuerdas podemos observar la
estriacin y las sarcmeras. Es decir, las miofibrillas estn
enganchadas de lado a lado y se contraen (NO se rompen porque el
extremo de las clulas forma complejos de unin que evitan que se
desgarren al contraerse).
Entre las miofibrillas encontramos el resto de orgnulos:
I. Mitocondrias (llamadas sarcosomas en su descubrimiento debido
a que se observaron en cuerpos de estas C. musculares). El corazn
exagera al mximo el potencial contrctil de sus clulas, por eso
tiene muchas ms mitocondrias que la clula muscular esqueltica
estriada.
-
II. RETCULO SARCOPLSMICO (RS) = retculo endoplasmtico. Es muy
diferente al RE de cualquier clula ya que, en vez de formar
cisternas alineadas cuya acumulacin da lugar al AG, forma
envoltorios sobre las miofibrillas que estn especializados en
acumular el calcio cerca de las sarcmeras.
Sarcmera/Retculo Sarcoplsmico/Tbulos-T: cada sarcmera tiene su
retculo sarcoplsmico pegado/acoplado, que ser el que le proporcione
el Ca2+ iniciador de la contraccin gracias a la activacin de la
liberacin de este Ca2+ por los tbulos-T
- El retculo sarcoplsmico tiene almacenado el Ca2+ que necesita
la sarcmera para contraerse, pero NO lo libera directamente, sino
que requiere de una activacin.
- La activacin del RS para la liberacin del Ca2+ viene dada por
estructuras de la Mb plasmtica, que son entrantes tubulares (de la
Mb) a modo de tuberas - que se dirigen hacia la sarcmera y se
acoplan al RS, los TBULOS-T (equivalentes a la caveolina-3 de las
c. musculares lisas).
- Los tbulos-T entran hasta la intimidad de las cisternas del RS
pegadas a las sarcmeras y llevan hasta cada sarcmera el POTENCIAL
DE ACCIN de la estimulacin elctrica de la clula muscular.
-
SISTEMA DE TBULOS-T: conductos ramificados conectados con el
exterior de la clula por invaginaciones de la Mb plasmtica o
sarcolema que alcanzan a c/ una de las sarcmeras pegndose al
retculo sarcoplsmico que tiene c/ una de estas sarcmeras. Llevan la
excitacin elctrica, activando la liberacin del Ca2+, el cual
provoca cambios de conformacin en la sarcmera (actina-miosina) e
inicia la contraccin. En resumen: el RS se pega a c/sarcmera para
acercarle el Ca2+, pero primero al RS le entra el tbulo-T, que es
el que acerca la excitacin elctrica a toda la zona del RS y activa
la liberacin del Ca2+. Retculo Sarcoplsmico/Tbulo-T = DIADAS. Como
cada RS tiene un tbulo-T forman parejas. *En la C. muscular
esqueltica estriada se forman TRIADAS (1 tbulo-T por c/2 RS). III.
Gran acmulo de molculas: glucgeno, alta concentracin de lpidos y
lipofuscina (puede llegar a representar el 20% del cardiomiocito en
el anciano).
La presencia de lipofuscina en el cardiomiocito es un signo de
envejecimiento.
DISCOS INTERCALARES o ESCALERIFORMES Representan complejos de
unin entre los cardiomiocitos, en los cuales distinguimos 2 zonas:
1) Verticales (transversales con respecto al eje del cardiomiocito)
= DESMOSOMAS + FASCIA ADHERENS
(uniones intermedias)
-
Funcin: unin firme de las clulas entre s y fijacin de las
miofibrillas. - Funcin de los desmosomas: fijan, unen firmemente a
las clulas musculares cardacas evitando su deslizamiento.
Cuando la clula se contrae estira de la propia Mb y de su unin a
la clula vecina. - Funcin de la fascia adherens: fijan miofibrillas
y tambin se unen entre ellas. Acompaa a la fijacin de los
cardiomiocitos por los desmosomas y engancha las miofibrillas. Las
miofibrillas se pueden unir porque la fascia adherens tiene puntos
de unin para la alfa-actinina (de las miofibrillas). Cuando se
contraen todos los cardiomiocitos a la vez el corazn se hace ms
pequeo. 2) Horizontales (longitudinales respecto al eje de la
clula; donde pisamos en la escalera) = GAP Junctions o uniones de
comunicacin directa + desmosomas
- Funcin de las Gap Junctions: comunicar a los cardiomiocitos
entre s para que sea posible el intercambio de iones. No tienen
fuerza para la fijacin, por lo que su nica funcin es la de
comunicar.
