Kardiyak aksiyon potansiyeli - Cardiac action potential

Kardiyak aksiyon potansiyeli gerilimi (kısa bir değişimdir membran potansiyeli boyunca) hücre zarı içinde kalp hücrelerinin . Bu, iyon kanalları adı verilen proteinler aracılığıyla hücrenin içi ve dışı arasındaki yüklü atomların ( iyonlar olarak adlandırılır ) hareketinden kaynaklanır . Kardiyak hareket potansiyeli farklı olan aksiyon potansiyeli , sinirler elektriksel olarak uyanlabilir diğer hücre tiplerinde, bulundu. Aksiyon potansiyelleri de kalp içinde farklılık gösterir; bunun nedeni, farklı hücrelerde farklı iyon kanallarının bulunmasıdır (aşağıya bakınız).

Farklı aksiyon potansiyeli olarak iskelet kası hücreleri , kardiyak hareket potansiyeli sinir aktivitesi ile başlatılır. Bunun yerine, otomatik aksiyon potansiyeli üretme kabiliyetine sahip bir grup özel hücreden kaynaklanır. Sağlıklı kalplerde bu hücreler sağ kulakçıkta bulunur ve sinoatriyal düğüm (SAN; daha fazla ayrıntı için aşağıya bakın) olarak adlandırılır. Her dakika yaklaşık 60-100 aksiyon potansiyeli üretirler. Bu aksiyon potansiyeli hücre zarı boyunca geçerek hücrenin büzülmesine neden olur, bu nedenle SAN'ın aktivitesi dinlenme halindeyken dakikada yaklaşık 60-100 atışlık bir kalp atış hızı ile sonuçlanır. Tüm kalp kası hücreleri, aksiyon potansiyelinin bir hücreden diğerine geçmesine izin veren boşluk bağlantıları (aşağıya bakınız) olarak bilinen yapılarla elektriksel olarak birbirine bağlıdır. Bu, tüm atriyal hücrelerin ve ardından tüm ventriküler hücrelerin birlikte kasılabileceği anlamına gelir.

Aksiyon potansiyelinin hız bağımlılığı, kalp hücrelerinin temel bir özelliğidir ve değişiklikler, kardiyak aritmi ve bazen ani ölüm dahil olmak üzere ciddi kalp hastalıklarına yol açabilir . Kalp içindeki aksiyon potansiyeli aktivitesi, bir elektrokardiyogram (EKG) oluşturmak için kaydedilebilir. Bu, atriyum ve ventriküllerdeki aksiyon potansiyelinin depolarizasyonunu (voltajın daha pozitif hale gelmesi) ve repolarizasyonunu (voltajın daha negatif hale gelmesi) temsil eden bir dizi yukarı ve aşağı ani yükselmelerdir (P, Q, R, S ve T ile etiketlenir) (bkz. Daha fazla ayrıntı için elektrokardiyografi ).

genel bakış

İskelet kasına benzer şekilde ventriküler hücrelerin dinlenme zar potansiyeli (hücre elektriksel olarak uyarılmadığında voltaj) -90 milivolt civarındadır (mV; 1 mV = 0.001 V), yani zarın içi, dışına göre daha negatiftir. Dinlenme durumunda hücrenin dışında bulunan başlıca iyonlar sodyum (Na ⁺ ) ve klorürdür (Cl ^- ), hücre içinde ise esas olarak potasyumdur (K ⁺ ).

Aksiyon potansiyeli, voltajın daha pozitif hale gelmesiyle başlar; bu depolarizasyon olarak bilinir ve esas olarak Na ^+' nın hücre içine akmasına izin veren sodyum kanallarının açılmasından kaynaklanır . Bir gecikmeden sonra (mutlak refrakter periyodu olarak bilinir; aşağıya bakınız), potasyum kanalları açıldığında, K ^+' nın hücreyi terk etmesine izin vererek ve membran potansiyelinin negatife dönmesine neden olarak aksiyon potansiyelinin sona ermesi meydana gelir , bu repolarizasyon olarak bilinir. . Bir diğer önemli iyon, hücre dışında ve hücre içinde sarkoplazmik retikulum (SR) olarak bilinen bir kalsiyum deposunda bulunabilen kalsiyumdur (Ca ²⁺ ). Kalsiyum kaynaklı kalsiyum salınımı adı verilen bir süreç yoluyla ^SR'den Ca2 ⁺ salınımı, aksiyon potansiyelinin plato fazı için hayati önem taşır (aşağıdaki faz 2'ye bakın) ve kardiyak uyarma-kasılma eşleşmesinde temel bir adımdır.

