1. HOSPITAL MILITAR DR ALEJANDRO DAVILA BOLAOS TEMA:POTENCIAL DE MEMBRANA Y POTENCIAL DE ACCION DR CARLOS A SEQUEIRA CRUZ RESIDENTE DE SEGUNDO AO DE ANESTESIOLOGIA MANAGUA 25 DE ABRIL 2014

2. CClulas excitables: aquellas capaces de producir un potencial de accin Provoca la contraccin Conduccin impulso nervioso: transmisin seales Introduccin Al recibir un estmulo, las clulas excitables disparan un potencial de accin Tipos de estmulo: elctrico, qumico, mecnico, fotnico (luz) 3. Conceptos: Ion: partcula con carga elctrica. Canal Inico: es una protena de membrana a veces especfica que transporta iones y otras molculas pequeas a travs de la membrana por difusin pasiva o facilitada, es decir, sin uso de energa. Polaridad: es la capacidad de un cuerpo de tener dos polos con caractersticas distintas. Impulso Nervioso: es el transporte de informacin a travs de los nervios, y por medio de sustancias como el Sodio y el Potasio y su interaccin con la membrana. 4. Conceptos: Potencial de Reposo: es el estado en donde no se transmiten impulsos por las neuronas. Potencial de Accin: es la transmisin de impulso a travs de la neurona cambiando las concentraciones intracelulares y extracelulares de ciertos iones. Potencial de Membrana: es el voltaje que le dan a la membrana las concentraciones de los iones en ambos lados de ella. 5. POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO INTERIOR =-90 MV EXTERIOR =O MV Se observa la gran concentracin de iones positivos y negativos tanto en el interior como en el exterior de la membrana. Pero solo es necesario un numero pequeo de iones de diferencia para establecer el potencial de membrana en reposo de -90 en el interior y o en el exterior. 6. Potencial de accin: cambio rpido en el potencial de membrana en respuesta a un estmulo, seguido de un retorno al potencial de reposo El perfil del potencial de accin difiere en funcin del tipo de canales voltaje- dependientes de cada clula excitable 7. PROPIEDADES DE TRANPORTE DE LAS MEMBRANAS CELULARES PARA EL SODIO Y EL POTASIO TRANSPORTE ACTIVO DE LA BOMBA SODIO POTASIO La bomba Na-K genera grandes gradientes de concentracin a travs de la membrana nerviosa en reposo. Que son. Los canales de fuga son 100 veces mas permeables al k que al Na. 8. Origen del potencial de membrana en reposo normal Ecuacion de Nernst Ecuacion deWoldman- Hodgkin katz 9. Como surgen los 90mV? 90V, resultantes , convirtindose en el potencial de la membrana en reposo Potencial de Difusin de los Iones 86mV La Bomba de Sodio y potasio aporta 4mV 10. Potencial de Difusin: Producido por una diferencia de concentracin inica a los dos lados de la membrana. Ejemplo: Se puede observar en la ilustracin un gradiente de concentracin de iones de K en el citoplasma de la clula, se le denomina potencial de difusin al paso de iones atraves de la membrana 11. ECUACION DE GOLDMAN-HODGIN-KATZ 12. POTENCIAL DE ACCION Reposo: Este es el potencial de membrana en reposo antes del comienzo del potencial de accin, se dice que la membrana esta polarizada debido al potencial negativo que se encuentra en ella Despolarizacin: En este momento la membrana se hace muy permeable al sodio, lo que permite que en numero muy grande de iones con carga + difunda atraves del axn, el estado polarizado se neutraliza Repolarizacion: En un plazo de 10milesimas de segundo despus de que la membrana se hizo permeable, los canales de sodio empiezan a cerrarse y los canales de potasio se abren mas de lo normal, restableciendo otra ves un estado de reposo negativo normal 13. Canales de Na-K activados por voltaje responsables de la despolarizacion y la repolarizacion rapida. 