Atividade elétrica do coração

O coração precisa gerar e distribuir sinais elétricos de maneira coordenada para que sua musculatura se contraia de forma organizada. A atividade elétrica cardíaca resulta das variações do potencial de membrana das células cardíacas e ocorre de maneira espontânea em algumas células especializadas, enquanto em outras é desencadeada pela chegada de um estímulo elétrico. A organização desse sistema permite que os átrios sejam ativados antes dos ventrículos e que a ativação ventricular ocorra de maneira suficientemente rápida e coordenada para produzir uma contração eficaz.

Cardiomiócitos. As células musculares cardíacas apresentam uma membrana excitável capaz de modificar seu potencial elétrico em resposta à movimentação de íons. Os cardiomiócitos contráteis, que constituem a maior parte do miocárdio, normalmente não iniciam espontaneamente cada batimento. Eles são ativados quando o estímulo elétrico chega até eles e, então, produzem um potencial de ação que desencadeia os eventos celulares responsáveis pela contração. A existência de junções comunicantes nos discos intercalares permite que a corrente elétrica passe de uma célula para outra, favorecendo a ativação coordenada do miocárdio.

Células marcapasso. Algumas células cardíacas são especializadas em gerar espontaneamente potenciais de ação. Essas células estão principalmente localizadas no sistema de condução e apresentam uma propriedade denominada automaticidade ou automatismo, que permite que a atividade elétrica cardíaca seja iniciada sem a necessidade de um estímulo nervoso externo. O sistema nervoso autônomo pode modificar a frequência dessa atividade, mas não precisa gerar cada batimento. Essa característica é fundamental para que o coração continue batendo mesmo quando sua conexão com o sistema nervoso central é interrompida.

Nó sinoatrial. O nó sinoatrial, localizado na região do átrio direito próxima à entrada da veia cava cranial, constitui normalmente o principal marcapasso do coração. Suas células apresentam a maior frequência espontânea de despolarização entre as estruturas do sistema de condução e, por isso, determinam o ritmo cardíaco em condições fisiológicas. O estímulo gerado no nó sinoatrial se espalha pelo miocárdio atrial, promovendo a ativação dos átrios.

Propagação pelo miocárdio atrial. A ativação elétrica se propaga pelo miocárdio dos átrios por meio das conexões entre os cardiomiócitos. A despolarização atrial precede a ventricular, permitindo que a atividade mecânica dos átrios ocorra antes da contração dos ventrículos. O estímulo alcança então o nó atrioventricular, que constitui a principal conexão funcional entre o miocárdio atrial e o sistema de condução ventricular.

Nó atrioventricular. O nó atrioventricular está localizado na região inferior do átrio direito, próximo à transição entre átrio e ventrículo. Sua condução relativamente lenta produz um pequeno atraso na transmissão do estímulo. Esse atraso é funcionalmente importante porque permite que os átrios tenham tempo para completar seu esvaziamento antes que os ventrículos sejam ativados. O nó atrioventricular também constitui uma região capaz de assumir a geração do ritmo caso o marcapasso sinoatrial deixe de funcionar adequadamente.

Feixe atrioventricular e sistema de condução ventricular. Depois de atravessar o nó atrioventricular, o estímulo segue pelo feixe atrioventricular, ou feixe de His, que atravessa o esqueleto fibroso e conduz o sinal em direção ao septo interventricular. O feixe se divide em ramos que percorrem o septo e dão origem a uma rede de fibras de Purkinje distribuída pelo miocárdio ventricular. Essa organização permite que a ativação elétrica alcance rapidamente diferentes regiões dos ventrículos, produzindo uma sequência coordenada de despolarização.

Ativação ventricular. A distribuição rápida do estímulo pelo sistema de condução permite que grande parte do miocárdio ventricular seja ativada em um intervalo muito curto. A ativação não ocorre de maneira completamente simultânea: existe uma sequência espacial de despolarização que contribui para a contração ventricular organizada. Essa sequência é importante porque a força produzida pelo miocárdio precisa ser convertida em uma redução coordenada do volume ventricular para que o sangue seja efetivamente ejetado.