Aksiyon potansiyelini spontan olarak oluşturan hücreler ( kalp pili hücreleri ; örneğin SAN ) ile bunu basitçe ileten hücreler (kalp pili olmayan hücreler; örneğin ventriküler miyositler ) arasında önemli fizyolojik farklılıklar vardır . İfade edilen iyon kanallarının tiplerindeki ve bunların aktive edildiği mekanizmalardaki spesifik farklılıklar , şekil 2'de gösterildiği gibi aksiyon potansiyeli dalga formunun konfigürasyonunda farklılıklara neden olur.

Kardiyak aksiyon potansiyelinin evreleri

Gösterilen fazlar ile koyun atriyal ve ventriküler kardiyomiyositlerinden kaydedilen aksiyon potansiyelleri. İyon akımları ventriküler aksiyon potansiyeline yakındır.

Kardiyak aksiyon potansiyelini anlamak için kullanılan standart model ventriküler miyosit modelidir. Aşağıda, SAN aksiyon potansiyeline de atıfta bulunularak ventriküler miyosit aksiyon potansiyelinin beş aşaması özetlenmektedir.

Şekil 2a: Ventriküler aksiyon potansiyeli (solda) ve sinoatriyal düğüm aksiyon potansiyeli (sağda) dalga formları. Fazlardan sorumlu başlıca iyonik akımlar aşağıdadır (yukarı sapmalar hücre dışına akan iyonları, aşağı sapmalar içe akımı temsil eder).

4. Aşama

Ventriküler miyositte, faz 4, hücre dinlenme halindeyken, diyastol olarak bilinen bir dönemde meydana gelir . Standart kalp pili olmayan hücrede, bu faz sırasındaki voltaj aşağı yukarı sabittir, kabaca -90 mV'de. Dinlenme membran potansiyeli mükemmel dengeli olan (örneğin, potasyum, klorür ve bikarbonat) sahip olan iyon akısı sonuçları hücre (örneğin, sodyum ve kalsiyum) aktı ve iyonlar hücre dışına akan sahip.

Bu iyonların zardan sızması , hücre içi konsantrasyonu aşağı yukarı sabit tutmaya yarayan pompaların aktivitesi ile sağlanır , bu nedenle örneğin sodyum (Na ⁺ ) ve potasyum (K ⁺ ) iyonları sodyum- tarafından korunur. Potasyum pompası , enerjiyi ( adenozin trifosfat (ATP) formunda ) kullanarak hücreden üç Na ⁺ ve iki K ^+'ı hücreye taşır . Diğer bir örnek, hücreden bir Ca2 ⁺ ' ^yı üç Na ⁺ için hücreye çıkaran sodyum-kalsiyum değiştiricidir .

Bu faz sırasında zar, içeriye doğru rektifiye edici potasyum kanalı da dahil olmak üzere sızıntı kanalları yoluyla hücrenin içine veya dışına seyahat edebilen K ^+' ya karşı en geçirgendir . Bu nedenle, dinlenme membran potansiyeli esas olarak K ⁺ denge potansiyeli tarafından belirlenir ve Goldman-Hodgkin-Katz voltaj denklemi kullanılarak hesaplanabilir .

Bununla birlikte, kalp pili hücreleri asla dinlenmez. Bu hücrelerde faz 4, kalp pili potansiyeli olarak da bilinir . Bu faz sırasında, zar potansiyeli, belirli bir değere (yaklaşık -40 mV; eşik potansiyeli olarak bilinir) ulaşana veya komşu bir hücreden gelen başka bir aksiyon potansiyeli tarafından depolarize edilene kadar yavaş yavaş daha pozitif hale gelir.

