Akční potenciál v myokardu, automacie srdečního rytmu, mechanismy regulace srdeční frekvence

1. Akční potenciál v myokardu, automacie srdečního rytmu, mechanismy regulace srdeční frekvence Andrej Stančák, 2.LF UK, kruh 9.

2. AP v myokardu • funkční jednotky srdeční svaloviny – srdeční svalová vlákna • srdeční převodní soustava: elektrická aktivita • FCE: samovolná tvorba vzruchů a jejich rychlé rozvedení po celém srdci • buňky pracovního myokardu: mechanická práce • FCE: kontrakce – čerpání krve Převzato z Hájkova histologického atlasu

3. Klidový membránový potenciál • Nestejné rozložení iontů intra a extracelulárně • Zajištěno difuzí, permeabilitou membrány, iontovými pumpami • Na+ extracelulárně, malá propustnost membrány • K+ intracelulárně, relativně snadná propustnost membrány • Výsledkem je nestejné napětí vně a uvnitř membrány, moc + náboje vně

4. Akční potenciál v myokardu • fáze depolarizace • fáze plató • fáze repolarizace IlustratedPhysiology, B.R.Mackenna, R.Callander,Churchill Livingstone 1997

5. Fáze depolarizace • otevření napěťově řízených kanálů pro Na+ v důsledku změny membránového potenciálu • Na+ ionty směřuji dovnitř buňky, z -90mV na + 20 až 30mV, během 1-3 ms • stejně jako u neuronu nebo kosterního svalu IlustratedPhysiology, B.R.Mackenna, R.Callander,Churchill Livingstone 1997

6. Fáze plató • specifická pro srdeční svalovinu • membrána se po malém poklesu nevrací na původní hodnotu po dobu 100-300 ms • musí být rovnováha mezi ionty vstupujícími a vystupujícími z buňky IlustratedPhysiology, B.R.Mackenna, R.Callander,Churchill Livingstone 1997

7. Fáze plató • chemický i osmotický gradient pro K+ ionty mají stejný směr, na rozdíl od klidového potenciálu • propustnost kanálů pro K+ ionty je v kladných hodnotách menší než v záporných, proto je eflux K+ iontů ve fázi plató menší, než v době klidu • otevření Ca2+ kanálů a vtok Ca2+ iontů vyrovnává eflux K+ ven • Fáze plató končí uzavřením kanálů pro Ca2+ ionty, následuje fáze repolarizace

8. Fáze repolarizace • Zavření Ca2+ kanálů, pokles potenciálu do negativních hodnot, zvýšení propustnosti K+ kanálů, K+ ionty ven a nastolení klidového potenciálu • refrakterní fáze: doba nedráždivosti svalu • absolutní (zavřené Na+ kanály) • Relativní • význam dlouhé refrakterní fáze v myokardu ???

9. Význam dlouhé refrakterní fáze • ochrana proti příliš rychlému opakování vzruchů (nelze vyvolat tetanickou kontrakci) • průběh vzruchu podle daného pořádku (nekrouží, nevrací se)

10. Vznik a šíření AP v myokardu • princip „vše nebo nic“ Převzato z Ganong, Přehled lékařské fyziologie

11. Šíření AP Převzato z Ganong, Přehled lékařské fyziologie

12. Šíření AP • aktivace síní, z SA uzlu radiálně, pak konvergence do AV • aktivace septa zleva doprava • aktivace anteroseptální oblasti myokardu komor • aktivace většiny komorové masy od endokardiální strany • pozdní aktivace posterobazální části levé komory a conus pulmonalis

13. Vznik AP v myokardu • v tzv. P-buňkách (pacemaker cells) probíhá depolarizace k prahové hodnotě spontánně (spontánní diastolická depolarizace, SA a AV uzel • během „klidové“ fáze existují 3 iontové proudy • proud Na+ dovnitř • proud Ca2+ dovnitř • proud K+ ven • třetí proud doprovází postupné zavírání kanálů, proto roste nerovnováha iontů (potenciál roste) až po dosažení spouštěcí úrovně • depolarizace SA a AV uzlu způsobena proudem Ca2+ do buňky, absence hrotité transpolarizace