Potencial de ação. A atividade elétrica dos cardiomiócitos resulta de alterações transitórias da permeabilidade da membrana aos diferentes íons. Os cardiomiócitos contráteis apresentam um potencial de ação prolongado, convencionalmente dividido em cinco fases. Na fase 4, a célula encontra-se em potencial de repouso, próximo de −90 mV. A fase 0 corresponde à rápida despolarização, causada principalmente pela entrada de Na⁺. Na fase 1, ocorre uma breve repolarização inicial, associada à inativação dos canais de Na⁺ e à saída de K⁺. A fase 2, ou platô, resulta do equilíbrio entre a entrada de Ca²⁺ pelos canais do tipo L e correntes de saída de K⁺; o Ca²⁺ que entra nesse período participa do acoplamento excitação-contração. Por fim, na fase 3, predominam as correntes de saída de K⁺, promovendo a repolarização da membrana. A duração prolongada desse potencial de ação determina um período refratário extenso, impedindo a tetania e permitindo a alternância entre contração e relaxamento. Nas células marcapasso do nó sinoatrial, o potencial de ação apresenta dinâmica diferente. Essas células não possuem um potencial de repouso estável: durante a fase 4, ocorre uma despolarização diastólica espontânea até o limiar. A fase 0 corresponde à despolarização, predominantemente relacionada à entrada de Ca²⁺, e a fase 3 à repolarização, associada principalmente à saída de K⁺. A repetição espontânea desse ciclo constitui a base do automatismo cardíaco, fazendo do nó sinoatrial o principal marcapasso fisiológico do coração.

Período refratário. A duração relativamente longa do potencial de ação produz um período refratário prolongado no músculo cardíaco. Durante grande parte desse período, a célula não pode ser novamente excitada por um novo estímulo capaz de gerar outro potencial de ação. Isso impede a ocorrência de contrações sustentadas semelhantes ao tétano observado no músculo esquelético. A impossibilidade de tetanização é essencial para a função cardíaca, pois o coração precisa alternar contração e relaxamento para ejetar o sangue e, posteriormente, permitir novo enchimento.

Acoplamento excitação-contração. A atividade elétrica não constitui um fenômeno independente da atividade mecânica. A despolarização da membrana dos cardiomiócitos abre canais que permitem a entrada de cálcio na célula. Esse cálcio participa da liberação adicional de cálcio pelo retículo sarcoplasmático e possibilita a interação entre actina e miosina. Assim, o potencial de ação desencadeia a contração do cardiomiócito. O processo inverso, envolvendo a remoção do cálcio citoplasmático, permite o relaxamento. A relação entre atividade elétrica e atividade mecânica será aprofundada no estudo da atividade mecânica do coração.

Eletrocardiograma. A ativação coordenada de grande número de células cardíacas produz alterações de diferença de potencial que podem ser detectadas na superfície corporal por meio de eletrodos. O eletrocardiograma (ECG) registra essas variações elétricas ao longo do tempo e permite avaliar a frequência e o ritmo cardíacos, além da sequência de despolarização e repolarização do coração. As ondas e os intervalos do ECG representam a atividade elétrica global do coração, e não o potencial de ação de uma única célula.

No eletrocardiograma (ECG), cada onda ou complexo representa a atividade elétrica que ocorre no coração durante o ciclo cardíaco. A onda P corresponde à despolarização dos átrios, evento elétrico que precede a contração atrial. O complexo QRS representa a despolarização dos ventrículos, que precede a contração ventricular; a repolarização dos átrios ocorre simultaneamente, mas fica geralmente mascarada pela maior amplitude do complexo QRS. A onda T corresponde à repolarização dos ventrículos, associada ao processo elétrico que precede o relaxamento ventricular. Em alguns registros pode ser observada uma onda U, de pequena amplitude e nem sempre presente, cuja origem permanece incerta, embora seja frequentemente relacionada à repolarização tardia de estruturas do sistema de condução ventricular. Assim, de modo geral, o ECG permite acompanhar a sequência temporal da atividade elétrica cardíaca: despolarização atrial (P) → despolarização ventricular (QRS) → repolarização ventricular (T). 

A atividade elétrica do coração segue, portanto, uma sequência organizada: um grupo especializado de células gera espontaneamente o estímulo, o impulso se propaga pelos átrios, sofre um breve atraso na região atrioventricular e então percorre rapidamente o sistema de condução ventricular. Essa sequência garante que a ativação elétrica preceda e organize a atividade mecânica, estabelecendo as condições necessárias para que o coração funcione como uma bomba.

Representação esquemática simplificada do sistema de condução cardíaco, indicando seus principais componentes e sua localização aproximada no coração.

Potenciais de ação dos cardiomiócitos cardíacos. (A) Potencial de ação de um cardiomiócito contrátil, caracterizado pelas fases 4 (potencial de repouso), 0 (despolarização rápida), 1 (repolarização inicial), 2 (platô) e 3 (repolarização). (B) Potencial de ação de uma célula marcapasso do nó sinoatrial, caracterizado pelas fases 4 (despolarização diastólica espontânea), 0 (despolarização) e 3 (repolarização). Em ambos os gráficos, o eixo vertical representa o potencial de membrana (mV) e o eixo horizontal, o tempo (ms). 

Representação esquemática de um eletrocardiograma (ECG), destacando a onda P, o complexo QRS e a onda T. A onda P corresponde à despolarização atrial; o complexo QRS, à despolarização ventricular; e a onda T, à repolarização ventricular.