Columna de Ciencia y Tecnología

Eduardo Migliaro

18.05.2017

Habitualmente, cuando hablamos de "marcapaso" (o marcapasos, ambas formas son aceptadas) nos referimos a un pequeño equipo electrónico que estimula artificialmente el corazón; olvidamos entonces que el mismo término designa grupos de células propias de nuestro corazón, células que son las encargadas de generar el ritmo cardíaco ya desde la etapa fetal.

-Hola Inés ¿cómo estás?

-Muy bien ¿y vos?

-Bien, pero te llamo para avisarte que al abuelo le van a poner un marcapaso.

-Cómo...¿y los que ya tenía?

Este diálogo puede sonar un tanto absurdo, sin embargo se ajusta bastante a la realidad.

 

Por lo tanto, a aquellas personas a las que se le coloca equipo artificial, se les está sumando otro marcapaso al que ya tenían. Pero, ¿tenían uno solo o varios? Veamos.

El corazón se destaca habitualmente por su función de bombear la sangre; en efecto, este órgano tiene cámaras formadas por tejido muscular que se distiende para recibir la sangre y luego se contrae para expulsarla hacia las arterias. Esta capacidad de respuesta "mecánica" del corazón requiere (al igual que una bomba de agua) una etapa previa de "encendido" eléctrico. Es decir, las células musculares del corazón no se contraen si no hay una señal eléctrica que las active. Se dice que estas células son "excitables", es decir que responden al estímulo con cambios eléctricos (potencial de acción) y luego se contraen. Entre una excitación y otra, entran en un período de reposo, período que destacamos como de singular importancia, tal como se verá después.

 Otra característica fundamental de estas células es la que permite que una vez excitadas estimulen a las vecinas, de ese modo "conducen" el estimulo célula a célula hasta activar a todo el corazón.  A estas dos características eléctricas de las células cardíacas, debemos sumarle una tercera que es clave para entender los marcapasos del corazón: el automatismo. Esta propiedad describe un funcionamiento autónomo de algunas células cardíacas, que no necesitan ser estimuladas porque tienen la propiedad de  generar sus propios estímulos.

Pasemos de la descripción a un somero análisis de las causas.

Las células cardíacas (al igual que mucha otras excitables) tiene en su interior partículas cargadas, tanto  negativas como positivas. Nos interesan en particular aquellas ligadas a iones, tales como Sodio (Na), Calcio (Ca), Potasio (K) y Cloro (Cl). Estos iones están disueltos en el agua que la célula contiene en su interior, pero también se encuentran en el agua extracelular. Las concentraciones iónicas de dentro y de fuera son diferentes y las células tienen canales en sus paredes (membrana) que permiten el paso de unos iones sí y otros nos, es decir son selectivos.

Los iones tienden a desplazarse por diferencias de concentración del lugar más concentrado al de menor concentración. Allí aparece otra característica importante de los canales, además de ser selectivos: se abren solamente en determinadas circunstancias y permanecen cerrados el resto del tiempo. Así podemos entender que el Na se mantenga alto afuera y bajo adentro cuando sus canales propios están cerrados, así como el K tiene mayor concentración adentro que afuera. Si se toma una célula en reposo (no excitada) y se hace una balance de cargas positivas y negativas, se verifica que hay predominio de negativas en el interior y viceversa. De modo que podemos imaginar a la célula cargada como una pila, con su polo negativo dentro y el positivo afuera.

La excitación a la que aludimos antes tiene como característica la apertura de canales de Na con el ingreso de este ion, de carga positiva, al interior celular. Eso hace que se pierda la polaridad inicial (la célula se despolariza), incluso se invierte la polaridad (el interior pasa ser positivo respecto al exterior).

Esta etapa es la que se conoce como "potencial de acción". Posteriormente los iones vuelven a su situación inicial y la célula se repolariza y se mantiene estable hasta que le llega la siguiente excitación. Como ya fue dicho una célula excitada actúa como un estímulo para las células más próximas y se produce la conducción del estímulo.

Pero ¿cómo se activan los marcapasos? Estas células, a diferencia de las comunes, no tienen un período estable entre una excitación y otra. Su inestabilidad consiste en que se van cargando lentamente con cargas positivas, las que llegan de afuera por canales que lo permiten o salen de depósitos internos. Este proceso es relativamente lento, pero igualmente hace que la célula pierda su polaridad hasta alcanzar un punto de "encendido" que permite que se abran otros canales y se produzca un potencial de acción de manera similar a la ya explicada.