LOCALIZACIN
-
ESPECFICA (aurcula o ventrculo) No todas las clulas musculares
del corazn son iguales, sino que presentan diferencias segn se
siten en la aurcula o en el ventrculo: 1. CARDIOMIOCITOS
AURICULARES = ms pequeos.
2. CARDIOMIOCITOS VENTRICULARES = ms grandes.
Poseen caractersticas metablicas distintas (que no vamos a
tratar este ao). Adems, tambin se distinguen cardiomiocitos
modificados o grupos heterogneos de cardiomiocitos que han perdido
la capacidad de contraccin, y en su lugar han diferenciado la
capacidad de autoexcitacin, como por ejemplo: 3. CLULAS MARCAPASOS:
son ritmognicas, es decir, marcan el ritmo contrctil del
corazn.
4. CLULAS DE PURKINJE: forman el sistema de conduccin del
corazn. Permiten la propagacin rpida del estmulo elctrico a travs
del miocardio. Otros cardiomiocitos que tambin estn en la aurcula
(derecha) pero asociados a los ndulos sinusales, donde estn las
clulas endocrinas del corazn: 5. CARDIOMIOCITOS CON FUNCIN
ENDOCRINA: estn en la aurcula y producen polipptidos hormonales que
contribuyen a la regulacin hidroelectroltica de nuestro cuerpo.
11:30)
-
4.3.2. Tejido marcapaso y de conduccin. (ARCHIVO PDF)
-
5. Msculo liso. El msculo liso est formado por fibras musculares
lisas que corresponden a clulas
uninucleadas, delgadas y aguzadas en los extremos, cuya longitud
vara entre 20 y 500
mm (Figs 1 y 2). Este tipo de msculo forma la porcin contrctil
de la pared de diversos
rganos tales como tubo digestivo (Fig 3) y vasos sanguneos (Fig
4), que requieren de
una contraccin lenta y sostenida. Las clulas se organizan en
grupos, formando haces,
rodeados de tejido conjuntivo fibroso que contiene vasos
sanguneos.
El ncleo de las fibras musculares lisas se ubica en el centro de
la fibra y los organelos
citoplasmticos tales como mitocondrias, aparato de Golgi,
retculo endoplsmico rugoso
y ribosomas libres se localizan, mayoritariamente, en la
vecindad de los polos nucleares
(Fig 5). El resto del citoplasma est ocupado por abundantes
miofilamentos finos de
actina, una proporcin menor de miofilamentos gruesos de miosina,
y un citoesqueleto de
filamentos intermedios formados por desmina. Existen, tambin,
numerosos cuerpos
densos, estructuras que anclan filamentos finos (Fig 6).
Las fibras musculares lisas se disponen desplazadas una respecto
de la otra, de manera
que el extremo delgado de una fibra se ubica vecino a la parte
ancha de la fibra vecina.
Esta disposicin de las fibras y la localizacin del ncleo en el
centro, explica el aspecto
del msculo liso en corte transversal (Figs 7 y 8).
Las fibras musculares lisas estn rodeadas por una lmina basal
(lmina externa)
comparable a la lmina basal de los epitelios (Fig 9). Por fuera
de la lmina externa, se
dispone una trama de fibras reticulares.
En sitios discretos, las clulas adyacentes estn asociadas por
uniones de comunicacin
("nexos"), de estructura y funcin similares a la explicada en
tejidos epiteliales.
