1.1: Anatomía y Fisiología del Corazón

Este segmento es una conferencia de prerrequisito en preparación para la cartilla de interpretación del ECG. Una base sólida en la anatomía y fisiología del corazón es esencial para comprender e interpretar los EKG. Este segmento revisará esa anatomía y fisiología.

Figura\(\PageIndex{1}\): Imagen 1, diagrama de un corazón humano

Lo anterior es un recordatorio visual de las estructuras del corazón. Es de destacar que la válvula tricúspide también se conoce como la válvula auriculoventricular derecha. La válvula mitral también se conoce como la válvula bicúspide o la válvula auriculoventricular izquierda. Ambas terminologías son correctas. La válvula tricúspide es tri cúspide porque tiene 3 solapas que sellan entre sí para formar la válvula, ancladas a lo largo de la pared de la pared ventricular adyacente. La válvula bi cúspide solo tiene 2 solapas.

Las válvulas pulmonar y aórtica se denominan válvulas semilunares. Estas válvulas tienen forma de embudo y, aunque morfológicamente diferentes de las válvulas cúspide, cumplen una función similar (prevenir el reflujo sanguíneo). Cuando auscultas los sonidos cardíacos con un estetoscopio, los sonidos que estás escuchando son las válvulas que se abren y cierran.

Arterias coronarias

Las arterias coronarias proporcionan al corazón su propio suministro de sangre dedicado. Si bien los ventrículos izquierdos bombean sangre rica en oxígeno al resto del cuerpo, todo el corazón aún requiere su propio suministro de sangre. Las arterias coronarias son las primeras arterias que se ramifica de la aorta.

Figura\(\PageIndex{2}\): Imagen 2, Arterias Coronarias

Por el momento, solo ten en cuenta que hay arterias coronarias, su trabajo es suministrar sangre al tejido cardíaco, y hacer una nota mental de dónde se encuentran. Serán revisitados en un segmento posterior.

¿Qué es la Electricidad y la Polarización?

Primero es necesario entender qué es la electricidad. La electricidad se define como la presencia y el flujo de carga eléctrica. Todas las formas de electricidad (incluido el tipo que se utiliza para alimentar dispositivos como luces en un hogar) implica un flujo de átomos cargados positiva y/o negativamente de un punto a otro. Los átomos que tienen una carga distinta de cero se llaman iones.

Para entender qué es un ion, es útil entender la teoría atómica en lo que se refiere a la posición de los electrones. Un átomo contiene un núcleo (centro) hecho de protones y neutrones. Los protones son partículas cargadas positivamente, los neutrones son partículas que tienen masa pero no están cargadas (neutra = neutrón). Los electrones orbitan alrededor del núcleo del átomo, al igual que un planeta orbita alrededor de un sol. Si bien los protones y neutrones son bastante estables en su posición en el átomo, los electrones están constantemente en movimiento alrededor del exterior del átomo. Podemos predecir dónde están en un momento dado usando la teoría de Bohr, y usar esa predicción para determinar cómo se carga eléctricamente ese átomo.

En resumen: Cada electrón habita en un área llamada “nivel de energía”. Los niveles de energía se pueden comparar con los niveles de un departamento. Cada nivel del complejo de departamentos tiene un número determinado de habitaciones, y esas habitaciones deben llenarse para comenzar a llenar el siguiente nivel. El primer nivel puede contener hasta 2 electrones. El segundo nivel hasta 8, el tercero hasta el 18, y así sucesivamente. Un electrón solo puede ocupar un espacio, por lo que un electrón en el primer nivel de energía solo cuenta para el primer nivel de energía; no se cuenta hacia el número necesario para el segundo nivel de energía. Usaremos un átomo de sodio como ejemplo:

Figura\(\PageIndex{3}\): Imagen 3, Niveles de energía

Un átomo de sodio contiene 11 protones, 11 neutrones y 11 electrones. Según la teoría de Bohr, un átomo quiere tener todos sus niveles de energía completamente llenos, y puede aceptar electrones de otros átomos o regalarlos para que su nivel de energía más alto esté completamente lleno. El sodio tiene 2 niveles completamente llenos: el primer nivel con 2 electrones y el segundo nivel con 8 electrones, por lo que un total de 10 de los 11 electrones del átomo tienen niveles de energía llenos de tal manera que están llenos. El sodio tiene un total de 11 electrones, por lo que el undécimo comenzará a llenar el tercer nivel de energía.