No todas las células cardíacas tiene la misma habilidad para dispararse en forma automática, existe un tipo de tejido cardíaco llamado "específico" que tiene mayor capacidad para generar estímulos propios y propagarlos. Por el contrario el tejido llamado "inespecífico" tiene una mejor respuesta mecánica para comprimir la sangre, pero no tiene actividad automática (aunque a veces puede dispararse dando lugar a arritmias, pero esa es otra historia)

El tejido capaz de generar actividad automática se acumula en algunos lugares particulares del corazón. Como se recordará este órgano tiene (en los seres humanos y otros mamíferos), cuatro cámaras: dos aurículas y dos ventrículos. En la aurícula derecha y en la unión de las aurículas con los ventrículos, se encuentran los acúmulos más importantes de células automáticas, esos lugares se refieren como "nodos" y son los marcapasos naturales. El de la aurícula derecha es llamado nodo sinusal y el otro mencionado es el aurículoventricular (que llamaremos AV por comodidad). Un pregunta que surge lógica: si ambos tienen células automáticas, es decir que ambos generan sus estímulos propios ¿porqué el corazón tiene un ritmo único? La respuesta está en la "jerarquía de los marcapasos".  

Para comprenderlo hay que saber que ambos nodos no tienen un funcionamiento idéntico. El nodo sinusal dispara mayor cantidad de estímulos por unidad de tiempo. Por otra parte se debe recordar que las células automáticas de los nodos son también excitables, es decir, si reciben un estímulo cuando están en reposo responden con una excitación. Imaginemos que el nodo sinusal dispara 90 estímulos por minuto y el AV dispara 40 veces por minuto. En ese caso es fácil comprender que el más rápido va a someter al más lento y lo hace latir a su propio ritmo.

Hay otras zonas del tejido específico que tienen también la capacidad de disparo automático, pero  con frecuencia aún más baja, por lo tanto el nódo sinusal es el marcapaso fisiológico del corazón.

¿Los demás no se expresan nunca? Sí, pero en condiciones anormales, una posibilidad es que disparen con una frecuencia mayor que el sinusal  y generen diversos tipos de arritmias. Otra situación posible es que el sinusal se haga muy lento o deje de funcionar, entonces otra zona (por ejemplo la AV) toma el comando. Pero la "suplencia" raramente es adecuada, lo habitual es que la nueva frecuencia de  descarga sea muy baja para las necesidades del individuo y allí debería aparecer en escena el marcapaso artificial (de cuyas características técnicas y otras posibles indicaciones no hablaremos en esta columna).

Por último, la descripción de la excitabilidad, el automatismo y la conducción de las células cardíacas no estaría completa si no mencionamos otros actores "ajenos" al corazón: los nervios del llamado "Sistema Nervioso Autónomo", así como hormonas circulantes y sustancias locales reguladoras de la actividad cardíaca. El Sistema Nervioso Autónomo tiene una rama llamada "simpática" que libera sobre el corazón una sustancia muy similar a la Adrenalina, esta hace que el proceso de activación automática se haga más breve, por lo tanto habrá más disparos por minuto o sea que la frecuencia cardíaca aumenta. Lo contrario sucede con la rama "parasimpática" que mediante la liberación de Acetilcolina produce el efecto opuesto. Esta regulación nerviosa y la que ejercen las hormonas y otros factores humorales, son esenciales para que el corazón cumpla correctamente su función. Es decir, no basta con un corazón que tenga un marcapaso funcionante a una frecuencia dada, esta debe ser flexible y adaptarse a las necesidades del sujeto. El ejemplo típico es el incremento de la frecuencia cardíaca en el ejercicio (efecto primariamente simpático) o la disminución de la frecuencia durante el sueño (primariamente parasimpático). Sin una regulación "fina" de la frecuencia cardíaca la función del corazón no es la más adecuada. Esto probablemente lo contemple el marcapaso artificial que le van a poner al abuelito de Inés.

 

Eduardo Migliaro - Médico Cardiólogo
Dr. en Ciencias Biológicas
Profesor Titular contratado en Facultad de Medicina (ex grado 5 del Departamento de Fisiología)
Investigador PEDECIBA y SNI

erm@fmed.edu.uy

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