El acoplamiento Excitación-Contracción (AEC) es el proceso por el que un potencial de acción desencadena la contracción de un miocito, seguida de la posterior relajación. La siguiente figura y texto resumen algunos de los acontecimientos clave que ocurren durante el acoplamiento excitación-contracción del músculo cardíaco:
Pasos clave en el acoplamiento excitación-contracción cardíaco:
- Los potenciales de acción que viajan a lo largo del sarcolema y bajan al sistema de túbulos transversales (túbulos T) despolarizan la membrana celular.
- Los receptores de dihidropiridina (DHP) sensibles al voltaje (canales de calcio tipo L) se abren para permitir la entrada de calcio en la célula durante la fase 2 del potencial de acción.
- La entrada de calcio desencadena una posterior liberación de calcio que se almacena en el retículo sarcoplásmico (RS) a través de los canales de liberación de calcio («receptores de rianodina»), y aumenta la concentración de calcio intracelular de aproximadamente 10-7 a 10-5 M.
- El calcio libre se une a la troponina-C (TN-C) que forma parte del complejo regulador unido a los filamentos delgados. Cuando el calcio se une a la TN-C, esto induce un cambio conformacional en el complejo regulador de manera que la troponina-I (TN-I) expone un sitio en la molécula de actina que es capaz de unirse a la miosina ATPasa situada en la cabeza de la miosina. Esta unión da lugar a una hidrólisis de ATP que suministra energía para que se produzca un cambio conformacional en el complejo actina-miosina. El resultado de estos cambios es un movimiento («ratcheting») entre las cabezas de miosina y la actina, de manera que los filamentos de actina y miosina se deslizan uno al lado del otro acortando así la longitud del sarcómero. Los ciclos de trinquete se producen mientras el calcio citosólico siga siendo elevado.
- Al final de la fase 2, la entrada de calcio en la célula se ralentiza y el calcio es secuestrado por el RS mediante una bomba de calcio dependiente de ATP (SERCA, retículo sarco-endoplásmico de calcio-ATPasa), reduciendo así la concentración de calcio citosólico y eliminando el calcio del TN-C. En un grado cuantitativamente menor, el calcio citosólico es transportado fuera de la célula por la bomba de intercambio sodio-calcio. La desvinculación del calcio de la TN-C induce un cambio conformacional en el complejo de la troponina que conduce, una vez más, a la inhibición de la TN-I del sitio de unión a la actina. Al final del ciclo, un nuevo ATP se une a la cabeza de la miosina, desplazando al ADP, y se restablece la longitud inicial del sarcómero.
Los mecanismos que aumentan la concentración de calcio citosólico incrementan la cantidad de ATP hidrolizado y la fuerza generada por las interacciones de actina y miosina, así como la velocidad de acortamiento. Fisiológicamente, las concentraciones de calcio citosólico están influenciadas principalmente por mecanismos acoplados a los beta-adrenoceptores. La estimulación beta-adrenérgica, como ocurre cuando se activan los nervios simpáticos, aumenta el AMPc, que a su vez activa la proteína quinasa para aumentar la entrada de calcio en la célula a través de los canales de calcio de tipo L. La activación de la vía de transducción de señales del IP3 también puede estimular la liberación de calcio por el RE a través de los receptores de IP3 situados en el RE. Además, la activación de la proteína quinasa dependiente del AMPc fosforila una proteína (fosfolamban) en el RE que normalmente inhibe la captación de calcio. Esta desinhibición del fosfolamban conduce a un aumento de la tasa de captación de calcio por el RE. Por lo tanto, la estimulación beta-adrenérgica aumenta la fuerza y la velocidad de acortamiento de la contracción (es decir, inotropía positiva), y aumenta la tasa de relajación (es decir, lusitropía positiva).
Otro posible mecanismo regulador del CCE implica la alteración de la afinidad del TN-C por el calcio. Existen fármacos en fase de investigación que aumentan la afinidad de la TN-C por el calcio y, por tanto, ejercen una influencia inotrópica positiva en el corazón. Sin embargo, un posible inconveniente de estos fármacos es que el aumento de la unión de la TN-C al calcio puede reducir la tasa de relajación, provocando así una disfunción diastólica.
En la insuficiencia cardíaca sistólica, la CCE puede verse alterada en varios puntos diferentes. En primer lugar, puede haber una disminución de la entrada de calcio en la célula a través de los canales de calcio de tipo L (como resultado de la alteración de la transducción de señales), lo que disminuye la subsiguiente liberación de calcio por el RS. También puede haber una disminución de la afinidad de la TN-C por el calcio, de modo que un aumento determinado del calcio en las proximidades del complejo de troponina tiene un menor efecto activador de la contracción cardíaca. En algunas formas de insuficiencia cardíaca diastólica, hay pruebas de que la función de la bomba de calcio dependiente del ATP del RS está alterada. Este defecto retrasaría la tasa de captación de calcio por el RS y reduciría la tasa de relajación, dando lugar a la disfunción diastólica.
Revisado el 20/12/2017