Kalp pili potansiyelinin, HCN kanalları (Hiperpolarizasyonla aktifleştirilen siklik nükleotid kapılı) olarak adlandırılan bir grup kanaldan kaynaklandığı düşünülmektedir . Bu kanallar çok negatif voltajlarda (yani önceki aksiyon potansiyelinin 3. fazından hemen sonra; aşağıya bakınız) açılır ve hem K ⁺ hem de Na ⁺ 'nın hücreye geçişine izin verir . Çok negatif membran potansiyelleri tarafından aktive edilmelerinin olağandışı özelliklerinden dolayı, iyonların HCN kanalları boyunca hareketi komik akım olarak adlandırılır (aşağıya bakınız).

Kalp pili potansiyeli ile ilgili bir başka hipotez de 'kalsiyum saati'dir. Burada, hücre içindeki sarkoplazmik retikulumdan kalsiyum salınır . Bu kalsiyum daha sonra sodyum-kalsiyum değiştiricinin aktivasyonunu arttırır ve zar potansiyelinde artışa neden olur (3Na ⁺ tarafından hücreye +3 yük getirildiğinden, ancak hücreden yalnızca +2 yük çıkar (Ca tarafından) ²⁺ ) bu nedenle hücreye giren net +1 yükü vardır). Bu kalsiyum daha sonra hücreye geri pompalanır ve kalsiyum pompaları ( SERCA dahil ) aracılığıyla SR'ye geri pompalanır .

Aşama 0

Bu faz, ventriküler hücrelerde 2 ms'den ve SAN hücrelerinde 10/20 ms'den daha az süren hücre zarı boyunca ( depolarizasyon ) voltajda hızlı, pozitif bir değişiklikten oluşur . Bu, hücreye net bir pozitif yük akışı nedeniyle oluşur.

Kalp pili olmayan hücrelerde (yani ventriküler hücreler), bu ağırlıklı olarak Na ⁺ kanallarının aktivasyonu ile üretilir, bu da Na ^+'nın (g _Na ) membran iletkenliğini (akışını) arttırır . Bu kanallar, komşu bir hücreden boşluk kavşakları yoluyla bir aksiyon potansiyeli geldiğinde etkinleştirilir . Bu olduğunda, hücre içindeki voltaj biraz artar. Artan bu voltaj belirli bir değere ( eşik potansiyel ; ~-70 mV) ulaşırsa Na ⁺ kanallarının açılmasına neden olur . Bu, hücreye daha büyük bir sodyum akışı üretir ve voltajı hızla daha da arttırır (~ +50 mV'ye; yani Na ⁺ denge potansiyeline doğru ). Ancak ilk uyaran yeterince güçlü değilse ve eşik potansiyeline ulaşılmazsa hızlı sodyum kanalları aktive olmayacak ve aksiyon potansiyeli üretilmeyecektir; bu ya hep ya hiç yasası olarak bilinir . Kalsiyum iyonlarının (Ca2 ⁺ ) L-tipi kalsiyum kanalları yoluyla akışı da depolarizasyon etkisinin küçük bir bölümünü oluşturur. Aksiyon potansiyeli dalga formu üzerindeki faz 0'ın eğimi (bakınız şekil 2) kardiyak aksiyon potansiyelinin maksimum voltaj değişim oranını temsil eder ve dV/dt _max olarak bilinir .

Kalp pili hücrelerinde (örneğin sinoatriyal düğüm hücreleri ), ancak membran voltajındaki artış esas olarak L-tipi kalsiyum kanallarının aktivasyonundan kaynaklanmaktadır. Bu kanallar voltajdaki bir artışla da etkinleştirilir, ancak bu sefer ya kalp pili potansiyelinden (faz 4) ya da yaklaşan bir aksiyon potansiyelinden kaynaklanır. L-tipi kalsiyum kanalları, kalp pili potansiyelinin sonuna doğru etkinleşir (ve dolayısıyla kalp pili potansiyelinin sonraki aşamalarına katkıda bulunur). L tipi kalsiyum kanalları ventriküler hücrede sodyum kanallarından daha yavaş aktive edilir, bu nedenle kalp pili aksiyon potansiyeli dalga formundaki depolarizasyon eğimi, kalp pili olmayan aksiyon potansiyeli dalga formundan daha az diktir.

