Di Kevin Beck – Aggiornato il 24 marzo 2022
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Il battito cardiaco è il ricordo più vivido dell’impulso elettrico della vita. Dal gergo medico alle metafore quotidiane, la frase “impulso” connota vitalità. Nella medicina d'urgenza, il primo test di vita è il controllo del polso.
Ciò che fa battere il cuore è l’elettricità. Le contrazioni ritmiche che pompano il sangue 70 volte al minuto – oltre 100.000 battiti al giorno – derivano da una sequenza precisamente coordinata di movimenti di ioni attraverso le membrane delle cellule cardiache. Questa sequenza elettrica è nota come potenziale d'azione cardiaco ed è tradizionalmente suddivisa in cinque fasi distinte.
Un potenziale d’azione è un cambiamento rapido e reversibile nel potenziale di membrana di una cellula che si propaga come un’onda lungo il tessuto cardiaco. Le membrane cellulari mantengono un gradiente elettrochimico tramite pompe ioniche:sodio (Na⁺), potassio (K⁺) e calcio (Ca²⁺) vengono trasportati attivamente per creare un potenziale di riposo di circa –90 mV nelle cellule contrattili. Quando uno stimolo innesca l'apertura di canali voltaggio-dipendenti, il gradiente collassa e gli ioni attraversano la membrana, alterando il potenziale di membrana.
Fase0 – Depolarizzazione
Il rapido afflusso di Na⁺ attraverso i canali veloci del sodio spinge il potenziale di membrana verso +30 mV. L'efflusso di potassio è temporaneamente ridotto.
Fase1 – Ripolarizzazione iniziale
I canali veloci del sodio si chiudono, causando un breve calo del potenziale di membrana quando iniziano le correnti K⁺ verso l'esterno.
Fase2 – Altopiano
Le correnti entranti di Ca²⁺ bilanciano le correnti di K⁺ verso l'esterno, stabilizzando il potenziale di membrana e mantenendo la depolarizzazione. Questo plateau sostiene la forza di contrazione.
Fase3 – Ripolarizzazione
La chiusura dei canali del calcio e del sodio consente al K⁺ di dominare, riportando il potenziale verso il livello di riposo.
Fase 4 – Potenziale di riposo
La cella riposa a –90 mV, mantenuta dalla pompa Na⁺/K⁺. Questa fase è la più lunga e occupa la maggior parte del ciclo del potenziale d'azione di 300 ms.
Il muscolo cardiaco, o miocardio, comprende cellule contrattili che pompano il sangue e una frazione più piccola di cellule conduttrici che propagano il potenziale d'azione. Le cellule pacemaker generano depolarizzazioni spontanee, garantendo al cuore la sua autoritmicità. Gli input simpatico, parasimpatico e ormonali modulano la frequenza cardiaca, ma la dinamica ionica sottostante rimane costante.
Durante la diastole il miocardio si rilassa. Nella fase 4, una leggera depolarizzazione a circa –65 mV avvia un circuito di feedback positivo che apre i canali Na⁺ voltaggio-dipendenti, innescando la fase 0 e la contrazione successiva.
Il plateau della Fase2 è sostenuto da un delicato equilibrio:correnti Na⁺ e Ca²⁺ in entrata rispetto alle correnti del raddrizzatore K⁺ in uscita. Questo equilibrio non solo sostiene il potenziale d'azione, ma garantisce anche un sufficiente afflusso di Ca²⁺ per attivare le proteine contrattili.
A differenza dei potenziali d'azione nervosi, i potenziali cardiaci sono notevolmente più lunghi, prolungando il periodo refrattario. Questo design previene le contrazioni tetaniche e garantisce battiti cardiaci coordinati e salvavita, anche a frequenze elevate.
