Acoplamiento excitación-contracción

El acoplamiento excitación-contracción es el proceso que vincula el potencial de acción eléctrico de una célula cardíaca con su contracción mecánica. En el músculo cardíaco, el intermediario clave es el calcio: la despolarización permite la entrada de una pequeña cantidad de calcio a través de la membrana celular, lo que desencadena la liberación de una reserva mayor de calcio del retículo sarcoplásmico, y este aumento del calcio intracelular activa la maquinaria contráctil.

Definition

El acoplamiento excitación-contracción en el corazón es la cadena de eventos por la cual el potencial de acción cardíaco desencadena un aumento del calcio intracelular que activa las proteínas contráctiles, principalmente a través de la entrada de calcio vía canales de calcio tipo L que evoca la liberación de calcio inducida por calcio del retículo sarcoplásmico.

Scope

Esta entrada abarca la secuencia desde la despolarización de la membrana hasta la activación de los miofilamentos, el papel central de la liberación de calcio inducida por calcio, las estructuras implicadas (túbulos T, canales de calcio tipo L, receptores de rianodina, el retículo sarcoplásmico) y los mecanismos que restauran el calcio para la relajación. Es una referencia de fisiología y no aborda la disfunción contráctil como un asunto clínico.

Core questions

• ¿Cómo un potencial de acción eléctrico conduce a la contracción muscular?
• ¿Qué es la liberación de calcio inducida por calcio?
• ¿Qué estructuras y proteínas transportan la señal de calcio?
• ¿Cómo se elimina el calcio para que la célula pueda relajarse?

Key concepts

• Liberación de calcio inducida por calcio
• Canales de calcio tipo L
• Receptores de rianodina
• Retículo sarcoplásmico y reserva de calcio
• Túbulos T y hendidura diádica
• Recaptación de calcio por SERCA
• Intercambiador sodio-calcio
• Transitorio de calcio

Key theories

Liberación de calcio inducida por calcio

Un pequeño influjo de calcio a través de los canales de calcio tipo L durante el potencial de acción desencadena una liberación mucho mayor de calcio del retículo sarcoplásmico a través de los receptores de rianodina, amplificando la señal que activa la contracción.

Mechanisms

Cuando el potencial de acción despolariza la membrana, los canales de calcio tipo L dependientes de voltaje en los túbulos T se abren y permiten una pequeña corriente de calcio hacia el interior. En la estrecha hendidura diádica, este calcio desencadenante activa los receptores de rianodina en el retículo sarcoplásmico adyacente, los cuales liberan una cantidad mucho mayor de calcio almacenado en el citosol, proceso denominado liberación de calcio inducida por calcio. El transitorio de calcio resultante permite que el calcio se una a la troponina C en los filamentos delgados, aliviando la inhibición y permitiendo el ciclo de puentes cruzados de actina-miosina y la contracción. La relajación se produce a medida que el calcio es eliminado del citosol: la mayor parte es bombeada de nuevo al retículo sarcoplásmico por la bomba SERCA, mientras que el resto es expulsado a través de la membrana celular principalmente por el intercambiador sodio-calcio, restaurando un bajo nivel de calcio en reposo para el siguiente latido. La cantidad de calcio liberado, y por lo tanto la fuerza de contracción, puede modularse, vinculando la actividad eléctrica con una salida mecánica graduada.

Clinical relevance

Los pasos de manejo del calcio del acoplamiento excitación-contracción subyacen a la fisiología de la contractilidad cardíaca y proporcionan el marco para comprender cómo se regula la fuerza contráctil. Esta entrada describe la fisiología celular normal y es un antecedente educativo, no una base para el diagnóstico o tratamiento individual.

History

La idea de que el calcio liberado dentro de la célula vincula la excitación con la contracción se desarrolló a través de la fisiología muscular del siglo XX, y el concepto específico de liberación de calcio inducida por calcio se estableció para el músculo cardíaco como el mecanismo que amplifica el pequeño influjo de calcio desencadenante. Trabajos posteriores integraron el canal de calcio tipo L, el receptor de rianodina, el retículo sarcoplásmico y las vías de eliminación de calcio en la descripción ahora estándar resumida en las revisiones modernas.

Key figures

• Donald Bers
• David Eisner
• Andrew Trafford
• Edward Lakatta

Seminal works

• bers-2002
• eisner-2017

Frequently asked questions

¿Qué es la liberación de calcio inducida por calcio?

Es el proceso por el cual una pequeña cantidad de calcio que entra a través de los canales tipo L durante el potencial de acción desencadena que los receptores de rianodina liberen una reserva mucho mayor de calcio del retículo sarcoplásmico, lo que luego activa la contracción.

¿Cómo se relaja la célula después de contraerse?

El calcio es eliminado del citosol, principalmente bombeado de nuevo al retículo sarcoplásmico por la bomba SERCA y parcialmente expulsado por el intercambiador sodio-calcio, de modo que el calcio ya no puede activar las proteínas contráctiles.