¿Qué son las fibras de Purkinje?
Las fibras de Purkinje son células especializadas del músculo cardiaco que forman parte del sistema de conducción eléctrica del corazón, y se ubican en las paredes internas de los ventrículos. Se centra en dirigir la excitación hasta los miocitos ventriculares para que estos produzcan la sístole (contracción).
El sistema al que pertenecen estas fibras está integrado por el nodo sinoauricular (SA), en donde se origina la excitación; los fascículos internodales que llegan al nodo aurículo-ventricular (AV); el nodo aurículo-ventricular, en el cual se retrasa un poco la conducción eléctrica; el haz de His, con sus ramas derecha e izquierda, y el sistema de fibras de Purkinje.
Dichas fibras fueron llamadas así en honor de Juan Evangelista Purkinje, anatomista y fisiólogo checo que las describió por primera vez en 1839. No deben ser confundidas con las células de Purkinje, descubiertas por el mismo autor en la corteza cerebelosa e implicadas en el control del movimiento.
Histología de las fibras de Purkinje
Al igual que el resto de los componentes del sistema de excitación-conducción cardíacos, las células que conforman el sistema de fibras de Purkinje son células musculares o miocitos cardíacos que han perdido su estructura contráctil y se han especializado en la conducción de la excitación eléctrica.
Sus componentes unen los extremos de las ramificaciones del haz de His y el inicio de una secuencia de miocitos ventriculares, segmentos entre los cuales conducen la excitación eléctrica originada en el nodo sinoauricular, formando una red difusa distribuida por el endocardio que recubre los ventrículos.
Poseen características que las diferencian de los otros componentes del sistema: son fibras más largas y gruesas (40 μm) incluso que las fibras contráctiles ventriculares y tienen la más alta velocidad de conducción: 4 m/s; en comparación con los 1,5 m/s de las que les siguen, las fibras del haz de His.
Esta alta velocidad de conducción se debe, aparte de a su gran diámetro, a que, en sus sitios de contacto, los discos intercalares, existe una gran densidad de uniones en brecha (gap junctions) que permiten el paso fácil de corrientes iónicas entre ellas y la transmisión rápida de la excitación.
Debido a esta alta velocidad de conducción y a la distribución difusa de las fibras de Purkinje, la excitación alcanza de manera casi simultánea al miocardio contráctil de ambos ventrículos, requiriéndose tan solo 0,03 s (30 ms) para completarse la activación de todo el miocardio ventricular.
Funciones de las fibras de Purkinje
- Conducir el impulso eléctrico cardíaco. Su función más importante es transmitir rápidamente el impulso eléctrico desde el haz de His hacia las paredes de los ventrículos. Esto permite que la contracción ventricular sea coordinada y simultánea, asegurando una expulsión eficiente de la sangre hacia las arterias pulmonar y aorta.
- Coordinar la contracción del corazón. Las fibras de Purkinje activan primero el vértice (ápice) del corazón y luego la contracción se extiende hacia arriba, haciendo que la sangre sea empujada desde abajo hacia las válvulas de salida. Esta dirección de contracción es fundamental para que el bombeo sea eficaz.
- Asegurar una transmisión rápida y sincronizada. Están adaptadas para conducir los impulsos a gran velocidad (aprox. 4-5 m/s, mucho más rápido que el músculo cardíaco normal). Esta rapidez se debe a su gran diámetro, abundante glucógeno y pocas miofibrillas, lo que reduce la resistencia al impulso eléctrico.
- Contribuir al ritmo cardíaco regular. Forman parte del sistema de automatismo cardíaco, ayudando a mantener un ritmo constante y sincronizado entre las aurículas y los ventrículos. En condiciones normales, las fibras de Purkinje no generan impulsos por sí solas, pero pueden hacerlo si el nodo sinoauricular o el haz de His fallan (actúan como marcapasos secundarios).
- Fases del potencial de acción de las fibras de Purkinje
- Fase 0 se produce cuando la despolarización inicial que sirve de estímulo lleva el potencial de membrana a un nivel (umbral) entre -75 y -65 mV, y se abren entonces unos canales de sodio (Na+) voltaje-dependientes que dejan entrar Na+ (corriente Ina) como en una avalancha, llevando el potencial hasta unos +30 mV.
- Fase 1 comienza al final de la fase 0, cuando los canales de Na+ vuelven a cerrarse y la despolarización se detiene, produciéndose entonces unas corrientes transitorias (Ito1 e Ito2) de salida de K+ y entrada de Cl-, que producen una repolarización rápida hasta el nivel de 0 mV.
- Fase 2 es una “meseta” de larga duración (300 ms). Resulta de la apertura de unos canales de calcio lentos y la producción de una corriente de entrada de Ca++ que mantiene, junto con una entrada remanente de Na+, el potencial relativamente alto (0 mV) y contrarresta las corrientes repolarizantes de K+ (IKr e IKs) que han empezado a producirse.
- Fase 3 se reducen al mínimo las corrientes de Ca++ y Na+ y las corrientes repolarizantes de salida de K+ se hacen muy pronunciadas. Esta salida cada vez mayor de K+ lleva el potencial de membrana hasta el nivel inicial de reposo de entre -90 y -95 mV en el cual permanece (fase 4) hasta que se repita el ciclo de nuevo.
- Valores de algunas propiedades eléctricas de las fibras de Purkinje
- Nivel de reposo: -90 a -95 mV.
- Nivel máximo de despolarización (overshoot): + 30 mV.
- Amplitud del potencial de acción: 120 mV.
- Duración del potencial de acción: entre 300 y 500 ms.
- Velocidad de la despolarización: 500-700 V/s.
- Nivel umbral para el disparo del potencial de acción: entre -75 y -65 mV.
- Velocidad de conducción: 3-4 m/s.
Fibras de Purkinje como marcapasos secundarios
Las fibras miocárdicas de respuesta lenta incluyen a las células de los nodos sinoauricular y aurículo-ventricular, las cuales, durante el reposo (fase 4), van sufriendo una despolarización lenta (prepotencial diastólico) que lleva el potencial de membrana hasta su nivel umbral y se dispara de manera automática un potencial de acción.
Esta propiedad está más desarrollada, es decir, la despolarización ocurre más rápidamente, en el nodo sinoauricular, que sirve como marcapaso cardíaco y marca una frecuencia de entre 60 y 80 lat/min. Si falla, el nodo aurículo-ventricular puede asumir el comando, pero con una frecuencia más baja de entre 60 y 40 lat/min.
Las fibras de Purkinje, cuando no reciben excitación por la vía del sistema de conducción normal, pueden sufrir también ese mismo proceso de despolarización lenta que lleva su potencial de membrana hasta el nivel umbral, y terminar disparando potenciales de acción de manera automática.
En caso de que falle la excitación normal del nodo sinoauricular y la secundaria del nodo aurículo-ventricular, o se bloquee el paso de la excitación a los ventrículos, algunas fibras del sistema de Purkinje empiezan a descargar por su cuenta y mantienen una activación ventricular rítmica, pero a una frecuencia más baja (25-40 lat/min).