La ingeniería invisible que nos mantiene vivos por Jose Manuel Revuelta Soba

Cuando intentamos cerrar y abrir el puño con fuerza de forma continua, en apenas unos minutos, el cansancio del antebrazo obliga a detenerse. Sin embargo, a escasos centímetros de distancia, un músculo del tamaño de ese puño se contrae rítmicamente 100.000 veces al día sin detenerse. Para el corazón, la fatiga muscular no es una opción.

¿Cómo logra este órgano desafiar las leyes del desgaste que rigen al resto de nuestra biología? No existe motor fabricado por el hombre capaz de soportar tal nivel de fricción y exigencia mecánica sin mantenimiento externo, durante ocho o nueve décadas. Conservar ese latido ininterrumpido no es un hecho trivial, es el resultado de una obra maestra de la ingeniería natural. Hablamos de un sistema eléctrico autónomo que se autoexcita, un motor bioquímico de precisión, una central energética capaz de cambiar de "combustible" sobre la marcha para mover una arquitectura muscular muy peculiar.

El motor que genera su propia electricidad

Este prodigio de resistencia comienza con un fenómeno asombroso, el corazón no espera órdenes, se manda a sí mismo. A diferencia del resto de nuestros músculos, que dependen de las instrucciones del cerebro, el corazón contiene una central eléctrica autosuficiente.

El secreto de este milagro reside en un intercambio coordinado de minerales. A través de unas compuertas microscópicas, situadas en la superficie de las células cardiacas -canales iónicos-, los iones de sodio y potasio entran y salen rítmicamente. Este flujo, conocido como la bomba sodio-potasio, crea una diferencia de potencial eléctrico. El resultado son pequeñas descargas de milivoltios que viajan por el órgano como una onda de choque controlada. Cada uno de estos impulsos -normalmente entre 70 y 80 por minuto- se propaga por una malla de células especializadas que funcionan como el cableado de un edificio. Esta corriente es la que captan los electrodos de un electrocardiograma, dibujando en papel la actividad de nuestra "red eléctrica" interna.

Lo que realmente sorprende del sistema eléctrico del corazón es su redundancia. El generador principal -nodo sinoauricular- marca el paso, pero si éste falla, el sistema no se apaga; inmediatamente, entra en funcionamiento otro generador de apoyo -nodo auriculoventricular- capaz de activarse en milisegundos para mantener el latido. Esta energía se transmite por una red de conducción intracardiaca hasta alcanzar la red de Purkinje, el tramo final de cables que hace que el músculo se contraiga y la vida continúe.

Motor bioquímico asombroso

Si el sistema eléctrico genera la chispa del encendido, el calcio es el inductor que genera el movimiento. Para que el corazón se contraiga con la fuerza necesaria para bombear sangre a todo el cuerpo, sus células deben inundarse de este mineral a gran velocidad. Sin embargo, gestionar este flujo no es sencillo: requiere una ingeniería biológica de precisión.

Dentro de la célula cardiaca existe un depósito especializado llamado retículo sarcoplásmico. Su función es almacenar, liberar y recuperar el calcio en fracciones de segundo. Es un sistema de reciclaje de circuito cerrado que garantiza que nada se desperdicie y que el motor siempre esté listo para el siguiente ciclo. Cuando llega el impulso eléctrico, unas compuertas ultrasensibles se abren de golpe y el calcio sale disparado, activando las proteínas que provocan la contracción (sístole), pero para que el corazón pueda relajarse y volver a llenarse de sangre (diástole), ese calcio debe desaparecer de inmediato. Es entonces cuando entran en juego las SERCA, unas proteínas que actúan como potentes bombas de succión y, en cuestión de milisegundos, aspiran el calcio de vuelta al retículo sarcoplásmico, dejando el músculo relajado y preparado para el siguiente movimiento.

Este ciclo de vertido y recogida de calcio ocurre unas 70 veces por minuto, pero ante un esfuerzo intenso, el sistema es capaz de acelerar hasta más de 180 ciclos por minuto sin perder la sincronía. Esta capacidad de gestionar el calcio de manera tan rápida y eficaz es lo que impide que el corazón sufra calambres o se fatigue, como ocurre con los músculos de nuestras piernas tras una carrera forzada. Mientras otros motores se calentarían o bloquearían, el corazón utiliza este ciclo de reciclaje perfecto para mantenerse siempre en marcha.

https://doi.org/10.1038/415198a

Una central energética de alto rendimiento

Si el calcio es el mensajero de la contracción, la mitocondria es la caldera que mantiene activo todo el sistema. En un músculo convencional, las mitocondrias apenas ocupan un 5% del volumen celular, mientras en el corazón constituyen un 35%. Están situadas estratégicamente en la superficie de las fibras musculares (cardiomiocitos), para que el transporte de energía sea prácticamente instantáneo. A diferencia de otros órganos que ahorran energía para el futuro, el corazón vive al día; produce y consume su combustible, una molécula llamada ATP (adenosín trifosfato), en intervalos de 8 a 10 segundos. Para mover este combustible desde las mitocondrias, el corazón utiliza la fosfocreatina, un vehículo de transporte ultrarrápido que garantiza un flujo continuo e ininterrumpido de energía.

