Marcapassos cardíac

No s'ha de confondre amb marcapassos cardíac artificial.

Imatge que mostra el marcapassos cardíac, que és el node SA

El marcapassos cardíac és una part del cor formada per un conjunt de cèl·lules miocardiocitàries especialitzades que controlen directament el ritme cardíac i que es troben a la paret de l'aurícula dreta.^[1]

En tots els animals amb cor, la contracció d'aquest òrgan (múscul cardíac) és iniciada per impulsos químics. El ritme amb què es duen a terme aquests impulsos controla la freqüència cardíaca. Les cèl·lules que generen la contracció muscular del cor i que determinen el seu ritme reben el nom de cèl·lules marcapassos.^[2]

Funcionament

Funcionament del marcapassos cardíac

Fibrosi d'origen post-viral al feix de His, causant d'una arrítmia fatal. Microscopi òptic. 200X. Tinció: Tricròmic de Masson.

El nòdul sinusal, també anomenat nòdul sinoauricular (SA) o nòdul de Keith i Flack,^[3] està situat a la part posterosuperior de l'aurícula dreta, a l'entrada de la vena cava superior. Aquest nòdul té forma ovalada i és el més gran dels nodes del sistema de conducció elèctrica del cor. Està irrigat per l'artèria nodal sinoauricular, que és una branca de l'artèria coronària dreta (en un ~68% dels casos) o de l'artèria circumflexa^[4] (un ~24,7% d'ells). Rares vegades deriva directament de l'artèria descendent anterior.^[5] Algunes de les variants anatòmiques de la artèria nodal SA poden augmentar el risc de lesions iatrogèniques secundàries a determinades intervencions de cirurgia cardíaca invasiva.^[6] El node SA té una rica innervació simpàtica i parasimpàtica proporcionada per diverses branques aferents del nervi vague dret,^[7] tot i que de vegades una part d'elles també pot provenir de la porció esquerra del nervi.

Des del nòdul sinusal, l'impuls elèctric es desplaça disseminant-se per les aurícules a través de les vies internodals,^[8] produint la despolarització auricular i la seva conseqüent contracció.^[9] En adults sans, el node sinusal produeix descàrregues a una velocitat de 60 impulsos per minut.

L'ona elèctrica arriba després al nòdul auriculoventricular (AV) o node d'Aschoff-Tawara,^[10] una estructura ovalada que té un 40% de la grandària del nòdul sinusal, situada a la banda esquerra de l'aurícula dreta, al septe interauricular,^[11] anterior a l'orifici del si coronari^[12] i per sobre de la inserció de la làmina septal de la vàlvula tricúspide. En el 90% dels casos, aquest node està irrigat per una branca de l'artèria coronària dreta.^[13] El node AV també té una rica innervació simpàtica i parasimpàtica, en aquest cas provinent per regla general del nervi vague esquerre. Al node AV, l'ona elèctrica sofreix una pausa d'aproximadament 0,1 segon.^[14]

L'impuls cardíac es dissemina després a través d'un feix de fibres que és un pont entre el nòdul auriculoventricular i les branques ventriculars, anomenat feix de His,^[15] irrigat per branques de l'artèria coronària dreta i de l'artèria descendent anterior (també anomenada branca interventricular anterior de l'artèria coronària esquerra).^[16] El feix de His es divideix en 4 branques: les branques dreta i esquerra, i aquesta última es divideix en el fascicle esquerre anterior i el fascicle esquerre posterior, des d'on l'impuls elèctric és distribuït als ventricles mitjançant una xarxa de fibres, anomenades fibres de Purkinje,^[17] les quals generen la contracció ventricular de forma automàtica i sincrònica.^[9][18] Morfològicament, aquestes fibres poden ser poligonals o tubulars.^[19] Moltes arrítmies ventriculars tenen el seu origen en la xarxa fibril·lar de Purkinje, algunes provocades per malalties adquirides i altres per canalopaties iòniques genètiques,^[20] com ara la síndrome de Brugada.^[21] Eventualment, aquestes canalopaties alteren de forma important la funcionalitat sinusal^[22] i poden ser causa de morts sobtades d'origen cardíac si no són detectades.^[23] Els tumors quístics del nòdul SA^[24] (un tipus de neoplàsia benigne cardíaca congènita poc freqüent)^[25] també provoquen adesiara aquesta mena de morts, inclús en persones portadores d'un marcapassos artificial i malgrat tenir dimensions molt petites.^[26]

La major part de les cèl·lules que pertanyen al sistema de conducció del cor estan irrigades per branques molt petites, microscòpiques, de l'artèria coronària dreta,^[27] de manera que un trombe en aquesta artèria es pot dir que té un efecte negatiu immediat sobre l'activitat cardíaca.