Faz 1

Bu aşama , sodyumun hücre içine hareketini azaltarak, iç kapı (inaktivasyon kapısı) tarafından Na ⁺ kanallarının hızlı bir şekilde inaktivasyonu ile başlar . Aynı zamanda potasyum kanalları (I _{to1 olarak} adlandırılır ) hızla açılır ve kapanır, potasyum iyonlarının hücre dışına kısa bir akışına izin vererek zar potansiyelini biraz daha negatif hale getirir. Bu, aksiyon potansiyeli dalga formunda bir 'çentik' olarak adlandırılır.

Kalp pili hücrelerinde belirgin bir faz 1 yoktur.

Faz 2

Bu faz, zar yavaş yavaş repolarize olmaya başladığından , zar potansiyelinin neredeyse sabit kalması nedeniyle "plato" fazı olarak da bilinir . Bunun nedeni, hücreye giren ve çıkan yüklerin yakın dengesidir. Bu fazda gecikmeli doğrultucu potasyum kanalları potasyumun hücreden çıkmasına izin verirken, L tipi kalsiyum kanalları (faz 0 sırasında sodyum akışı ile aktive edilir) kalsiyum iyonlarının hücre içine hareketine izin verir. Bu kalsiyum iyonları, hücre içindeki sarkoplazmik retikulumda yer alan daha fazla kalsiyum kanalına (ryanodin reseptörleri olarak adlandırılır) bağlanır ve bu kanalları açarak kalsiyumun SR'den dışarı akmasına izin verir. Bu kalsiyum iyonları kalbin kasılmasından sorumludur. Kalsiyum ayrıca adı klorür kanallarını aktive eder _To2 Cl izin ^- hücreye girmesine. Ca ^2+' nın hareketi, K ⁺ ve Cl ^{− 'nin} neden olduğu repolarize edici voltaj değişikliğine karşı çıkar . Bununla birlikte artan kalsiyum konsantrasyonu, sodyum-kalsiyum değiştiricinin aktivitesini arttırır ve hücreye giren sodyumdaki artış, sodyum-potasyum pompasının aktivitesini arttırır. Tüm bu iyonların hareketi, zar potansiyelinin nispeten sabit kalmasına neden olur. Bu aşama, aksiyon potansiyelinin uzun sürmesinden sorumludur ve düzensiz kalp atışını (kardiyak aritmi) önlemede önemlidir.

Kalp pili aksiyon potansiyellerinde plato fazı yoktur.

3. Aşama

Aksiyon potansiyelinin 3. fazı ("hızlı repolarizasyon" fazı) sırasında, L-tipi Ca2 ⁺ kanalları kapanırken, yavaş gecikmeli doğrultucu ( _IKs ) K ⁺ kanalları daha fazla potasyum sızıntısı kanalı açıldıkça açık kalır. Bu, membran potansiyelindeki negatif değişime karşılık gelen net bir pozitif akım sağlar , böylece daha fazla K ⁺ kanalının açılmasına izin verir . Bunlar öncelikle hızlı gecikmeli doğrultucu K ⁺ kanalları (I _Kr ) ve içe doğru doğrultucu K ⁺ akımı I _K1 . Bu net dışa doğru pozitif akım (hücreden pozitif yük kaybına eşit) hücrenin repolarize olmasına neden olur. Gecikmeli doğrultucu K ⁺ kanalları, zar potansiyeli yaklaşık -85 ila -90 mV'a geri yüklendiğinde kapanır, I _K1 faz 4 boyunca iletken kalır, bu da dinlenme zar potansiyelinin ayarlanmasına yardımcı olur

Sodyum-kalsiyum eşanjörü ve sodyum-potasyum pompası gibi yukarıda tartışıldığı gibi iyonik pompalar, iyon konsantrasyonlarını tekrar dengeli durum ön-aksiyon potansiyeline geri getirir . Bu, kardiyak miyosit kasılmasından sorumlu olan hücre içi kalsiyumun dışarı pompalandığı anlamına gelir. Bu kaybolduğunda, kasılma durur ve miyositik hücreler gevşer, bu da kalp kasını gevşetir.