Figura 1 Figura 2
-
Figura 3 Figura 4
Figura 5 Figura 6
Figura 7 Figura 8
Figura 9
-
Bases estructurales de la contraccin del msculo liso. El aparato
contrctil del msculo liso se contrae mas lentamente que el del
msculo estriado, pero permite un acortamiento mayor de las fibras
musculares lisas (Fig 1). El mecanismo de contraccin, en esta
variedad de msculo, tambin se basa en el deslizamiento de los
filamentos finos sobre los filamentos gruesos. Los filamentos de
actina de las fibras musculares lisas son fciles de detectar a
nivel ultraestructural (Fig 2); en cambio la visualizacin de los
filamentos gruesos requiere de condiciones de fijacin especiales,
que demuestran que en el msculo liso por cada filamento grueso hay
una proporcin mucho mayor de filamentos finos (1:14) que la que se
observa en el msculo esqueltico (1:6).En estas clulas, la
contraccin es regulada tambin por alza en las concentraciones
citoslicas de Ca++. Sin embargo, la regulacin de la contraccin est
asociada a miosina y no a actina. Un alza en las concentraciones
citoslicas de Ca++ induce la fosforilacin de las cadenas livianas
de la miosina lo que:
filamentos gruesos (Fig 3) y
Los filamentos gruesos preparados in vitro, a partir de miosina
de msculo liso, aparecen polarizados en una sola direccin en un
lado del filamento y en la direccin opuesta a lo largo del otro
lado (Fig 3). En esta configuracin no existe una zona libre de
puentes, como la que se ve en el filamento grueso del msculo
esqueltico. Esta disposicin tiene la ventaja que actina y miosina
pueden interactuar sin interrupcin a lo largo de todo el filamento
grueso. Cuando la cabeza de la miosina se defosforila, los
filamentos se desensamblan y la miosina se disocia de la actina. La
fosforilacin es catalizada por una enzima (quinasa de la cadena
liviana de la miosina) cuya accin requiere de la presencia del
complejo Ca-calmodulina.
El modelo aceptado de contraccin de las fibras musculares lisas
(Fig 4) establece que manojos de filamentos finos de actina,
asociados a filamentos gruesos de miosina, se anclan por un extremo
a cuerpos densos adheridos a la membrana plasmtica y por el otro a
filamentos intermedios no contrctiles a travs de cuerpos densos
citoplasmticos. La a-actinina es uno de los componentes de los
cuerpos densos. El rol de los cuerpos densos es similar al de los
discos Z de las miofibrillas del msculo estriado. Los manojos
contrctiles se orientaran oblicuos respecto del eje mayor de la
clula (Fig 5), lo que explicara el acortamiento que experimentan
las fibras musculares lisas durante su contraccin. En la superficie
de las clulas musculares lisas existen numerosas vesculas
membranosas o cavolas (Figs 7 y 8), vecinas a cisternas o tbulos de
retculo endoplsmico liso. Se cree que este sistema membranoso juega
un papel en la captura y liberacin de calcio, similar al que
desempea el retculo sarcoplsmico en el msculo estriado. Adems de su
actividad contrctil, las clulas musculares lisas tienen la
capacidad de sintetizar colgena tipo III, elastina y
proteoglucanos.
-
Figura 1 Figura 2
Figura 3 Figura 4
Figura 5 Figura 6
Figura 7 Figura 8
-
Figura 9
Bases estructurales de la contraccin del msculo liso. El aparato
contrctil del msculo liso se contrae mas lentamente que el del
msculo estriado, pero permite un acortamiento mayor de las fibras
musculares lisas (Fig 1). El mecanismo de contraccin, en esta
variedad de msculo, tambin se basa en el deslizamiento de los
filamentos finos sobre los filamentos gruesos. Los filamentos de
actina de las fibras musculares lisas son fciles de detectar a
nivel ultraestructural (Fig 2); en cambio la visualizacin de los
filamentos gruesos requiere de condiciones de fijacin especiales,
que demuestran que en el msculo liso por cada filamento grueso hay
una proporcin mucho mayor de filamentos finos (1:14) que la que se
observa en el msculo esqueltico (1:6).En estas clulas, la
contraccin es regulada tambin por alza en las concentraciones
citoslicas de Ca++. Sin embargo, la regulacin de la contraccin est
asociada a miosina y no a actina. Un alza en las concentraciones
citoslicas de Ca++ induce la fosforilacin de las cadenas livianas
de la miosina lo que:
filamentos gruesos (Fig 3) y
e su interaccin con actina. Los filamentos gruesos preparados in
vitro, a partir de miosina de msculo liso, aparecen polarizados en
una sola direccin en un lado del filamento y en la direccin opuesta
a lo largo del otro lado (Fig 3). En esta configuracin no existe
una zona libre de puentes, como la que se ve en el filamento grueso
del msculo esqueltico. Esta disposicin tiene la ventaja que actina
y miosina pueden interactuar sin interrupcin a lo largo de todo el
filamento grueso. Cuando la cabeza de la miosina se defosforila,
los filamentos se desensamblan y la miosina se disocia de la
actina. La fosforilacin es catalizada por una enzima (quinasa de la
cadena liviana de la miosina) cuya accin requiere de la presencia
del complejo Ca-calmodulina.