Marcapassos artificial

Marcapassos programable Siemens Dialog II, sense elèctrode. Mitjans dels anys 1990.

Fibres del sistema de conducció elèctric cardíac. Microscopi òptic. 150X. Tinció d'HE.

En un ésser humà i ocasionalment en altres animals, per produir aquests impulsos sintèticament després d'haver patit danys en el cos del sistema de conducció intrínseca,^[28] segons sigui el tipus de lesió,^[29] es pot utilitzar un dispositiu mecànic anomenat marcapassos artificial (o simplement "marcapassos").^[30][31]

Actualment, existeixen marcapassos que permeten la pràctica d'exploracions per imatge (com la ressonància magnètica), abans contraindicades.^[32]
A més, la darrera generació d'aquests aparells no necessita cables, incorpora piles de mercuri de llarga durada i té una mida molt petita.^[33] En porcs inclús s'ha aconseguit implantar amb èxit un marcapassos simbiòtic auto recarregable que obté la seva energia per mitjà d'un nanogenerador triboelèctric.^[34]

Una línia de recerca d'interès creixent és la del desenvolupament de biomarcapassos cardíacs que substitueixin en un futur als marcapassos artificials.^[35] L'objectiu és crear elements cel·lulars que, una vegada implantats en les zones pertinents del cor, produeixin estímuls elèctrics específics similars als del marcapassos cardíac natural. En aquest camp d'investigació, ara per ara, s'han obtingut resultats molt prometedors emprant cèl·lules mare pluripotents induïdes.^[36] L'enginyeria biomèdica experimental ha aconseguit trasplantar teixits del sistema de conducció elaborats in vitro a cors de ratolins amb blocatges auriculoventriculars i restaurar el ritme cardíac normal.^[37]