Bu aşamada, aksiyon potansiyeli kaçınılmaz olarak repolarizasyonu taahhüt eder. Bu, L tipi Ca2 ⁺ kanallarının kapanmasıyla başlar , K ⁺ kanalları (faz 2'den itibaren) açık kalır. Repolarizasyonda yer alan ana potasyum kanalları, gecikmeli doğrultucular (I _Kr ) ve (I _Ks ) ile içe doğru doğrultucudur (I _K1 ) . Genel olarak, membran potansiyelinde negatif değişiklik üreten net bir pozitif akım vardır. Gecikmeli doğrultucu kanalları, membran potansiyeli dinlenme potansiyeline geri getirildiğinde kapanır, içeri doğru doğrultucu kanalları ve iyon pompaları, faz 4 boyunca aktif kalır ve dinlenme iyon konsantrasyonlarını sıfırlar. Bu, kas kasılması için kullanılan kalsiyumun hücre dışına pompalanarak kas gevşemesine neden olduğu anlamına gelir.

Sinoatriyal düğümde, bu faz ayrıca L-tipi kalsiyum kanallarının kapanmasından, Ca2 ^+'nın içe akışının önlenmesinden ve hızlı gecikmeli doğrultucu potasyum kanallarının açılmasından (I _Kr ) kaynaklanmaktadır.

Refrakter dönemi

Kardiyak hücrelerin iki refrakter periyodu vardır , birincisi faz 0'ın başlangıcından faz 3'ün yarısına kadar; bu, hücrenin başka bir aksiyon potansiyeli üretmesinin imkansız olduğu mutlak refrakter periyot olarak bilinir. Bunu hemen, faz 3'ün sonuna kadar, başka bir aksiyon potansiyeli üretmek için normalden daha güçlü bir uyarının gerekli olduğu göreceli bir refrakter periyodu takip eder.

Bu iki refrakter dönem, sodyum ve potasyum kanallarının durumlarındaki değişikliklerden kaynaklanır . Faz 0 sırasında hücrenin hızlı depolarizasyonu , zar potansiyelinin sodyumun denge potansiyeline (yani, sodyumun artık hücre içine veya dışına çekilmediği zar potansiyeli) yaklaşmasına neden olur . Membran potansiyeli daha pozitif hale geldikçe, sodyum kanalları kapanır ve kilitlenir, bu "inaktive" durum olarak bilinir. Bu durum sırasında, uyarıcı uyaranın gücünden bağımsız olarak kanallar açılamaz - bu, mutlak refrakter periyoda yol açar. Göreceli refrakter periyot, membran potansiyelini daha negatif yapan (yani hiperpolarize olan) potasyum iyonlarının sızmasından kaynaklanır, bu sodyum kanallarını sıfırlar; inaktivasyon kapısını açıyor, ancak yine de kanalı kapalı bırakıyor. Bu, bir aksiyon potansiyeli başlatmanın mümkün olduğu, ancak normalden daha güçlü bir uyaranın gerekli olduğu anlamına gelir.

Boşluk kavşakları

Boşluk bağlantıları , aksiyon potansiyelinin bir hücreden diğerine aktarılmasına izin verir ( komşu kalp hücrelerini elektriksel olarak bağladıkları söylenir ). İyonların (Na ⁺ , Ca ^{2 +} ve K ^{+ dahil} ) geçebileceği bir gözenek oluşturan connexin protein ailesinden yapılırlar . Potasyum hücre içinde en yüksek seviyede olduğundan, esas olarak potasyum geçer. Komşu hücrede artan bu potasyum, zar potansiyelinin hafifçe artmasına neden olarak sodyum kanallarını aktive eder ve bu hücrede bir aksiyon potansiyeli başlatır. (Pik depolarizasyonda konneksondan Na+'nın kısa bir kimyasal gradyan tarafından yönlendirilen akışı, potasyumun değil hücrenin hücreye depolarizasyonuna neden olur.) Bu bağlantılar, aksiyon potansiyelinin kalp boyunca hızlı bir şekilde iletilmesine izin verir ve tüm atriyumdaki hücrelerin yanı sıra ventriküllerdeki tüm hücrelerin birlikte büzülmesini sağlar. Kalp kaslarının koordine olmayan kasılması, aritmi ve kalp yetmezliğinin temelidir.