El modelo aceptado de contraccin de las fibras musculares lisas
(Fig 4) establece que manojos de filamentos finos de actina,
asociados a filamentos gruesos de miosina, se anclan por un extremo
a cuerpos densos adheridos a la membrana plasmtica y por el otro a
filamentos intermedios no contrctiles a travs de cuerpos densos
citoplasmticos. La a-actinina es uno de los componentes de los
cuerpos densos. El rol de los cuerpos densos es similar al de los
discos Z de las miofibrillas del msculo estriado. Los manojos
contrctiles se orientaran oblicuos respecto del eje mayor de la
clula (Fig 5), lo que explicara el acortamiento que experimentan
las fibras musculares lisas durante su contraccin. En la superficie
de las clulas musculares lisas existen numerosas vesculas
membranosas o cavolas (Figs 7 y 8), vecinas a cisternas o tbulos de
retculo endoplsmico liso. Se cree que este sistema membranoso juega
un papel en la captura y
-
liberacin de calcio, similar al que desempea el retculo
sarcoplsmico en el msculo estriado. Adems de su actividad
contrctil, las clulas musculares lisas tienen la capacidad de
sintetizar colgena tipo III, elastina y proteoglucanos.
Figura 1 Figura 2
Figura 3
Figura 6
Caractersticas y funciones:
Los msculos lisos forman las paredes de las vsceras y no estn
bajo el control de la
voluntad. Sus fibras no contienen estras.
-
Este msculo tiene similitud con el msculo estriado o esqueltico.
La diferencia es que
no posee lnea Z como lo posee el msculo estriado, sino que posee
bolas densas que
reemplazan a estas lneas Z.
Este puede ser unitario o multiunitario. Se le llama unitario
cuando existe entre cada fibra
de este msculo una unin (los llamados gap junctions); se les
llama multiunitario si no
estn enlazados por uniones, sino que funcionan de manera
independiente.
Este msculo y su funcin es muy importante, por ejemplo, los
seres humanos presentan
musculatura lisa en todo el tracto gastrointestinal, el cual, es
importante porque interviene
en lo que son las contracciones de peristaltismo.
El funcionamiento de la contraccin es mucho ms duradero que la
del msculo
esqueltico debido a que no consume tanta energa como lo hace el
mismo. La fase de
contraccin de este tipo de msculo es duradera, puesto que cuando
la accin de unin
de miosina y actina -mismos pasos de contraccin que el msculo
esqueltico-, gasta
menor cantidad de energa (la misma cantidad de ATP, pero menor
consumo de energa),
es decir, el metabolismo de gasto de energa de ATP es ms lento
que el del msculo
esqueltico.
No solo el tiempo de la contraccin es una diferencia del msculo
esqueltico con el
msculo liso (la distancia que se contrae es mucho mayor que la
del msculo
esqueltico).
TIPO DE MUSCULOS LISOS:
Msculo liso multiunitario: Compuesto de fibras musculares lisas
separadas. Cada
fibra puede contraerse independientemente de las otras, su
control es ejercida
principalmente por seales nerviosas. Rara vez muestran
contracciones espontneas.
Ejemplos: msculo ciliar del ojo, el iris del ojo, la membrana
nictitante de algunos
animales inferiores.
Msculo liso visceral: Se disponen de forma tubular en las
paredes de las arterias y
venas pequeas, as como en los rganos huecos como el estmago,
intestino, tero y
vejiga.
-
CELULAS DEL TEJIDO MUSCULAR LISO:
El msculo liso est formado por clulas con las siguientes
caractersticas:
Son clulas fusiformes, delgadas.
Ncleo: central, alargado, cromatina laxa, con uno o mas
nuclolos, en forma de puro,
uno por cada clula.
