Eletrofisiologia Cardíaca

• Os tópicos abordados incluem introdução à eletrofisiologia cardíaca, potencial de repouso, potenciais de ação cardíacos, canais iônicos cardíacos, corrente transiente de efluxo, retificadores retardados, automatismo cardíaco, propagação da atividade elétrica no coração, sequência normal de ativação cardíaca e controle autônomo da atividade elétrica cardíaca.

Introdução

• O coração de mamíferos possui quatro câmaras, sendo elas, dois átrios e dois ventrículos, formados por células miocárdicas que propagam atividade elétrica.
• O nó sinusal (NSA) está localizado no átrio direito e é responsável por gerar atividade elétrica cardíaca, atuando como marca-passo cardíaco.
• O nó atrioventricular (NAV) situa-se também no átrio direito, próximo ao seio coronariano.
• O feixe de His é um tecido especializado em condução que se estende do NAV à musculatura ventricular, ramificando-se em fibras de Purkinje.
• Os conceitos de transporte através da membrana, potencial de membrana e biofísica dos canais iônicos são aplicáveis às células cardíacas.

Potencial de Repouso

• Um microeletródio fino é inserido em uma célula miocárdica sem causar danos para medir a diferença de potencial através da membrana.
• O potencial de repouso é também chamado de fase 4 na eletrofisiologia do coração.
• O interior da célula ventricular apresenta um potencial de -90 mV em relação ao meio externo.
• Quando o miocárdio é estimulado, ocorre uma variação no potencial transmembrana, chamada potencial de ação.

Gênese do potencial de repouso

• O potencial transmembrana de uma célula depende das concentrações de íons e das condutâncias da membrana a esses íons.
• A equação de Goldman-Hodgkin-Katz expressa o potencial transmembrana considerando esses parâmetros.
• O íon mais importante no miocárdio para determinar o potencial de repouso é o K+.
• O potencial de repouso assemelha-se ao potencial de equilíbrio do potássio e diminui quando também o potássio plasmático se encontra reduzido.
• As concentrações de Na+ e K+ são mantidas pelas bombas de sódio/potássio transportando íons contra seus gradientes eletroquímicos.
• O potencial de repouso é constante ao longo do tempo nas células miocárdicas (exceto marca-passos) devido ao fluxo efetivo de corrente ser zero.
• A equação de Goldman-Hodgkin-Katz no repouso pode ser usada para descrever o potencial de repouso em termos de condutâncias e potenciais de equilíbrio de Na+ e K+.
• O potencial de repouso é mais dependente do K+ do que do Na+ devido ao fato de GK ser muito maior que GNa no miocárdio.
• Há fluxos de Na+, K+ e outros íons durante o repouso, pois existem forças propulsoras (Em - Ex) para cada um deles, desde que a membrana tenha permeabilidade e condutância diferentes de zero.
• A condutância ao potássio no miocárdio em repouso deve-se ao canal de potássio retificador de influxo, Ik1.
• Em baixas concentrações de K+, a condutância de IK1 diminui, tornando as condutâncias de outros íons, notavelmente o Na+, mais significativas.

Fluxos iônicos e bomba de sódio/potássio

• Mesmo no repouso, há uma reposição desses íons pela bomba de Na+/K+, que é um processo eletrogênico.
• A bomba de Na+/K+ contribui significativamente para o potencial de repouso, mantendo os gradientes de sódio e potássio e transportando carga efetiva.

Papel do potencial de repouso na excitação cardíaca

• Canais iônicos responsáveis pela atividade elétrica cardíaca são dependentes de voltagem e a manutenção numa faixa de -80 a -90 mV é fundamental para a ativação.
• O canal de sódio apresenta inativação dependente de voltagem e, em -90 mV, a probabilidade de inativação é pequena.
• A medida que Vm se toma menos negativo, ocorre um progressivo aumento da inativação dos canais de Na+, tornando o miocárdio menos excitável.
• A dispersão espacial de potenciais de repouso compromete a excitação normal do coração, levando a arritmias.
• Hiper e hipopotassemia e a intoxicação digitálica (bloqueio da bomba de Na+/K+) podem alterar o potencial de repouso.