Kanallar

İyon kanalları, belirli iyonların bir zar boyunca hareketine izin vermek veya bunu önlemek için farklı uyaranlara yanıt olarak şekil değiştiren proteinlerdir (seçici geçirgen oldukları söylenir). Hücre dışından veya hücre içinden gelebilen uyarılar, belirli bir molekülün kanaldaki bir reseptöre bağlanmasını ( ligand kapılı iyon kanalları olarak da bilinir ) veya kanal çevresindeki zar potansiyelinde bir değişikliği içerebilir , bir sensör tarafından algılanır ( voltaj kapılı iyon kanalları olarak da bilinir ) ve kanalı açmak veya kapatmak için hareket edebilir. Bir iyon kanalı tarafından oluşturulan gözenek suludur (su ile doludur) ve iyonun zardan hızla geçmesine izin verir. İyon kanalları belirli iyonlar için seçici olabilir, dolayısıyla Na ⁺ , K ⁺ , Ca ²⁺ ve Cl ^- spesifik kanallar vardır. Ayrıca belirli bir iyon yüküne (yani pozitif veya negatif) özgü olabilirler.

Her kanal, hücreye onu nasıl yapacağını söyleyen bir dizi DNA talimatıyla kodlanmıştır. Bu talimatlar bir gen olarak bilinir . Şekil 3, kardiyak aksiyon potansiyeline dahil olan önemli iyon kanallarını, kanallardan geçen akımı (iyonları), ana protein alt birimlerini (kanalın yapı taşları), yapılarını ve fazlarını kodlayan bazı kontrol genlerini göstermektedir. kardiyak aksiyon potansiyeli sırasında aktif olan Kardiyak aksiyon potansiyelinde yer alan en önemli iyon kanallarından bazıları aşağıda kısaca açıklanmıştır.

Hiperpolarizasyonla aktive edilen siklik nükleotid kapılı (HCN) kanallar

Esas olarak kalp pili hücrelerinde bulunan bu kanallar, çok negatif zar potansiyellerinde aktif hale gelir ve hem Na ⁺ hem de K ⁺ 'nın hücre içine geçişine izin verir (bu hareket komik akım, I _f olarak bilinir ). Bu zayıf seçici, katyon (pozitif yüklü iyonlar) kanalları, membran potansiyeli daha negatif (hiperpolarize) hale geldikçe daha fazla akım iletir. SAN hücrelerindeki bu kanalların aktivitesi, membran potansiyelinin yavaş yavaş depolarize olmasına neden olur ve bu nedenle kalp pili potansiyelinden sorumlu oldukları düşünülür. Sempatik sinirler bu kanalları doğrudan etkileyerek kalp atış hızının artmasına neden olur (aşağıya bakınız).

Hızlı Na ⁺ kanalı

Bu sodyum kanalları voltaja bağımlıdır ve genellikle komşu hücrelerden oluşan membranın boşluk bağlantıları yoluyla depolarizasyonu nedeniyle hızla açılır. Hücre içine hızlı bir sodyum akışı sağlarlar, zarı tamamen depolarize ederler ve bir aksiyon potansiyeli başlatırlar. Membran potansiyeli arttıkça bu kanallar kapanır ve kilitlenir (inaktif hale gelir). Sodyum iyonlarının hızlı akışı nedeniyle (aksiyon potansiyeli dalga biçiminde dik faz 0) bu kanalların aktivasyonu ve inaktivasyonu neredeyse aynı anda gerçekleşir. İnaktivasyon durumu sırasında Na ⁺ geçemez (mutlak refrakter periyodu). Ancak membran potansiyeli daha negatif hale geldikçe (göreceli refrakter periyot) inaktivasyondan kurtulmaya başlarlar.

potasyum kanalları

Kalp hücrelerindeki iki ana potasyum kanalı türü, içe doğru doğrultucular ve voltaj kapılı potasyum kanallarıdır.

