600 likes | 1.02k Views
Tomasz H. Wierzba Elektrofizjogiczne uwarunkowania czynności serca 23-II-2012 Hard Heart.
E N D
Tomasz H. Wierzba Elektrofizjogiczne uwarunkowania czynności serca 23-II-2012 Hard Heart 1. Dee Unglaub Silverthorn – Human Physiology; Pearson Int. 2007; 2. Ole H. Petersen: Human Physiology, Lecture Notes; Blackwell 2007; 3. A.C. Gyuton & J.E. Hall: Textbook of Medical Physiology; Elsevier, 2006; 4. W.F. Boron & E.L. Boulpaep: Medical Physiology, Elsevier, Saunders, 2005; 5. L.S.Constanzo Physiology, Lippincott Willains and Wilkins, 2007; 6. Sabyasachi Sircar: Principles of Medical Physiology, Thieme, 2008; 7. S.J. Konturek (red.) Fizjologia człowieka, Urban & Partner, 2007; 8. J. Górski (red.) Fizjologiczne podstawy wysiłku fizycznego, PZWL 2006; 9. W.Z. Traczyk, A. Trzebski (red.): Fizjologia człowieka z elementami fizjologii stosowanej i klinicznej, PZWL, 2001
Pompa sodowo-potasowa – umożliwia ruch jonów w poprzek błony wbrew gradientowi stężeń
Potencjał równowagi dla danego jonu Równanie Nernsta-Goldmana (opisane także niezależnie przez: Hodgkina i Katza) Przeciętnie: Na+ + 60 mV K+ - 90 mV Cl- - 90 mV
Potencjał błonowy [mV] 0 - 55 - 70 Czas
Potencjał czynnościowy – zasada „wszystko albo nic” (0 lub 1) Potencjał błonowy [mV] 0 - 55 - 70 Czas
Potencjał błonowy [mV] 0 - 55 - 70 Czas
= Outward K+ Current Kanały Na+ zaktywowane Zmiana konfiguracji kanałów Na+
iCa++ iNa+
Action Potential Fizjologiczna aktywacja mięśnia sercowego Neuromuscular Junction Sarcolemma Ca2+ AChRs Sarcoplasmic Reticulum RyR Transverse Tubule DHPR Ca2+ Troponin Actin Tropomyosin Myosin
DHPR – receptory dihydropirydynowe DHPR tworzą kanały wapniowe należące do typu, które są kanałami potencjało-zależnymi, tzn. otwierają się przy przekroczeniu poziomu depolaryzacji progowej Aktywator – depolaryzacja Inhibitor - dihydropirydyna W komórkach mięśnia sercowego DHPR nie są mechanicznie sprzężone z RYR. Analogicznie do mięśni szkieletowych, aktywacja DHPR powoduje napływ Ca2+ do komórki, w obrębie triady. Lokalny wzrost Ca2+ powoduje otwarcie RYR i wypływ Ca2+ z SR. Ten mechanizm sprzężenia zwrotnego dodatniego z udziałem Ca2+ jest określany mianem CIRC (Calcium Induced Calcium Release)
Otwarcie kanału Na+ w fazie 0 “szybki kanał sodowy - iNa+
Faza 1 • Dokoczenie inaktywacji kanału of Na+ • Przejściowy zewnątrzkomórkowy prąd K+
Udział jonów Na+ i K+ w Fazie 0 i Fazie 1 Na+ current ends prąd Na+ Outward K+ current
Faza 2 (Plateau) • Wolny kanał wapniowy (kanał Ca++ typu L) równoważony przez : • Odśrodkowy prąd K+
Podstawowe rodzaje prądów potencjału czynnościowego komórek roboczych mięśnia sercowego Faza 1 (Ito K kanał) +60 mV Faza 2 (ICa, IKs, IKr) Faza 3 (IKs, IKr) Faza 0 (INa) Faza 4 (IK1) -80 mV Faza 4 – potencjał spoczynkowy
Currents that underlie the Cardiac Action Potential (AP) Phase 1 (KCND) +60 mV Faza 2 (CACNA1C, IKs, IKr) Faza 3 (KCNQ1+KCNE1) , KCNH2(HERG)+ KCNE2?) Faza 0 (SCN5A) Faza 4 (KCNJ1) -80 mV Phase 4 (diastole)
Contribution ofIon channels that underlie the cardiac AP Prądy depolaryzujące Prądy hiperpolaryzujące lub repolaryzujące
Action Potential Fizjologiczna aktywacja mięśnia sercowego Neuromuscular Junction Sarcolemma Ca2+ AChRs Sarcoplasmic Reticulum RyR Transverse Tubule DHPR Ca2+ Troponin Actin Tropomyosin Myosin
ATP-aza NCX K+ Na+ Na+ Na+ Ca++
Potencjał równowagi dla danego jonu Równanie Nernsta-Goldmana (opisane także niezależnie przez: Hodgkina i Katza)
Basic Electrophysiology Excitation- Contraction CouplingRegulation of Intracellular Calcium
NCX – wymiennik Na+/Ca++ Na+ In Cell ECF Nadmiar Ca++wskutek CIRC Nadmiar Ca++wskutek oddysocjowania Ca++ od kompleksu aktyna-miozyna Ca++na zewn.