Cada átomo quiere tener niveles de energía completamente llenos sin extra y sin vacantes. El tercer nivel de energía contiene 18 ranuras, y solo 1 está siendo ocupada por electrones en el átomo de sodio. Este electrón puede ser “regalado” y utilizado por otro átomo que tiene un nivel de energía casi lleno (por ejemplo, el hidrógeno tiene solo 1 electrón y necesita 1 más para llenar su primer nivel de energía). Dado que es mucho más fácil para el átomo regalar un electrón que encontrar 17 electrones para llenar su tercer nivel de energía, el electrón suele ser regalado a otro átomo.

Los átomos normalmente tienen 0 carga neta, lo que significa que el número de protones y electrones es el mismo. Sin embargo, una vez que un electrón es regalado o aceptado por otro átomo, el saldo de 11 protones a 11 electrones ha cambiado. Ahora el átomo sólo tiene 10 electrones. El número de protones no ha cambiado, por lo que eso significa que hay 11 cargas positivas y sólo 10 negativas, lo que lleva a una carga positiva neta de 1.

Una carga positiva neta se escribe como 1+ o simplemente +, por lo que un ion de sodio se puede escribir como Na+. Si examinamos otro átomo que acepta 2 electrones para llenar su nivel de energía más externo, como el azufre, se escribiría como 2-, lo que significa que tiene una carga negativa de 2 (porque aceptó 2 electrones en lugar de 1). Los iones que tienen una carga positiva como el sodio se llaman cationes; los iones con una carga negativa como el azufre se llaman aniones.

Polarización y cambios de iones en el músculo cardíaco

Cuando los iones fluyen de un punto a otro punto, transfiere energía en esa dirección. Esa transferencia de energía es medible y se le conoce como electricidad. La polarización se refiere a una concentración de cargas positivas o negativas que son más altas que otras áreas circundantes.

Figura\(\PageIndex{4}\): Imagen 4, Polarización

Tanto las células musculares como el líquido intersticial que rodea a las células musculares contienen cationes y aniones. En reposo, una célula muscular se encuentra típicamente en un estado polarizado a aproximadamente -75 mV. Eso quiere decir: hay aniones cuya carga colectiva es de -75 mV dentro de la celda, donde el área fuera de la celda está más cerca de neutra o está algo cargada positivamente.

Las células musculares utilizan varias mecánicas para controlar el flujo de cationes y aniones dentro y fuera de la célula, lo que provoca que se forme un gradiente eléctrico (es decir, un gradiente en el que hay una mayor carga en un lado de la célula que en el otro lado). La membrana celular contiene varios tipos de “puertas” por las que los iones pueden entrar y salir de la célula a través de:

Figura\(\PageIndex{5}\): Imagen 5, Gradiente eléctrico

Cada tipo de canal tiene su propio propósito y función únicos en la polarización o despolarización de la célula.

Despolarización

La despolarización es el proceso opuesto de polarización. Mientras que la polarización crea un gradiente en el que un área tiene una mayor concentración de cationes o aniones que la otra, la despolarización invierte ese desequilibrio. En las células musculares, la despolarización también activa otras mecánicas dentro de la célula que hacen que la célula muscular se contraiga (descrita más adelante).

La despolarización ocurre como resultado de un potencial de acción. Un potencial de acción es el término para un cambio repentino en la polarización en parte de la célula muscular polarizada, que luego se extiende a las otras partes de la célula. El final de un potencial de acción es la máxima despolarización, o lo más lejos que puede llegar la célula de su estado polarizado.