Citoplasma: uniforme, levemente eosinfilo, sin estriaciones
(contiene microfilamentos de
actina y miosina en desorden).
El msculo liso es involuntario, lento y forzado, no sujeto a la
ley del todo o nada.
Se localiza en rganos huecos, excepto corazn, como:
Aparato respiratorio, aparato digestivo, aparato urinario, vasos
sanguneos, etc.
CONTRACCION DEL MUSCULO LISO
Aunque los iones de calcio en las clulas del msculo liso causan
la contraccin como en
el msculo estriado, el control del movimiento de los iones de
calcio es diferente. En el
msculo liso relajado los iones de calcio estn en el retculo
sarcoplasmtico por toda la
clula. Cuando se produce la excitacin de la membrana, los iones
de calcio se liberan al
citoplasma y se unen a una protena llamada CALMODULINA. El
complejo calcio-
calmodulina activa a una enzima que fosforila la miosina y
permite su unin a la actina.
Luego se produce el deslizamiento de la misma forma que en las
fibras musculares
estriadas. Las fibras musculares lisas pueden excitarse por
terminales nerviosas o por
hormonas sanguneas.
GENERALIDADES:
MUSCULO LOCALIZACION
APARIENCIA DE LAS CELULAS
TIPO DE ACTIVIDAD
ESTIMULACION
MUSCULO LISO (NO ESTRIADO)
Se encuentra en las paredes de las vsceras huecas y vasos
Fibras fusiforme pequeas, independiente
Contraccin dbil, lenta rtmica o de tono sostenido; acta
INVOLUNTARIA A TRAVES EL SISTEMA NERVIOSO
-
CLINICAMENTE:
HIPERTROFIA E HIPERPLASIA DEL MUSCULO LISO:
Las clulas musculares lisas experimentan una hipertrofia
compensadora en respuesta al
aumento de demandas. Las clulas musculares lisas de la pared
uterina aumentan
durante el embarazo, no solo en tamao sino tambin en nmero
(hiperplasia), dado que
conservan su capacidad de dividirse. Ademas pueden desarrollarse
nuevas clulas
musculares lisas a partir de clulas incompletamente
diferenciadas (pericitos) localizadas
a lo largo de los vasos sanguneos de pequeo calibre.
MUSCULO LISO EN LAS VIAS RESPIRARTORIAS:
Los msculos lisos pueden contraerse isomtricamente,
isotnicamente, o de manera
intermedia entre 2 extremos, en vivo. El musculo de la va
respiratoria no se contrae
isomtricamente, porque la va respiratoria no es rgida. Es
probable que el musculo liso
de la va respiratoria se contraiga semi- isotnicamente,
hacindose ms corto hasta que
se limita por fuerzas opuestas. Ejemplo: Elastancia de la pared
de la va respiratoria y
fuerza de retraccin elstica del pulmn. La fuerza desarrollada
por los msculos lisos de
la va respiratoria cuando son estimulados dependen de la
longitud inicial.
sanguneos, iris y cuerpo ciliar del ojo; se une a los folculos
pilosos de la piel (musculo erector del pelo)
s o aglomeradas, sin estras; ncleo nico, central.
fundamentalmente para impulsar sustancias (peristalsis) y
restringir la corriente (vasoconstriccin y actividad
esfinteriana)
AUTONOMO.
-
1364 1ecfc2457dfcb5f5.1. Estructura.
Las clulas musculares lisas poseen un aparato contrctil de
filamentos finos y gruesos y
un citoesqueleto de filamentos intermedios de desmina y
vimentina.
El resto del sarcoplasma est repleto de filamentos finos que
forman parte del aparato de
contrctil. Los filamentos gruesos de miosina estn dispersos por
todo el sarcoplasma de
la clula muscular lisa. Los filamentos finos de una clula
muscular lisa estn adheridos a
densidades citoplasmticas o cuerpos densos que se ven entre los
filamentos. Estas
estructuras se hallan distribuidas por todo el sarcoplasma en
una red de filamentos
intermedios de la protena desmina.