Referències

1. Campbell, Neil A. [et al.].. Biology: concepts & connections (en anglès). 5a ed.. San Francisco: Pearson/Benjamin Cummings, 2006, p. 473. ISBN 0-13-193480-5. 
2. Tessadori F, van Weerd JH, Burkhard SB, Verkerk AO, et al «Identification and Functional Characterization of Cardiac Pacemaker Cells in Zebrafish» (en anglès). PLoS One, 2012 Oct; 7 (10), pp: e47644. DOI: 10.1371/journal.pone.0047644. PMC: 3473062. PMID: 23077655 [Consulta: 12 febrer 2019].
3. Silverman ME, Hollman A «Discovery of the sinus node by Keith and Flack: on the centennial of their 1907 publication» (en anglès). Heart, 2007 Oct; 93 (10), pp: 1184-1187. DOI: 10.1136/hrt.2006.105049. PMC: 2000948. PMID: 17890694 [Consulta: 3 octubre 2019].
4. GPnotebook «Circumflex artery (heart, anatomy)» (en anglès). Oxbridge Solutions Ltd, 2016, pàgs: 2. Arxivat de l'original el 3 de març 2016 [Consulta: 13 octubre 2019].
5. Nordick K, Tedder BL, Zemaitis MR «Anatomy, Thorax, Sinoatrial Nodal Artery» (en anglès). StatPearls [Internet]. StatPearls Publishing LLC, 2019 Maig 25; NBK541008 (rev), pàgs: 4. PMID: 31082052 [Consulta: 3 octubre 2019].
6. Vikse J, Henry BM, Roy J, Ramakrishnan PK, et al «Anatomical Variations in the Sinoatrial Nodal Artery: A Meta-Analysis and Clinical Considerations» (en anglès). PLoS One, 2016 Feb 5; 11 (2), pp: e0148331. DOI: 10.1371/journal.pone.0148331. PMC: 4743947. PMID: 26849441 [Consulta: 4 octubre 2019].
7. Orts Llorca F, Domenech Mateu JM, Puerta Fonolla J «Innervation of the sinu-atrial node and neighbouring regions in two human embryos» (en anglès). J Anat, 1979 Mar; 128 (Pt 2), pp: 365-375. ISSN: 1469-7580. PMC: 1232942. PMID: 438095 [Consulta: 7 octubre 2019].
8. GPnotebook «Internodal tracts (heart, anatomy)» (en anglès). Oxbridge Solutions Ltd, 2016, pàgs: 2. Arxivat de l'original el 12 de novembre 2004 [Consulta: 3 octubre 2019].
9. Kasper, B; Fauci; H; Longo, J, et al «Electrocardiografía» (en castellà). A: Principios de Medicina Interna de Harrison, Cap. 221, 2006; 16a Ed., pàgs: 2607. ISBN 9789701051665. Arxivat de l'original el 2008-05-01 [Consulta: 20 juny 2008]. Arxivat 2008-05-01 a Wayback Machine.
10. Thierer, J «Apellidos indisolubles de la Cardiología: Aschoff y Tawara» (en castellà). SAC, 2017; Jul 13, pàgs: 4 [Consulta: 3 octubre 2019].
11. Asirvatham, SJ; Stevenson, WG «The Interatrial Septum» (en anglès). Circ Arrhythm Electrophysiol, 2013 Oct; 6 (5), pp: e75-e76. DOI: 10.1161/CIRCEP.113.000956. PMC: 1941-3084. PMID: 24129210 [Consulta: 3 octubre 2019].
12. Iaizzo, PA «Coronary sinus» (en anglès). Atlas of Human Cardiac Anatomy. University of Minnesota, 2017, pàgs: 2 [Consulta: 9 febrer 2019].
13. Van der Hauwaert LG, Stroobandt R, Verhaeghe L «Arterial blood supply of the atrioventricular node and main bundle» (en anglès). Br Heart J, 1972 Oct; 34 (10), pp: 1045-1051. DOI: 10.1136/hrt.34.10.1045. PMC: 458545. PMID: 5086972 [Consulta: 3 octubre 2019].
14. Kashou AH, Basit H, Chhabra L «Physiology, Sinoatrial Node (SA Node)» (en anglès). StatPearls [Internet]. StatPearls Publishing LLC, 2019 Jun 23; NBK459238 (rev), pàgs: 5. PMID: 29083608 [Consulta: 7 octubre 2019].
15. LifeMap Discovery «Bundle of His» (en anglès). Embryonic Development & Stem Cell Compendium. LifeMap Sciences, Inc, 2019; Gen 16 (rev), pàgs: 2. Arxivat de l'original el 12 de febrer 2019 [Consulta: 12 febrer 2019].
16. Rehman I, Rehman A «Anatomy, Thorax, Heart Left Anterior Descending (LAD) Artery» (en anglès). StatPearls [Internet]. StatPearls Publishing LLC, 2018 Des 19; NBK482375 (rev), pàgs: 4. PMID: 29493997 [Consulta: 3 octubre 2019].
17. Cavero I, Guillon JM, Holzgrefe HH «Reminiscing about Jan Evangelista Purkinje: a pioneer of modern experimental physiology» (en anglès). Adv Physiol Educ, 2017 Des 1; 41 (4), pp: 528-538. DOI: 10.1152/advan.00068.2017. ISSN: 1522-1229. PMID: 29066603 [Consulta: 24 març 2019].
18. Sedmera D, Gourdie RG «Why do we have Purkinje fibers deep in our heart?» (en anglès). Physiol Res, 2014; 63 (Supl 1), pp: S9-S18. ISSN: 1802-9973. PMID: 24564668 [Consulta: 7 octubre 2019].
19. Ono N, Yamaguchi T, Ishikawa H, Arakawa M, et al «Morphological varieties of the Purkinje fiber network in mammalian hearts, as revealed by light and electron microscopy» (en anglès). Arch Histol Cytol, 2009; 72 (3), pp: 139-149. DOI: 10.1679/aohc.72.139. ISSN: 0914-9465. PMID: 20513977 [Consulta: 12 febrer 2019].
