Electrofisiología General PDF

Electrofisiología general Es una rama de la fisiología que estudia la electricidad de nuestro cuerpo, la cual es transmitida por moléculas con carga llamados IONES IONES Tenemos que tener en cuenta ciertas características: NOMENCLAT...

Electrofisiología general Es una rama de la fisiología que estudia la electricidad de nuestro cuerpo, la cual es transmitida por moléculas con carga llamados IONES IONES Tenemos que tener en cuenta ciertas características: NOMENCLATURA - Según su tipo de carga: cationes (si tienen carga +) o aniones (si tienen carga -) - Según la cantidad de cargas: si tienen una sola carga hablamos de iones monovalentes y si tienen dos cargas iones bivalentes DISTRIBUCIÓN Se distribuyen de diferentes maneras lo que le permite a la membrana plasmática tener la capacidad de separar cargas Acá hacemos una mención especial a los mecanismos activos que a través del gasto de ATP mantienen estos gradientes a través de la membrana, por lo que son fundamentales para el adecuado funcionamiento de los canales que veremos luego, pero NO forman parte de ninguna fase del potencial de acción POTENCIAL ELECTROQUÍMICO (Ex) - Voltaje de membrana que, una vez que se alcanza, el ion en cuestión tendrá flujo neto igual a 0 ya que alcanzo su equilibrio eléctrico y químico - Tiene como unidad mv - Se calcula con la ecuación de NERST R = Constante de los gases T = temperatura FZ = Constante de Faraday Estas son variables termodinámicas que a 37°C es de 61.40 Fisiología by Valen Lorente 1 POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO (PMR) - Es el voltaje de la membrana plasmática (mv) que tienen todas las células del organismo cuando no recibe estímulos eléctricos, es decir, cuando está en estado de reposo - Se calcula con la ecuación de Goldman – Hodgkin – Katz - Depende de la permeabilidad (P) de los iones a través de la membrana que se altera con la apertura de diferentes canales iónicos presentes en las células excitables Aquellas células capaces de tener cambios en el PMR ante la llegada de estímulos y transmitirlo (ya sea por sinapsis químicas o eléctricas) Ej de células excitables: ¿Cómo pueden ser esos cambios en el PMR?  DESPOLARIZANTES   HIPERPOLARIZANTES   REPOLARIZANTES  La fuerza impulsora determina la velocidad con la que un ion tendrá flujo a través de la membrana plasmática Se calcula haciendo el resultado de la ecuación de GHK menos el resultado de la ecuación de Nerst. Ese resultado puede ser:  +  indica que el flujo del ion es hacia afuera de la célula  -  indica que el flujo del ion es hacia adentro de la célula POTENCIAL DE ACCIÓN POTENCIAL ELECTROTÓNICO Cambio brusco y transitorio del voltaje de la Cambio brusco y transitorio del voltaje de la membrana que no pierde intensidad ni membrana que si pierde intensidad ni amplitud en el tiempo (“a todo o nada”) amplitud en el tiempo Se produce por la apertura de una adecuada Puede ser de dos tipos población de corrientes despolarizantes que - Excitatorio: determinado por corrientes permitan superar el UMBRAL (siempre es despolarizantes excitatorio) - Inhibitorio: determinado por corrientes hiperpolarizantes Presentan periodos refractarios y tiene 3 fases: No presentan periodos refractarios pero si - Reposo pueden sumarse - Despolarización - Repolarización Ej: potencial de onda lenta (Cel de Cajal), potencial de placa motora (Cel musc. Esq.) Fisiología by Valen Lorente 2 CRONAXIA y REOBASE La REOBASE es la mínima intensidad de estímulo capaz de generar un potencial de acción La CRONAXIA es el tiempo que tengo que aplicar un estímulo con intensidad doble de la reobase CANALES IONICOS Son moléculas proteicas que permiten el pasaje de iones a través de la membrana plasmática (es un tipo de transporte pasivo facilitado) ¿Qué quiere decir que sea pasivo y cómo influye esto en la dirección de los iones a través de la membrana? Tipos de canales Se clasifican en base al parámetro necesario para que se abran y permitan el flujo del ion: 1. Receptores ionotrópicos o canales operado por ligando: se abren ante la unión extracelular de determinados ligandos externos Ej: receptores nicotínicos de acetilcolina, receptores de glutamato, receptores de GABA 2. Operados por segundo mensajeros: su apertura depende de la unión intracelular de moléculas al receptor Ej: Canal RYR o receptor de rianodina, canal KATP de c Beta pancreática, Canal IP3 Fisiología by Valen Lorente 3 3. Operadas por proteínas G: cuando se une el ligando extracelular al receptor acoplado a proteína G, las subunidades B – Y activan canales iónicos Ej: canal de K+ regulado por receptor muscarinico tipo 2 de acetilcolina del cardiomiocito 4. Operados por estiramiento o mecano dependientes: a partir de una tensión mecánica producida ante el estiramiento de los tejidos se abren estos canales Ej: canal de calcio de la capa muscular de la arteriola aferente del riñón que participa en mecanismo miogénico 5. Canales operados por voltaje o voltaje operados: son sensibles a cambios en el potencial de membrana y tienen un voltaje específico de apertura Ej: canal de Na+ voltaje operado, canal de Ca++ voltaje operado, canal de K+ voltaje operado Están formando parte de las fases del potencial de acción Canales de Na+ VO El voltaje de la membrana modifica la apertura de sus compuertas:  Compuerta M3 o de activación: se encuentra del lado externo de la célula  Compuerta h o de inactivación: se encuentra del lado interno de la célula Según si estas compuertas están abiertas/cerradas el canal estará en diferentes configuraciones: Fisiología by Valen Lorente 4  CONF. CERRADA CONF. ACTIVA CONF. INACTIVA La secuencia seria así: la célula en estado de repaso (y canal de Na+ en configuración cerrada) tiene un estímulo que la despolariza y eleva el voltaje de la célula alcanzando el mv específico donde la compuerta de activación se abre (ahora el canal de Na+ pasa a configuración activa permitiendo el ingreso masivo de Na+) La compuerta de inactivación también es voltaje dependiente y se cierra cuando la célula se despolariza unos milisegundos posteriores a que esta despolarización abra la compuerta de activación, es decir, la cinética de la compuerta de inactivación es más lenta pero la de activación es más rápida, permitiendo un lapso de tiempo donde el canal es permeable al sodio Cuando el canal de sodio VO pasa a estar en configuración inactiva, para poder activarse nuevamente necesita volver a la configuración cerrada. Este tiempo en el que se “tarda” en volver de conf. Inactiva a cerrada para volver a activarse da origen a los periodos refractarios de los potenciales de acción PERIODOS REFRACTARIOS Periodos de tiempo que sufre la célula en dónde no puede generarse un nuevo potencial de acción. Pueden ser de dos tipos:  ABSOLUTOS: cuando NO puede haber otro PA a pesar de un estímulo de alta intensidad Se debe a que la mayoría de los canales de sodio voltaje operados están en estado inactivo  RELATIVOS: si aplicamos un estímulo de alta intensidad SI se puede generar un PA Se debe a que hay una buena población de canales de sodio voltaje operados que están en estado cerrado, es decir, disponibles para ser activos Biofísica del canal de sodio 1 dominio está formado por una proteína integral transmembrana multipaso (6 pasos) y paso tendrá asignado un nombre Fisiología by Valen Lorente 5 A remarcar:  Entre el S5 y S6 está la región del poro, es decir, el lugar por donde pasa el ion  El S4 es la compuerta de activación, está formado principalmente por restos de aminoácidos con carga + explicando que cuando la célula se despolariza las fuerzas se repelen “tironeando” al S5 abriendo el canal  El extremo amino terminal es la compuerta de inactivación que también está cargado positivamente, cuando la célula se despolariza se repelen las cargas y se dirige a la región del poro obstruyéndolo unos segundos después de la apertura de la compuerta de activación Nota  Tanto para el canal de Na+ VO como para el de Ca++ VO 4 dominios de una misma proteína forman un canal mientras que el canal de K+ VO 1 dominio forma una proteína y 4 proteínas forman un canal, es decir, en el canal de potasio los 4 dominios son 4 proteínas diferentes, no 4 dominios de la misma proteína LIDOCAINA La lidocaína se trata de un fármaco que tiene efecto anestésico Su mecanismo de acción consiste en bloquear los canales de Na+ voltaje operado de las neuronas de la via del dolor ¿Por qué esto generaría que NO tengamos dolor? Electrofisiología neuronal La neurona es una célula excitable pero a la hora de hablar de su electrofisiología debemos remarcar algunas diferencias con el resto de las células  Con respecto a sus fases, además de tener reposo, despolarización y Repolarización tiene una característica HPP (hiperpolarización post potencial)  Aquellas que son mielinizadas tienen una característica CONDUCCIÓN SALTATORIA atribuida a la expresión de los canales de sodio voltaje operados ¿Dónde se localizan estos canales? - Nódulos de Ranvier (espacio del axón que no posee vaina de mielina) - Cono axónico, de hecho es el lugar con más cantidad de canales de Na+ VO, por eso afirmamos que es “decide” si se transmite el impulso o no, ya que si el impulso es lo suficientemente excitante como para abrir los canales del cono, se transmitirá a lo largo del axón Fisiología by Valen Lorente 6 SOLO habrá potenciales de acción en los lugares que se expresen los canales de Na+ VO, por lo que en las zonas mielinizadas el impulso se transmitirá como potenciales electrotónicos y el PA se regenerará en cada nódulo de Ranvier Tiene dos ventajas principales este tipo de conducción 1. Gasta menos energía ¿Por qué? 2. Es más rápida, pero para justificar esto analicemos cuales son los determinantes de la velocidad de conducción VELOCIDAD DE CONDUCCIÓN determinada por:  Resistencia de membrana (RM): se relaciona directamente con la velocidad y a nivel neuronal depende de la vaina de mielina (la mielina ↑ RM por lo tanto ↑ la velocidad de conducción)  Resistencia citosólica (RC): se relaciona inversamente con la velocidad de conducción y depende del radio del axón Conclusión  Axones más grandes y mielinizados son los más rápidos para conducir impulsos SUMACIÓN NEURONAL TEMPORAL ESPACIAL Fisiología by Valen Lorente 7