Los componentes del aparato contrctil de las clulas musculares
lisas son:
Filamentos finos que contienen actina, la isoforma muscular lisa
de la tropomiosina, y dos
protenas especficas del musculo liso, la caldesmona y la
calponina. Con la
tropomiosisna muscular lisa no hay troponina asociada. la
investigacin indica que la
posicin de la tropomiosina sobre el filamento de actina est
regulada por la fosforilacin
de las cabezas de la miosina. La caldesmona y la calponina son
protenas fijadoras de
actina que bloquean el sitio de unin para la miosina. La accin
de estas protenas es
dependiente del Ca2+ y tambin est controlada por la fosforilacin
de las cabezas de
miosina.
Filamentos gruesos que contienen miosina II y que son un poco
diferentes de los que hay
en el musculo esqueltico. Esta miosina tambin est compuesta por
dos cadenas
polipeptdicas pesadas y cuatro ligera. Sin embargo, la
estructura de los filamentos
gruesos de la clula muscular lisa es diferentes de la de los
filamentos gruesos de la
clula muscular esqueltica. las molculas de miosina estn
escalonadas en paralelo
entre dos vecinas inmediatas y tambin estn unidas a una compaera
antiparalela
mediante una superposicin breve en el extremo distal de sus
colas.
Los cuerpos densos proveen un sitio de fijacin para los
filamentos finos y filamentos
intermedios.
Los cuerpos densos contienen una variedad de protenas de placa -
actinina, que fijan
filamentos tanto finos comode adhesin, incluida la intermedios
de sarcolema en forma
directa e indirecta desempean un papel importante en la
trasmisin de las fuerzas
contrctiles generadas en el interior de la clula hacia la
superficie celular, lo que altera la
-
forma de la clula. Estos cuerpos densos son anlogos de
intracelulares de las lneas z
del musculo estriado.
La contraccin del msculo liso es iniciada por una gran variedad
de impulsos que
incluyen estmulos mecnicos, elctricos y qumicos.
Los mecanismos que causan la contraccin de las clulas musculares
lisas son muy
diferentes de los de las clulas musculares estriadas. El msculo
liso tiene diversos
mecanismos de transduccin de seales que inician y modulan la
contraccin de sus
clulas. Todos conducen a la elevacin de la concentracin
intracelular del Ca2+ , que es
la responsable directa de la contraccin muscular. As, la
contraccin del msculo liso
puede ser desencadenada por:
Impulsos mecnicos, como el estiramiento pasivo del msculo liso
vascular. Los impulsos
mecnicos activan canales inicos mecanosensibles que conducen a
la iniciacin de la
contraccin muscular espontanea.
Despolarizaciones elctricas, como las que ocurren durante la
estimulacin nerviosa del
musculo liso. La liberacin de los neurotransmisores acetilcolina
y noradrelanina desde
sus terminaciones nerviosas sinpticas estimula receptores
ubicados en la membrana
plasmtica de la clula muscular y cambia el potencial de la
membrana. Esto causa
apertura de canales de Ca2+ sensibles al voltaje.
ASPECTOS FUNCIONALES DEL MSCULO LISO
El msculo liso se especializa en la contraccin lenta y
prolongada. Las clulas
musculares lisas pueden permanecer contradas por periodos
prolongados sin fatigarse.
Se pueden contraer a la manera de una onda y producir
movimientos peristlticos como
los del tubo digestivo y la va espermtica del varn o la
contraccin puede ocurrir en todo
el msculo al mismo tiempo para producir movimientos expulsivos
como los de la vejiga,
la vescula biliar y el tero. El msculo liso tiene una actividad
contrctil espontnea en
ausencia de estmulos nerviosos.
La contraccin del musculo liso suele ser regulada por neuronas
posganglionares del
sistema nervioso automtico (SNA); la mayor parte del msculo liso
esta inervada en
forma directa tanto por nervios simpticos como parasimpticos. En
el tubo digestivo el
tercer componente del SNA, la divisin entrica, es la fuente
primaria de nervios para las
capas musculares.
-
Aunque la mayor parte del Ca2+ entra en el citoplasma durante la
despolarizacin a
travs de canales de Ca2+ activados por voltaje, algunos canales
de Ca2+ , llamados
canales de Ca2+ activados por ligando, son activados por
hormonas a travs de sus
mecanismos de segundo mensajero. En consecuencia la contraccin
del musculo liso
tambin puede ser