20. Boyden PA, Hirose M, Dun W «Cardiac Purkinje cells» (en anglès). Heart Rhythm, 2010 Gen; 7 (1), pp: 127-135. DOI: 10.1016/j.hrthm.2009.09.017. ISSN: 1547-5271. PMID: 19939742 [Consulta: 24 març 2019].
21. Brugada, P «Brugada syndrome: More than 20 years of scientific excitement» (en anglès). J Cardiol, 2016 Mar; 67 (3), pp: 215-220. DOI: 10.1016/j.jjcc.2015.08.009. ISSN: 1876-4738. PMID: 26627541 [Consulta: 13 octubre 2019].
22. Butters TD, Aslanidi OV, Inada S, Boyett MR, et al «Mechanistic links between Na+ channel (SCN5A) mutations and impaired cardiac pacemaking in sick sinus syndrome» (en anglès). Circ Res, 2010 Jul 9; 107 (1), pp: 126-137. DOI: 10.1161/CIRCRESAHA.110.219949. PMC: 2901593. PMID: 20448214 [Consulta: 4 octubre 2019].
23. Garcia-Elias A, Benito B «Ion Channel Disorders and Sudden Cardiac Death» (en anglès). Int J Mol Sci, 2018 Feb 28; 19 (3), pii: E692. DOI: 10.3390/ijms19030692. PMC: 5877553. PMID: 29495624 [Consulta: 4 octubre 2019].
24. Nojima Y, Ishibashi-Ueda H, Yamagishi M «Cystic tumour of the atrioventricular node» (en anglès). Heart, 2003 Feb; 89 (2), pp: 122. DOI: 10.1136/heart.89.2.122. PMC: 1767542. PMID: 12527650 [Consulta: 4 octubre 2019].
25. Luc JGY, Phan K, Tchantchaleishvili V «Cystic tumor of the atrioventricular node: a review of the literature» (en anglès). J Thorac Dis, 2017 Set; 9 (9), pp: 3313-3318. DOI: 10.21037/jtd.2017.08.101. PMC: 5708412. PMID: 29221317 [Consulta: 13 octubre 2019].
26. Cohle, SD «Cystic tumour of the atrioventricular node: case report and literature review» (en anglès). Forensic Sci Res, 2019 Maig 16; 4 (3), pp: 287-289. DOI: 10.1080/20961790.2019.1595349. PMC: 6713201. PMID: 31489395 [Consulta: 4 octubre 2019].
27. Mohammed, SF; Hussain, S; et al «Coronary microvascular rarefaction and myocardial fibrosis in heart failure with preserved ejection fraction» (en anglès). Circulation, 2015 Feb 10; 131 (6), pp. 550-9. DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.114.009625. PMID: 25552356 [Consulta: 23 febrer 2016].
28. Kotsakou, M; Kioumis, I; et al «Pacemaker insertion» (en anglès). Ann Transl Med, 2015 Mar; 3 (3), pp. 42. DOI: 10.3978/j.issn.2305-5839.2015.02.06. PMID: 25815303 [Consulta: 26 febrer 2016].
29. Denay, KL; Johansen, M «Common questions about pacemakers» (en anglès). Am Fam Physician, 2014 Feb 15; 89 (4), pp. 279-82. ISSN: 1532-0650. PMID: 24695448 [Consulta: 27 març 2016].
30. Aquilina, O «A brief history of cardiac pacing» (en anglès). Images Paediatr Cardiol, 2006 Abr-Jun; 8 (2), pp: 17-81. ISSN: 1729-441X. PMC: 3232561. PMID: 22368662 [Consulta: 30 gener 2016].
31. Nelson, GD «A brief history of cardiac pacing» (en anglès). Tex Heart Inst J, 1993; 20 (1), pp: 12-18. ISSN: 0730-2347. PMC: 325046. PMID: 8508058 [Consulta: 30 gener 2016].
32. Nazarian, S; Beinart, R; Halperin, HR «Magnetic resonance imaging and implantable devices» (en anglès). Circ Arrhythm Electrophysiol, 2013 Abr; 6 (2), pp: 419-428. DOI: 10.1161/CIRCEP.113.000116. PMID: 23592868 [Consulta: 27 març 2016].
33. Bhatia N, El-Chami M «Leadless pacemakers: a contemporary review» (en anglès). J Geriatr Cardiol, 2018 Abr; 15 (4), pp: 249-253. DOI: 10.11909/j.issn.1671-5411.2018.04.002. PMC: 5997619. PMID: 29915613 [Consulta: 13 febrer 2019].
34. Ouyang H, Liu Z, Li N, Shi B, et al «Symbiotic cardiac pacemaker» (en anglès). Nat Commun, 2019 Abr 23; 10 (1), pp: 1821. DOI: 10.1038/s41467-019-09851-1. PMC: 6478903. PMID: 31015519 [Consulta: 13 octubre 2019].
35. Yu, HG; Lin, YC «Biological Pacemaker – Main Ideas and Optimization» (en anglès). A: Modern Pacemakers - Present and Future, Chap. 30 (Das, MM; Ed.) InTechOpen, 2011; Feb 14, pp: 550-572. ISBN 978-953-307-214-2. DOI: 10.5772/13350 [Consulta: 28 març 2019].
36. Schweizer PA, Darche FF, Ullrich ND, Geschwill P, et al «Subtype-specific differentiation of cardiac pacemaker cell clusters from human induced pluripotent stem cells» (en anglès). Stem Cell Res Ther, 2017 Oct 16; 8 (1), pp: 229. DOI: 10.1186/s13287-017-0681-4. PMC: 5644063. PMID: 29037217 [Consulta: 28 març 2019].
37. Zhang W, Li X, Sun S, Zhang X «Implantation of engineered conduction tissue in the rat heart» (en anglès). Mol Med Rep, 2019 Apr; 19 (4), pp: 2687–2697. DOI: 10.3892/mmr.2019.9933. PMC: 6423654. PMID: 30720107 [Consulta: 5 abril 2019].