14. Vznik AP v myokardu IlustratedPhysiology, B.R.Mackenna, R.Callander,Churchill Livingstone 1997

15. Měření elektrické aktivity srdce - EKG http://www.eamos.cz/amos/kbf/img_upload/kbf_1526/obrazy/obr_015.jpg

16. EKG • vlna P: depolarizace síní (0,08-0,10 s) • komplex QRS: depolarizace komor (0,06-0,10 s) • vlna T: repolarizace komor (0,20 s) • PQ interval: zpomalení v AV uzlu(0,12 – 0,20 s) • QT interval: doba aktivace komor (0,4 s při frekvenci 70 tepů za minutu

17. Mechanismy regulace srdeční činnosti • Nervové (sympatikus, parasympatikus) • Humorální (adrenalin, noradrenalin…) • Celulární IlustratedPhysiology, B.R.Mackenna, R.Callander,Churchill Livingstone 1997

18. Děje, které jsou regulovány • frekvence (chronotropie, chronos=čas) • síla kontrakce (inotropie, ínos=vlákno) • síňokomorový převod (dromotropie, dromos=běh) • vzrušivost myokardu (batmotropie, bathmos = práh) • vše se dá ovlnivňit pozitivně nebo negativně

19. Nervová regulace – sympatikus • zakončení po celém srdci, síně i komory • cestou nn.cardiaci, přes hrudní a krční ganglia (ggl.stellatum) • obecně pozitivní účinek na srdeční činnost • zvýšení rychlosti spontánní diastolické depolarizace, kratší čas k nástupu prahu podráždění, vyšší frekvence (pozitivní chronotropie) • mediátorem je noradrenalin, který sníží proud K+ iontů ven a současně zvýší Na+ dovnitř • sympatikus (noradrenalin) stimuluje Ca2+ a Na+ kanály, více Ca2+ iontů během fáze plató a tedy větší síla kontrakce (pozitivní inotropie) • zvýšení proudu Na+ do buněk AV uzlu, zvýšení klidového potenciálu, zrychlení síňokomorového přechodu (pozitivní dromotropie) • přiblížení hodnoty klidového potenciálu k prahové hodnotě (viz.výše), tedy zvýšení vzrušivosti myokardu, pomocí aktivace Na+, K+ ATPázy (pozitivní batmotropie)

20. Nervová regulace - parasympatikus • jako rr.cardiaci n.vagi • vpravo do SA uzlu, vlevo do AV uzlu, tedy pouze do síňí • obecně snížení srdeční činnosti • zpomalení SDD, acetylcholin zvyšuje propustnost membrán buněk SA uzlu pro K+, (negativní chronotropie) • zkrácení AP myokardu síňí, stejně jako chronotropie, (negativní inotropie) • zpomalení až zastavení síňokomorového přechodu v AV uzlu, zpomalení Na+ do buněk, (negativní dromotropie) • tlumení aktivity Na+, K+ ATPázy, (negativní batmotropie)

21. Humorální regulace • adrenergní ß-receptory, reakce na adrenalin a noradrenalin, stejně jako dráždění sympatiku • muskarinové receptory pro acetylcholin, analogie parasympatiku • glukagon (pozitivně inotropní a chronotropní) • hormony štítné žlázy (pozitivně inotropní a chronotropní) • prostaglandin E2 (pozitivně inotropně) • progesteron (negativně inotropně, chronotropně a batmotropně)

22. Celulární regulace • autonomní regulační systém • Starlingův zákon: srdeční práce je úměrná jeho diastolické náplni, tzv.heterometrická regulace srdečního výdeje • viz.další referát

23. Zdroje • Lékařská fyziologie, S.Trojan a kol., Grada 2003 • Přehled lékařské fyziologie, Ganong, H+H 1999 • Ilustrated Physiology, B.R.Mackenna, R.Callander,Churchill Livingstone 1997

24. Děkuji za pozornost