Zestawienie: potencjał czynnościowy komórek rozrusznika I-rzędowego i mięśnia roboczego komór Szybki prąd sodowy i wolny prąd wapniowy Nie działa szybki prąd sodowy Ik+ - przykład prądu jonowego aktywowanego depolaryzacją If – (f –funny) – dośrodkowy prąd głównie Na+ z dodatkiem (20%) K+ - prąd aktywowany przez hiperpolaryzację.
Ik+ - przykład prądu jonowego aktywowanego depolaryzacją If – (f –funny) – dośrodkowy prąd głównie Na+ z dodatkiem (20%) K+ - prąd aktywowany przez hiperpolaryzację. Mechanizmy prepotencjału – powolnej (samoistnej) depolaryzacji spoczynkowej komórek rozrusznikowych Punkt odniesienia: potencjał równowagi dla danego jonu 1. Zamknięcie kanałów potasowych (w fazie 0 i 1 kanały K, które zwykle są otwarte powoli zamykają się – wpływ depolaryzacji; Zatem: mniej jonów K+ opuszcza komórkę = mniej kationów opuszcza komórkę → tendencja do zmniejszenia potencjału (depolaryzacji) komórki (przy równocześnie aktywnych innych prądach tła) 2.If – prąd aktywowany hiperpolaryzacją pod koniec fazy 3: dokomórkowy napływ jonów Na+ i (konwekcyjnie) K+ Skutek: depolaryzacja. Przede wszystkim włókna Purkynjego, ale także komórki rozrusznikowe węzła zatokowego i p-k. 3. Odkomórkowy prąd chlorkowy – występuje w niektórych komórkach, ale wydaje się mieć znaczenie marginalne 4. Dokomórkowy prąd wapniowy – teoretycznie może wywoływać depolaryzację, ale nie stwierdzono, żeby otwarcie błonowych kanałów wapniowych w znaczącym stopniu uczestniczyło w powolnej spoczynkowej depolaryzacji
Potencjał czynnościowy komórek rozrusznikowych Faza 0 Faza 2 b krótka, trudna do wyróżnienia Faza 3 Faza 4 Brak Fazy 1 2 0 3 4
Depolarization głownie przez napływ Ca++ Prądy jonowe - potencjału czynnościowego komórek węzłów SA i AV
napływ K+powoduje repolaryzację Kationy z sąsiadujących komórek Ca++ channel recovery Relative Refractory Period Ca++ channels activated
SERCE - POTENCJAŁY CZYNNOŚCIOWE 0 0 Komórkowy potencjał czynnościowy (mV) Komórkowy potencjał czynnościowy (mV) -50 -50 -80 -80 -100 -100 10,0 10,0 Względna przepuszczalność błony komórkowej Względna przepuszczalność błony komórkowej 1,0 1,0 0,1 0,1 Szybko narastający potencjał czynnościowy Wolno narastający potencjał czynnościowy Faza 1 Faza 2 Faza 0 Faza 3 Faza 4 Faza 4 K+ K+ Na+ Na+ Ca2+ Ca2+ 0 0,15 0,30 0 0,15 0,30 Czas (sek) Czas (sek)
SERCE - POTENCJAŁY CZYNNOŚCIOWE Skurcz mięśnia mV Potencjał czynnościowy +30 Faza 0 – depolaryzacja Faza 1 – repolaryzacja wstępna Faza 2 – plateau potencjału Faza 3 – końcowa repolaryzacja Faza 4 – wyjściowy potencjał spoczynkowy 1 2 0 3 0 4 -90 100% ORB – okres refrakcji bezwzględnej ORW – okres refrakcji względnej ORC– okres refrakcji czynnościowej czas 0 ORC ORB ORW
Electrical system of the heart 3 possible Pacemakers – Primary – Sinoatrial node, Secondary – Atrioventricular node Tertiary – Purkinje fibers Atrioventricular node
Własny rytm rozrusznikowy: ROZRUSZNIK PIERWSZORZĘDOWYWęzeł zatokowy = 60– 90/min ROZRUSZNIK DRUGORZĘDOWYWęzeł przedsionkowo-komorowy = 40–60/min ROZRUSZNIKI TRZECIORZĘDOWE Włókna Purkinjego = 10 - 40/minKardiomiocyty komór serca < 30/min (5 – 30/min)
ICa+ IK+ INa+ MAJOR MYOCYTE ION CHANNELS (activated during depolarization) repolarizing (all myocytes) rapid depolarizing (non-nodal) depolarizing (nodal AP and myocyte contraction) Read- Table 20-1 Na+/K+ “funny channel” or HCN Pacemaker current (activated during hyperpolarization) Hyperpolarization activated Cyclic Nucleotide gated channel Which channel is absent in SA and AV node? Absent in ventricular myocytes? If