Potenciais de Ação Cardíacos

• Os potenciais de ação (PA) cardíacos assumem diversas formas dependendo da região do coração.
• Os potenciais de ação do NSA e NAV são com amplitudes bem menores que os de outras regiões.
• A célula NSA tem um potencial de repouso instável (fase 4)

Fases dos potenciais da ação cardíaca

• Diferente do PA do axônio, a repolarização muscular ventricular rápida (fase 1) é interrompida por um platô (fase 2) de duração variável e repolarização lenta (fase 3) e volta ao potencial de repouso (fase 4).
• As condutâncias aos diversos íons variam durante um PA.
• O nível do potencial de repouso e a velocidade de despolarização da fase 0 classificam os potenciais de ação cardíacos em dois tipos: rápido ou lento.

Potencial de ação rápido

• Este potencial (o atrial e ventricular etc) apresenta a corrente de sódio dependente de voltagem como principal corrente despolarizante ativada quando a membrana é despolarizada induzindo o rápido influxo de Na+.
• Esta corrente é fundamental para a rápida propagação.
• A fase 1 está associada à abertura do canal de potássio transiente de efluxo (Ito1).
• A fase 2 (platô) envolve correntes de influxo de Na+ e Ca2+ compensadas por correntes de efluxo de K+ e influxo de Cl-.
• A fase 3 caracteriza-se pela predominância de correntes de efluxo, induzida pela ativação dos canais de potássio.
• A fase 4 apresenta balanço entre correntes de efluxo e influxo, resultando em uma corrente efetiva nula em células com potencial de repouso estável.

Potencial de ação lento

• Células do NSA e NAV apresentam correntes iônicas dominadas por Cálcio e Potássio, Fase 0 mais lenta devido à menor densidade de Na
• Como consequência, propagação mais lenta do PA do nos nós
• Repolarização continua após a Fase 0, com predomínio da condutância ao potássio por meio dos canais Ikr e Iks. e também trocador Na+/Ca2+.

Período refratário do potencial de ação cardíaco

• O miocárdio tem refratariedade por causa da inativação dos canais iônicos responsáveis pela despolarização do PA.
• O período refratário cardíaco é muito mais longo que no axônio.
• Não ocorre somação temporal no coração, e sua frequência possível de PA é cerca de três vezes menor que no axônio.
• No potencial PA lento o período refratório que ultrapassa a duração do PA é uma consequência do maior tempo para a remoção da inativação do cálcio do tipo L.

PA em situações especiais

• Mecanismos de interação da acetilcolina com o receptor muscarínico
  • Resulta num aumento no potencial de repouso, e encurtamento dos potenciais da ação auricular e nodais
  • Ativação também da corrente potássio dependente de ATP (ikATP_ em condições tais como a isquemia miocárdica)
  • A ativação da corrente não seletiva de cátions (i,,) afeta também PA

Canais Iônicos Cardíacos

• Canais iônicos são proteínas integrais da membrana que formam poros seletivos, regulando a polaridade da membrana e são a base dos processos de gênese e condução da atividade elétrica.
• Os canais podem ser regulados por mudanças no potencial elétrico da membrana (canais dependentes de voltagem) e ligações de íons etc.
• Os canais podem ser classificados pela seletividade iônica (canais de Na+, K+, Ca2+ etc.) e pela direção do fluxo de cátions nas condições fisiológicas.
• A maioria dos canais responsáveis pela gênese e propagação da excitação cardíaca é do grupo de canais dependentes de voltagem.
• Estudos moleculares mostram semelhanças estruturais entre os canais de Na+, K+ e Ca2+, sendo complexos proteicos constituídos por dois ou mais tipos de subunidades.
• Para formar um poro os canais de Potássio (K +) precisam da associação de isoformas da subunidade

Canal de sódio

• A corrente de Na+ causa a rápida despolarização na fase 0 do potencial. Eles são responsáveis pela excitabilidade no feixe de His etc.
• Os genes de Na+ expressam-se diferencialmente nos tecidos corporais. hNav1.5 é codificada pelo gene SCN5A.
• A ativação dos canais ocorre quando a despolarização ativa os sensores de voltagem positivos (segmentos S4). A abertura do poro permite o fluxo de Na+. Possui alta seletividade.
• A sequência conservada DEKA garante a alta seletividade.
• Após ativado, o canal Na+ abre-se por um curto período e logo muda para um estado não condutor, que persiste até a membrana repolarizar.