İçeri doğru doğrultucu potasyum kanalları ( _Kir) , K ⁺ 'nın hücre içine akışını destekler . Ancak bu potasyum akışı, zar potansiyeli K ⁺ (~-90 mV) için denge potansiyelinden daha negatif olduğunda daha büyüktür . Membran potansiyeli daha pozitif hale geldikçe (yani komşu bir hücreden hücre stimülasyonu sırasında), K _ir yoluyla hücreye potasyum akışı azalır. Bu nedenle _Kir , istirahat membran potansiyelinin korunmasından ve depolarizasyon fazının başlatılmasından sorumludur. Ancak zar potansiyeli daha pozitif olmaya devam ettikçe kanal, K ^+' nın hücre dışına geçişine izin vermeye başlar . Bu dışa doğru K olduğu daha olumlu membran potansiyelleri vasıtasıyla potasyum iyonlarının akış _ir da repolarizasyonunda son aşamaları yardımcı olabilir.

Voltaj kapılı potasyum kanal (K _v ) depolarizasyon ile aktive edilir. Bu kanallar tarafından üretilen akımlar, geçici çıkış potasyum akımını I _{ila 1'i içerir} . Bu akımın iki bileşeni vardır. Her iki bileşen hızla etkinleştirmek ama ben _{hiç hızlı} pasif hale daha hızlı daha ben _{, yavaş} . Bu akımlar, aksiyon potansiyelinin erken repolarizasyon aşamasına (faz 1) katkıda bulunur.

Voltaj kapılı potasyum kanallarının bir başka biçimi de gecikmeli doğrultucu potasyum kanallarıdır. Bu kanallar, aksiyon potansiyelinin plato fazından sorumlu olan potasyum akımlarını taşır ve aktive oldukları hıza göre adlandırılırlar: yavaş aktive olan I _Ks , hızlı aktive olan I _Kr ve ultra hızlı aktive olan I _Kur .

Kalsiyum kanalları

Kalp kası içinde iki voltaj kapılı kalsiyum kanalı vardır: L-tipi kalsiyum kanalları ('L' Uzun ömürlü) ve T-tipi kalsiyum kanalları (Geçici, yani kısa için 'T'). L tipi kanallar daha yaygındır ve en yoğun olarak ventriküler hücrelerin t-tübül membranında bulunurken, T tipi kanallar esas olarak atriyal ve kalp pili hücrelerinde bulunur , ancak yine de L tipi kanallardan daha az derecede bulunur.

Bu kanallar, membran boyunca voltaj değişikliklerine farklı şekilde yanıt verir: L-tipi kanallar, daha pozitif membran potansiyelleri tarafından aktive edilir, açılması daha uzun sürer ve T-tipi kanallardan daha uzun süre açık kalır. Bu, T tipi kanalların depolarizasyona (faz 0) daha fazla katkıda bulunduğu, L tipi kanalların ise platoya (faz 2) katkıda bulunduğu anlamına gelir.

Otoritmisite

Şekil 4: Kalbin elektriksel iletim sistemi

Sinoatriyal düğümden kaynaklanan elektriksel aktivite, kalpteki en hızlı iletim yolu olan His-Purkinje ağı aracılığıyla yayılır. Elektrik sinyali , kulakçıkların kasılmasını uyaran sinoatriyal düğümden (SAN) atriyumlardan ventriküllere aksiyon potansiyelinin iletimini yavaşlatan atriyoventriküler düğüme (AVN) gider . Bu gecikme, ventriküllerin kasılmadan önce tamamen kanla dolmasını sağlar. Sinyal daha sonra ventriküller arasında bulunan His demeti adı verilen bir lif demetinden ve daha sonra kalbin alt kısmındaki (tepe) purkinje liflerine geçerek ventriküler kasılmaya neden olur. Bu, kalbin elektriksel iletim sistemi olarak bilinir , bkz. şekil 4.

SAN dışında, AVN ve purkinje lifleri de kalp pili aktivitesine sahiptir ve bu nedenle kendiliğinden bir aksiyon potansiyeli oluşturabilir. Ancak bu hücreler genellikle spontane olarak depolarize olmazlar, çünkü SAN'da aksiyon potansiyeli üretimi daha hızlıdır. Bu, AVN veya purkinje liflerinin bir aksiyon potansiyeli için eşik potansiyeline ulaşmadan önce, SAN'dan gelen darbe tarafından depolarize edildikleri anlamına gelir. Buna "aşırı hız bastırma" denir. Bu hücrelerin kalp pili aktivitesi hayati önem taşır, çünkü SAN başarısız olursa, kalbin daha düşük bir hızda da olsa atmaya devam edebileceği anlamına gelir (AVN= dakikada 40-60 vuruş, purkinje lifleri = dakikada 20-40 vuruş). dakika). Bu kalp pilleri, acil durum ekibi gelene kadar hastayı hayatta tutacak.

