Potencial de Ação e Canais Iônicos

O potencial de ação cardíaco é a alteração transitória na voltagem da membrana que sinaliza a atividade elétrica de uma célula cardíaca, produzida pela abertura e fechamento de canais iônicos seletivos para sódio, cálcio e potássio. O característico platô longo do potencial de ação cardíaco, estabelecido por um equilíbrio de correntes de entrada e saída, distingue as células cardíacas das nervosas e é a base da refratariedade prolongada do coração.

Definition

Um potencial de ação cardíaco é uma alteração estereotipada e regenerativa no potencial transmembrana, gerada pelo fluxo de íons dependente do tempo e da voltagem através de canais seletivos, que propaga a excitação através do tecido cardíaco; os canais iônicos são as proteínas da membrana cuja permeabilidade regulada a íons específicos produz essas correntes.

Scope

Esta entrada abrange as fases do potencial de ação cardíaco, as principais correntes iônicas e canais que o moldam, o conceito de refratariedade e como as propriedades do potencial de ação diferem entre os tipos de células no coração. Trata-os como tópicos fisiológicos, não como orientação clínica sobre arritmias ou efeitos de medicamentos.

Core questions

• Quais são as fases do potencial de ação cardíaco?
• Quais correntes iônicas moldam a despolarização, o platô e a repolarização?
• Por que o potencial de ação cardíaco é muito mais longo do que um potencial de ação nervoso?
• O que é refratariedade e por que ela é importante?

Key concepts

• Potencial de membrana em repouso
• Despolarização (fase 0)
• Fase de platô
• Repolarização
• Correntes de sódio, cálcio e potássio
• Canais iônicos dependentes de voltagem
• Períodos refratários absoluto e relativo
• Limiar e resposta de tudo ou nada

Key theories

Teoria Iônica (Hodgkin-Huxley) da Excitabilidade

O potencial de ação é explicado por mudanças na condutância da membrana a íons individuais, dependentes da voltagem e do tempo; essa estrutura quantitativa, originalmente derivada para o nervo, fornece a base para descrever os potenciais de ação cardíacos como a soma de correntes iônicas distintas.

Mechanisms

Em um miócito ventricular em funcionamento, o potencial de ação é convencionalmente dividido em fases. A despolarização rápida (fase 0) é impulsionada por uma grande e rápida corrente de sódio de entrada, uma vez atingido o limiar. Uma breve repolarização precoce (fase 1) reflete a corrente transitória de potássio de saída. O platô (fase 2), uma característica das células cardíacas, resulta de um equilíbrio entre a corrente sustentada de cálcio tipo L de entrada e as correntes de potássio de saída, prolongando o potencial de ação. A repolarização (fase 3) segue à medida que as correntes de potássio predominam e a corrente de cálcio diminui, retornando a membrana ao seu potencial de repouso (fase 4), que é estabilizado pela corrente de potássio retificadora de entrada. Como os canais de sódio se recuperam da inativação somente após a repolarização, a célula é refratária durante a maior parte do potencial de ação, prevenindo a reexcitação prematura e o tétano; as identidades moleculares e a cinética dos canais subjacentes determinam a repolarização e a refratariedade.

Clinical relevance

A forma do potencial de ação e os canais que o produzem constituem a base fisiológica para a compreensão das anormalidades de repolarização e das ações de agentes que modificam as correntes iônicas. Esta entrada descreve a eletrofisiologia celular normal e é um pano de fundo educacional, não uma base para diagnóstico ou tratamento individual.

History

A base conceitual foi a descrição de Hodgkin-Huxley do potencial de ação nervoso em 1952, que expressou a excitação como condutâncias iônicas dependentes da voltagem e do tempo. Esses princípios foram posteriormente aplicados às células cardíacas, onde o platô longo e um conjunto mais rico de correntes iônicas foram caracterizados, e a clonagem molecular eventualmente ligou proteínas de canais específicos a cada corrente que molda a repolarização cardíaca.

Key figures

• Alan Hodgkin
• Andrew Huxley
• Jeanne Nerbonne
• Robert Kass
• Denis Noble

Seminal works

• hodgkin-huxley-1952
• nerbonne-kass-2005

Frequently asked questions

Por que o potencial de ação cardíaco tem um platô?

O platô reflete um equilíbrio sustentado entre a corrente de cálcio de entrada e as correntes de potássio de saída, o que prolonga a despolarização muito além de um potencial de ação nervoso e contribui para o longo período refratário do coração.

O que a refratariedade faz?

Durante o período refratário, a célula não pode ser reexcitada porque os canais de sódio ainda não se recuperaram da inativação, o que previne batimentos prematuros e contração tetânica sustentada do músculo cardíaco.