Bibliografia

• Christoffels, Vincent M.; Smits, Gertien J.; Kispert, Andreas; Moorman, Antoon FM. Development of the Pacemaker Tissues of the Heart (en anglès). Circulation Research, 2010 Feb 5; 106 (2), pp: 240-254. ISSN 0009-7330. DOI 10.1161/CIRCRESAHA.109.205419 [Consulta: 12 febrer 2019]. 
• Sánchez-Quintana, Damián; Ho, Siew Yen. Anatomía de los nodos cardíacos y del sistema de conducción específico auriculoventricular (en castellà). Rev Esp Cardiol, 2003 Nov; 56 (11), pp: 1085-1092. PMID: 14622540. DOI 10.1016/s0300-8932(03)77019-5 [Consulta: 3 octubre 2019]. 
• Irisawa, Hiroshi. Comparative physiology of the cardiac pacemaker mechanism (en anglès). Physiol Rev, 1978 Abr; 58 (2), pp: 461-498. PMID: 347472. DOI 10.1152/physrev.1978.58.2.461 [Consulta: 26 març 2019]. 
• Husse, Britta; Franz, Wolfgang-Michael. Generation of cardiac pacemaker cells by programming and differentiation (en anglès). Biochim Biophys Acta, 2016 Jul; 1863 (7 Pt B), pp: 1948-1952. PMID: 26681531. DOI 10.1016/j.bbamcr.2015.12.004 [Consulta: 3 octubre 2019]. 
• Klabunde, Richard E. Regulation of Pacemaker Activity (en anglès). Cardiovascular Physiology Concepts, 2019; Jul 15 (rev), pàgs: 5 [Consulta: 6 octubre 2019]. 

Vegeu també

• Potencial d'acció cardíac
• Sistema de conducció elèctrica del cor

Enllaços externs

• The Pacemaker Potential of the SA Node and the AV Node Interactive Biology. 2011, Mar (anglès)
• What Is a Pacemaker?. The National Heart, Lung, and Blood Institute. 2012 (anglès)
• Pacemakers & Implantable Defibrillators: How are they implanted and what is their function?. OSU Wexner Medical Center. 2012 (anglès)