En las células del músculo esquelético, esa acción externa es un neurotransmisor que abre canales de ligando, que aumentan el voltaje atrapado dentro de la célula al bombear más iones en la célula. Cuando la celda alcanza cierto voltaje, los canales regulados por voltaje se abren en la membrana celular, permitiendo que otros iones fluyan dentro y fuera, despolarizando la celda permitiendo que los iones fluyan más rápidamente, alcanzando un equilibrio cercano en la carga entre el exterior de la celda y el interior. Los canales regulados por voltaje solo permanecen abiertos por un corto período de tiempo; cuando se cierran, la celda comienza a repolarizarse, utilizando un canal de transporte activo como la bomba de sodio-potasio para mover los iones cargados positivamente de nuevo fuera de la celda para permitir que la celda regrese a su estado polarizado de línea base.

El músculo cardíaco no tiene canales ligandosados, ya que no responden a los neurotransmisores. En cambio, el músculo cardíaco utiliza canales activados por nucleótidos cíclicos (HCN) activados por hiperpolarización, que son exclusivos del músculo cardíaco. Se abren en respuesta a la hiperpolarización, estado en el que hay una carga mayor de lo esperado dentro de la célula. En este caso, responde a la hiperpolarización negativa, o hiperpolarización que se mide como menos de -75 mV (recuerde -80, por ejemplo, es un número menor que -75 aunque represente una mayor carga negativa). Son poco selectivos, lo que significa que permiten la entrada de numerosos tipos de iones y no son muy específicos para los que pueden inundarse. Su mala selectividad iónica significa que el proceso de despolarización comienza muy rápidamente, ya que se permite que muchos tipos de cationes se inunden en la celda al mismo tiempo.

Figura\(\PageIndex{6}\): Imagen 6, Despolarización

Otro tipo específico de canal que se entiende como cardiaco específico se llama el canal rápido de Na+. Este es un tipo de canal regulado por voltaje que es selectivo para el sodio y permite un flujo muy rápido de sodio hacia la celda a un voltaje muy específico que ocurre en la fase temprana a media de la despolarización. El canal rápido de Na+ se abre en respuesta a una pequeña cantidad de estimulación eléctrica positiva pero se cierra de nuevo cuando excede cierta cantidad de estimulación eléctrica positiva, mucho antes de que ocurra el potencial de acción. Esto permite un rápido aumento de la despolarización, pero ralentiza el proceso de despolarización inmediatamente antes del potencial de acción, permitiendo que las células del músculo cardíaco adyacentes se contraigan en conjunto. Cerrar el canal de sodio antes de que entre demasiado sodio también evita la lisis celular: el agua tiende a seguir al sodio, y demasiado sodio puede introducir demasiada agua en la célula, estirándola y provocando que estalle.

Atributos únicos del Músculo Cardíaco

El tejido del músculo cardíaco tiene varios atributos únicos que le permiten funcionar de manera efectiva específicamente en el corazón. El primer atributo único que tiene el músculo cardíaco es su capacidad para excitar y estimular su propia despolarización sin intervención externa. Además, el voltaje que estimula la despolarización en una célula puede propagarse a otras células del músculo cardíaco adyacentes. El músculo cardíaco puede hacer esto porque contiene un conductor físico entre sus células adyacentes en un espacio llamado disco intercalado:

Figura\(\PageIndex{7}\): Imagen 7, Músculo Cardíaco

Los discos intercalados son conexiones especiales entre el tejido del músculo cardíaco que le permiten tener conexiones tipo ramificación a otras múltiples fibras musculares. Dentro de los discos intercalados se encuentran áreas llamadas uniones gap, que permiten que las corrientes eléctricas sean transferidas a otras celdas. Una célula del músculo cardíaco puede estimular los canales regulados por voltaje en células adyacentes conectadas por discos intercalados, iniciando el proceso de despolarización de las otras células en sincronía con el originador. Esto permite que múltiples fibras musculares pasen por despolarización y alcancen el potencial de acción juntas como una unidad.

El patrón similar a una ramificación que casi teje las células del músculo cardíaco también es importante porque permite que las células musculares se contraigan en un patrón similar a una red, en lugar de en un patrón estrictamente lineal. Esta red de tejido muscular similar a una red es más efectiva para bombear y empujar sangre.

Los desmosomas son unidades que anclan el tejido muscular cardíaco entre sí. Esto evita que se separen y se desgarren en el sitio del cruce ya que se contraen todos al mismo tiempo.

Figura\(\PageIndex{8}\): Imagen 8, Discos intercalados