14. Si el estmulo es de suficiente intensidad puede sobrepasar un umbral de despolarizacin que dispara el potencial de accin Excitabilidad celular 15. COMPOSICIONQUIMICA LECYLIC 16. El potencial de accin 17. 1. El potencial de accin o se produce o no (ley de todo o nada). 2. Una vez generado se automantiene y propaga por retroalimentacin positiva: la apertura de canales de Na+ provoca la apertura de otros. 3. El tiempo que los canales dependientes de voltaje permanecen abiertos es independiente de la intensidad del estmulo. 4. Un estmulo supraumbral no aumenta la despolarizacin celular (la amplitud del pico). Caractersticas del potencial de accin 18. Propagacin del potencial de accin El potencial de accin se propaga hacia todas las direcciones, pero no retrocede, ya que lo canales de Na+ de la zona que se despolariza primero estn inactivados 19. a. El estmulo induce la apertura de canales Na+. Su difusin al citoplasma despolariza la membrana celular. b. Al alcanzarse el potencial umbral se abren ms canales Na+. El aumento en la entrada de Na+ despolariza an ms la membrana. c. Cuando el potencial alcanza su mximo (valores positivos) se cierran los canales Na+. d. La apertura de los canales K+ permite la salida del catin y la repolarizacin de la membrana e. Tras un breve periodo de hiperpolarizacin, la bomba Na+/K+ restablece el potencial de reposo. El potencial de accin: etapas 20. Acomodacin El potencial umbral debe alcanzarse rpidamente. Su retraso temporal de la despolarizacin disminuye la eficiencia del proceso por la inactivacin de parte de los canales Na+ voltaje dependientes. Caractersticas del potencial de accin 21. Absoluto Es el periodo de tiempo en el que el axn es incapaz de responder a un segundo estmulo. La causa son los canales Na+ en estado inactivo Relativo Es el periodo de tiempo en el que el axn es capaz de responder a un segundo estmulo de una elevada intensidad. La causa es que se ha iniciado la repolarizacin y hay canales Na+ en estado cerrado. Periodos refractarios 22. -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 -120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 Potenciales en espiga: son tpicos del sistema nervioso. Su duracin es aproximadamente de 0.4mseg y lo denominamos impulso nervioso. Potenciales en meseta: la membrana no se repolariza inmediatamente tras la despolarizacin. Es tpico de las clulas cardacas, donde la meseta llega a durar entre 3 y 4 dcimas de segundo, produciendo la contraccin del corazn durante todo este periodo. Potenciales rtmicos: descargas repetitivas de potencial de accin sin necesidad de estmulo que generan el latido cardaco, los movimientos peristlticos o el ritmo respiratorio. Tipos de potenciales de accin 23. PARTICIPACION DE IONES EN LAS DIFERENTES FASES DEL PA 24. DIFUSION SIMPLE DEPENDE DE : CANTIDAD DE SUSTANCIA VELOCIDAD DEL MOVIMIENTO # DE ABERTURAS. 