Mientras que los músculos pueden trabajar brevemente sin oxígeno -generando ácido láctico, responsable de las agujetas-, el corazón es un "adicto" al oxígeno. Su metabolismo es puramente aeróbico, lo que le permite exprimir la energía de cada molécula. Lo más sorprendente de esta ingeniería es su flexibilidad; mientras que el cerebro solo acepta oxígeno y glucosa, el corazón es un omnívoro eficiente. Su combustible favorito son los ácidos grasos, pero si la situación lo requiere, puede quemar glucosa o incluso lactatos. Esta capacidad de cambiar de combustible, según la disponibilidad del momento, garantiza que la central energética (mitocondria) nunca se quede sin suministro, ya sea por ayuno prolongado o estrés intenso. En definitiva, un equilibrio perfecto entre la producción y el gasto energético sin descanso alguno.

La arquitectura muscular helicoidal

Durante décadas, se creía que el corazón era una simple bolsa muscular que se inflaba y desinflaba de forma autónoma. Sin embargo, gracias a la visión pionera del cardiólogo valenciano Francisco Torrent Guasp (1931-2005), hoy sabemos que la anatomía cardiaca es mucho más sofisticada: el corazón es una banda muscular única que se enrolla sobre sí misma en forma de espiral.

Para entender su funcionamiento, olvidemos la idea de un globo que se comprime. Pensemos, en cambio, en una toalla mojada que queremos escurrir, no la presionamos desde los lados, sino que la retorcemos. La ingeniería del corazón sigue exactamente este principio, sus fibras están dispuestas en forma de espiral. Durante la sístole, el corazón gira sobre su propio eje realizando un movimiento de sacacorchos. Esta rotación permite expulsar la sangre con una fuerza y eficiencia hemodinámica que una simple contracción radial jamás alcanzaría. Pero lo más ingenioso ocurre justo al final del latido, el desenrollamiento elástico de esta banda muscular genera un efecto de vacío que succiona la sangre de nuevo. En lugar de gastar energía extra para llenarse, el corazón utiliza su propia arquitectura elástica, es la eficiencia energética en su estado más puro.

Torrent Guasp pasó décadas analizando corazones de diversas especies en su pequeño laboratorio doméstico en Denia, ignorado por la comunidad científica. Su suerte cambió cuando el prestigioso cirujano Gerald Buckberg, de la Universidad de California (UCLA), reconoció la genialidad de su hallazgo. Buckberg no solo difundió esta teoría a nivel internacional, sino que diseñó una técnica quirúrgica de remodelación ventricular, denominándola Pacopexia, en honor a su amigo Paco Torrent.

En la actualidad, el concepto de la Banda muscular miocárdica de Torrent Guasp se estudia en las mejores universidades del mundo. Es la prueba definitiva de que el corazón no es solo un músculo, sino una maravilla de la biología humana; una estructura muscular continua, sin puntos de engarce ni elementos independientes que puedan fallar, diseñada para adaptarse a las presiones hemodinámicas cambiantes durante toda una vida.

https://doi.org/10.1016/j.recesp.2021.11.0021

La verdadera genialidad de la ingeniería invisible del corazón no reside solo en su potencia eléctrica o en su elegante geometría helicoidal, sino en una capacidad que cualquier ingeniero envidiaría, la autorreparación constante en pleno funcionamiento. A nivel molecular, las proteínas dañadas por el esfuerzo ininterrumpido son sustituidas por copias nuevas sin que el ritmo se altere lo más mínimo. Es una resiliencia única, podríamos decir que el corazón nunca descansa porque no deja de renovarse.

En definitiva, este órgano es el testimonio de una tecnología biológica genial que ha perfeccionado el arte de perdurar, una máquina que se niega a rendirse ante la fatiga. Cada latido no es solo un movimiento, es el triunfo de la ingeniería biológica del corazón.

Lo que está detrás de nosotros y lo que está ante nosotros son pequeñas cosas comparadas con lo que vive dentro de nosotros

Ralph Waldo Emerson (1803-1882), filósofo y poeta estadounidense.

José Manuel Revuelta Soba

Catedrático de Cirugía. Profesor Emérito de la Universidad de Cantabria

Este artículo de divulgación científica se publica en CANTABRIA LIBERAL y ANDALUCÍA INFORMACIÓN, en versión inglesa en MEDICAL TERMINOLOGY DAILY de Estados Unidos. www.clinicalanatomy.com