Erken ventriküler kasılmaya bir örnek, klasik atletik kalp sendromudur . Sporcuların sürekli antrenmanı, dinlenme SAN hızının daha düşük olduğu (bazen dakikada yaklaşık 40 vuruş) kardiyak adaptasyona neden olur. Bu , SAN'dan gelen sinyalin ventriküllere giden yolunda bozulduğu atriyoventriküler bloğa yol açabilir . Bu, atriyumlar ve ventriküller arasında koordine olmayan kasılmalara yol açar, aralarında doğru gecikme olmadan ve ciddi vakalarda ani ölümle sonuçlanabilir.

Otonom sinir sistemi tarafından düzenleme

Kalp pili hücrelerinde aksiyon potansiyeli üretiminin hızı etkilenir, ancak otonom sinir sistemi tarafından kontrol edilmez .

Sempatik sinir sistemi (vücudun sırasında hakim sinirler savaş ya da tepkisinin ) artış kalp hızı (pozitif kronotrofiye SAN bir eylem potansiyeli üretmek için zaman azaltılarak). Omurilikten gelen sinirler , kalp pili hücre zarındaki β1 adrenoseptörler olarak adlandırılan reseptörlere bağlanan ve bunları aktive eden noradrenalin adlı bir molekülü serbest bırakır . Bu, Gs- protein (uyarıcı için _s) adı verilen bir proteini aktive eder . Bu G-proteininin aktivasyonu , hücrede artan cAMP seviyelerine yol açar ( cAMP yolu yoluyla ). cAMP, kalp pili potansiyeli sırasında komik akımı ve dolayısıyla depolarizasyon oranını artırarak HCN kanallarına bağlanır (yukarıya bakın). Artan cAMP ayrıca L-tipi kalsiyum kanallarının açılma süresini de arttırır , kanal boyunca Ca2 ⁺ akımını arttırır ve faz 0'ı hızlandırır.

Parasempatik sinir sistemi ( sinirler baskın vücut dinlenme ve sindirim sırasında) kalp hızını (negatif azaltır kronotrofiye SAN bir eylem potansiyeli üretmek için gerekli süreyi artırmak suretiyle). Vagus siniri adı verilen ve beyinde başlayan ve sinoatriyal düğüme giden bir sinir , kalp pili hücresinin dışında bulunan ve M2 muskarinik reseptör olarak adlandırılan bir reseptöre bağlanan asetilkolin (ACh) adlı bir molekülü serbest bırakır . Bu aktive eden bir G _i proteini aktive edildiği zaman, reseptör ayrı 3 alt birimleri (α, β ve γ) oluşur (I inhibitör için). β ve γ alt birimleri özel bir potasyum kanalı setini aktive ederek hücre dışına potasyum akışını arttırır ve membran potansiyelini azaltır, yani kalp pili hücrelerinin eşik değerine ulaşması daha uzun sürer. G, _I proteini bu nedenle de spinal sinirler sempatik etkileri azaltmak cAMP yolu inhibite eder.

Ayrıca bakınız

• Kalbin elektriksel iletim sistemi
• Uyarma-daralma kuplajı
• Kardiyak uyarma-kasılma bağlantısı
• Aksiyon potansiyeli
• Antiaritmik ajanlar
• Kardiyak aritmi
• Kalp pili
• Dinlenme membran potansiyeli
• Ventriküler aksiyon potansiyeli

Referanslar

bibliyografya

Dış bağlantılar

• Kardiyak aksiyon potansiyelinin oluşumunu gösteren etkileşimli animasyon
• Kardiyak aksiyon potansiyeli ve diğer genel aksiyon potansiyellerinin etkileşimli matematiksel modelleri