25. DIFUSION A TRAVES DE CANALES DE PROTEINAS PERMEABILIDAD SELECTIVA FORMA, DIAMETRO, CAMBIOS ELECTRICOS PUEDENABRIRSEY CERRARSE MEDIANTE PUERTAS VOLTAJE QUIMICA 26. DIFUSION FACILITADA MEDIADA POR PORTADORES Vmax DETERMINADO XVELOCIDAD CON Q LA PROEINA TRANSPORTADORACAMBIA DE CONFORMACION GLUCOSA,AMINOACIDOS, GALACTOSA INSULINA PUEDE AUMENTAR 10-20VECES LA TASA DE DIFUSION. 27. FACTORES Q AFECTAN LA TASA NETA DE DIFUSION. PERMEABILIDAD DE MEMBRANA ESPESOR LIPOSOLUBILIDAD # DE CANALES TEMPERATURA PESO MOLECULAR COEFICIENTE DE DIFUSION D = P * A (P: Permeabilidad, A: rea total de la membrana) 28. FACTORES Q AFECTAN LA TASA NETA DE DIFUSION. DIFERENCIA DE CONCENTRACION Difusin Neta D (Ce - Ci) POTENCIAL ELECTRICO FEM(mv) = -+61 log C1/C2 DIFERENCIA DE PRESION Mayor cantidad de energa para causar movimiento hacia el lado de presin baja. 29. OSMOSIS El agua es la sustancia mas abundante q se difunde. Normalmente no hay movimiento neto de agua VOLUMEN CELULAR CONSTANTE Proceso de movimiento neto de agua producido por diferencia de concentracin. 30. TRANSPORTE ACTIVO CONTRA UN GRADIENTE ELECTROQUIMICO REQUIERE ENERGIA PROTEINASTRANSPORTADORAS 1RIO: RUPTURA DE ATP 2RIO: ENERGIAALMACENADA EN FORMA DE DIFERENCIAS DE CONCENTRACION 31. BOMBA Na+/K+ SE ENCUENTRA ENTODAS LAS CELUAS MANTIENE DIFERENCIAS DE CONCENTRACION AYUDAA ESTABLECER POTENCIAL ELECTRICO NEGATIVO CONTROLVOLUMEN CELULAR 3 Na+ AL EXTERIOR 2 K+ AL INTERIOR 32. TRANSPORTE ACTIVO DE Ca++ IC > EC 10.000VECES 2 BOMBAS MEMBRANA CELULAR ORGANELOS (RE, MITOCONDRIAS) TRANSPORTE ACTIVO DE H+ CELULAS PARIETALES 1 MILLON TUBULOS DISTALESY COLECTORES 900VECES 33. SATURACION DEL TRANSPORTE PRIMARIO SIMILAR A LA DIFUSION FACILITADA Vmax DADO POR REACCIONES DE UNION LIBERACION CAMBIOS DE CONFORMACION 34. ENERGIA NECESARIA DEPENDE DEL GRADO DE CONCENTRACION PARA CONCENTRAR 10 100 DOBLE 1000 TRIPLE Clulas de tbulos renales gastan hasta 90% de su energa 35. TRANSPORTE ACTIVO SECUNDARIO GRADIENTE DE CONCENTRACION DEPOSITO DE ENERGIA COTRANSPORTE: ARRASTRE DE SUSTANCIA CONTRATRANSPORTE: EN DIRECCION CONTRARIA 36. COTRANSPORTE GLUCOSA 37. TRANSPORTE ACTIVO A TRAVES DE LAMINAS CELULARES Intestino, tbulos renales, glndulas exocrinas, plexos coroideos. 38. POTENCIALES DE ACCION TRANSMISION DE SEALES CONTROL DE FUNCIONES CELULARES ( GLANDULAS, MAGROFAGOS, CELULAS CILIADAS) CELULAS EXCITABLES 39. POTENCIALES ORIGINADOS POR DIFUSION 40. SALIDA DE K+ Crea electropositividad externa y electronegatividad interna Hasta q se crea potencial q bloquea la salida de K+ a pesar del gradiente. - 94 mv 41. ENTRADA DE Na+ Crea electronegatividad externa y electropositividad interna Hasta q se crea potencial q bloquea la entrada de Na+ a pesar del gradiente. +61 mv 42. CALCULO DE POTENCIAL DE DIFUSION CUANDO LA MEMBRANA ES PERMEABLE A VARIOS IONES Son los iones mas implicados Su importancia depende de la permeabilidad de la membrana para el mismo La permeabilidad del CL- no sufre grandes cambios. 43. LA MEMBRANA COMO CONDENSADOR NEUTRALIDAD ELECTRICA: POR CADA ION POSITIVO HAY UN ION NEGATIVOQ LO NEUTRALIZA. CAPA DIPOLARA AMBOS LADOS DE LA MEMBRANA PARA CREAR UN POTENCIAL NEGATIVO TAN SOLO SE REQUIERETRANSPORTAR IONES POSITIVOSAL EXTERIOR PARA DESARROLLAR LA CAPA DEL DIPOLO. 44. POTENCIAL DE MEMBRANA DE LOS NERVIOS EN REPOSO -90 mv 45. POT DIFUSION K+ -94 mv POT DIFUSION Na+ +61 BOMBA Na+/K+ -4 mv -90 mv En pequeas fibras nerviosas y musculares, msculo liso, neuronas SNC: -40 a -60 mv 46. POTENCIAL DE ACCION DEL NERVIO METODO DETRANSMISION DE SEALES FASE REPOSO FASE DESPOLARIZACION FASE REPOLARIZACION 47. FASE REPOSO POTENCIAL DE REPOSO MOMENTO PREVIO A PRODUCCION DE POTENCIAL DE ACCION MEMBRANA POLARIZADA 48. FASE DESPOLARIZACION SUBITOAUMENTO DE PERMEABILIDADAL Na+ ENTRADAABUNDANTE Na+ POTENCIAL CAMBIA DE 90 mv (+) 49. FASE REPOLARIZACION LOS CANALES DE Na+ EMPIEZXAN A CERRARSE LOS CANALES DE K+ SE ABREN DIFUSION RAPIDA DE IONES K+ AL EXTERIOR SE REESTABLECE POTENCIAL NEGATIVO 50. CANAL DE Na+ CON PUERTA DE VOLTAJE 51. INICIACION DEL POTENCIAL DE ACCION CIRCULOVICIOSO Q ABRE CANALES DE Na+ EVENTO APERTURA CANALES Na+ ENTRADA Na+ ELEVACION MAYOR DEL POTENCIAL OCURRE HASTA Q SE ABRENTODOS LOS CANALES DE Na+ COMIENZA EL CIERRE DE LOS MISMOSY APERTURA DE LOS DE K+ 52. UMBRAL PARA INICIACION DEL POTENCIAL DE ACCION ~ -65 mv: UMBRAL PARA ESTIMULACION OCURRE CUANDO EL # DE IONES DE Na+ QUE ENTRANA LA FIBRA ES MAYOR AL DE IONES DE K+ QUE SALEN. 53. ACOMODACION DE LA MEMBRANA INCAPACIDAD PARA DESENCADENAMIENTOA PESAR DE AUMENTO DEVOLTAJE. SI EL POTENCIALAUMENTA LENTAMENTE SE CIERRAN LAS PUERTA DE INACTIVACION A LAVEZ QUE SE ABREN LAS DE ACTIVACION. AUMENTA EL UMBRAL 54. PROPAGACION DEL POTENCIAL BIDIRECCIONAL TODO O NADA POT/UMBRAL > 1 55. RESTABLECIMIENTO DE LOS GRADIENTES DESPUES DE LOS POTENCIALES ES REALIZADO POR LA BOMBA Na+/K+ PRODUCCION DE CALOR 56. MESETA EN ALGUNOS POTENCIALES DE ACCION EL POTENCIAL PERMANECE EN UNA MESETA ANTES DE Q SE INICIE LA REPOLARIZACION MUSCULO CARDIACO 2/10 3/10 DE SEGUNDO CANALES RAPIDOS Na+ ACTIVADOS PORVOLTAJE CANALES LENTOS Ca++ ACTIVADOS PORVOLTAJE CANALES DE K+ CON APERTURA AUN MAS LENTA 57. RITMICIDAD DE TEJIDOS EXCITABLES DESCARGAS AUTOINDUCIDAS REPETITIVAS. REQUIERE GRAN PERMEABILIDAD AL Na+ POTENCIAL DE REPOSO -60 A -70 mv EVENTOS: Na+Y Ca++ fluyen al interior Aumento permeabilidad Mas iones fluyen hacia adentro Mayor aumento permeabilidad hasta producir PA. Repolarizacin y reinicia el proceso 58. PERIODO REFRACTARIO CUANDO LOS CANALES DE Na+ SE INACTIVAN. NINGUN ESTIMULO PUEDE ABRIR LAS PUERTAS DE INACTIVACION. ABSOLUTO 1/2500 SEG RELATIVO - DEL ABSOLUTO solo responde a estmulos mas fuertes algunos canales de Na+ no han invertido su estado de inactivacin. los canales de K+ suelen estar abiertos. 59. FIBRAS NERVIOSAS MIELINICAS Y AMIELINICAS Un tronco nervioso posee el doble de fibras amielnicas. Las mielnicas presentan interrupcin cada 1- 3 mm. Ndulo de Ranvier. La mielina disminuye el flujo de iones 5000 veces. Velocidad de conduccin: Mielinicas: 100m/seg Amielinicas: 0.25m/seg 60. Mayor velocidad Conserva energa Despolarizacin solo en ndulos Menor perdida de iones Menor requerimiento metablico para restablecer concentraciones inicas 61. INHIBICION DE LA EXCITABILIDAD ELEVACION DEL Ca++ EXTRACELUAR ANESTESICOS LOCALES ACTUAN SOBRE LAS PUERTAS DE ACTIVACION DE CANALES Na+ DIFICULTAN SU APERTURA POT/UMBRAL < 1. EL IMPULSO NO PUEDE ATRAVESAR LA ZONA ANESTESIADA.