Что такое потенциал действия?

МЕНЮ


Главная страница
Поиск
Регистрация на сайте
Помощь проекту
Архив новостей

ТЕМЫ


Новости ИИРазработка ИИВнедрение ИИРабота разума и сознаниеМодель мозгаРобототехника, БПЛАТрансгуманизмОбработка текстаТеория эволюцииДополненная реальностьЖелезоКиберугрозыНаучный мирИТ индустрияРазработка ПОТеория информацииМатематикаЦифровая экономика

Авторизация



RSS


RSS новости


Рабочий миокард
Определение:
Потенциал действия автоматическая генерация электрических разрядов любой частью проводящей системы сердца или клетками сердца(в патологических состояниях)

N.B. Разные части проводящей системы формирует потенциал действие разной конфигурации и с разной скоростью. Как Вы увидите ниже — потенциал действия в научном сообществе принято рисовать графиком во времени.

Позвольте мне ввести некоторые термины, которые необходимы для понимания ниже написанного:
1) Градиент концентрации или концентрационный градиент — это векторная физическая величина, характеризующая величину и направление наибольшего изменения концентрации какого-либо вещества в среде.
2) Электрохими?ческий градиент, или градиент электрохимического потенциала, — совокупность градиента концентрации и мембранного потенциала, которая определяет направление движения ионов через мембрану. Градиент возникает вследствие неодинаковой концентрации ионов на противоположных сторонах мембраны. Ионы двигаются через мембрану из области, имеющую более высокую концентрацию в область с более низкой концентрацией путём простой диффузии. Также ионы несут электрический заряд, который формирует электрический потенциал на мембране. Если существует неравномерное распределение зарядов по обе стороны мембраны, то разница в электрическом потенциале порождает силу, которая приводит к ионной диффузии, пока заряды по обе стороны не будут сбалансирован.
3) Деполяризация — движение заряда от отрицательных цифр к положительным.
4) Реполяризация — движение заряда от положительных к отрицательным цифрам.

Движение ионов через мембраны может осуществляться против и по электрохимическому градиенту концентрации. ПРотив электрохимического градиента осуществляется благорадя транспортным белкам(симпорты или антипорты)

По электрохимическому градиенту осуществляется по ионным каналам. Они могут быть:
1) Управляемые: имеет систему «ворот», которые открываются и закрываются в зависимости от заряда клеточной мембраны. Более детально природу этого явления я разбирать здесь не буду, потому что она выходит за пределы темы этой статьи. Эти каналы также называют потенциал зависимыми. Воздействие биологически-активных веществ — лигандов также могут менять конфигурацию этих «ворот», тем самым открывая или закрывая их. Это лигандо-управляемые каналы.
2) Неуправляемые

Гистологические особенности кардиомиоцитов рабочего миокарда

1) Кардиомиоциты в рабочем миокарде имеют цилиндрическую (продолговатую форму)

2) Они разветвленные, на конце имеют 2 или более ответвлений, которые связаны с другими кардиомиоцитами.

3) Они соединены вставочными дисками:— в интеркалярных(вставочных) дисках имеются щелевые соединения (нексусы), через которые ионы проходят свободно
— потенциал действия очень быстро распространяется через кардиомиоциты
— кардиомиоциты образуют синцитий

  • Это образованное результата слияния многих клеток(постклеточная структура)
  • В принципе, это многоклеточная структура с общей цитоплазмой.

4) Они содержат тропонин, который выделяется при повреждении - некрозе (или других травмирующих ситуациях).

Кардиомиоциты и мембранный потенциал действия

1) Кардиомиоциты имеют селективные ионные каналы в мембране, через которые проходят ионы.

2) Большие молекулы SO42-, PO43- и Белки-— Они не проникают через мембрану, остаются внутриклеточными и имеют отрицательный электрический заряд.

3) Ионы Na +, K +, Ca2 +, Cl- проходят через ионные каналы

4) Иона клетка активно переносит с помощью энергии от АТФ через насос Na + / K + (натрий-калий)— Na + вне клетки (внеклеточная концентрация Na + 145 ммоль /)
— К + в клетку (внеклеточная концентрация К + составляет 4 ммоль /)
— Результатом активного транспорта является высокая концентрация Na + во внеклеточном.

  • Натрий - главный внеклеточный катион

5) Изменение мембранного потенциала— существует разница в электрических напряжениях между внутриклеточным и внеклеточным пространством.
— вольтметр: один электрод внутриклеточный, другой внеклеточный.
— внутриклеточное пространство отрицательно, а внеклеточное - положительно.

  • Разница напряжений -90 мВ

— это неравномерное распределение ионов поддерживается с помощью насоса Na + / K +.

Потенциал действия

1) Происходит быстрое изменение электрического напряжения кардиомиоцита.

2) Формируется для изменения концентрации внутриклеточных и внеклеточных ионов.— Потенциал действия распространяется быстрее через проводящую систему, чем через рабочий миокард.

3) Происходит деполяризация - меняется полярность мембраны

4) После реполяризации - возврат в исходное состояние

Мембранный потенциал покоя

1) Кардиомиоцит находится в поляризованном состоянии.

2) Внеклеточное пространство электрически положительно. — снаружи высокая концентрации Na+

4) Внутриклеточное пространство отрицательное

5) Разница вольтажа(внутри и вне клетки) составляет -90 мВ.

Деполяризация

1) Если кардиомиоцит раздражен импульсом.Из соседней клетки (в узле СА спонтанно возникают импульсы)От электрода кардиостимулятора

2) Это открывает ионные каналы для Na +— приток Na + в клетку следует электрическому градиенту
— электрическое напряжение начинает меняться
*
потому что концентрация Na + увеличивается внутри клетки.

3) Если вольтаж достигает порогового значения (-50 мВ)— это открывает быстрые натриевые каналы.

4) Деполяризация— это изменение полярности мембраны.
— внеклеточное пространство становится отрицательным.
*
Внутриклеточные изменения на приток Na +
— деполяризация распространяется волной

С помощью приложения «Epicardio simulation» для iOS было симулированы нормальные процессы реполяризации и деполяризации предсердий в виде цветовой гаммы. Чем ближе к фиолетовому цвету, тем ближе к деполяризации, чем ближе к красному тем ближе к реполяризации. Обратите внимание, что деполяризация предсердий(фиолетовая волна или +15мВ) начинается из синусового узла, а реполяризации(волна изменяет свой цвет в зависимости зарядом синяя(примерно -20мВ), зелёная(примерно -30мВ), жёлтая(примерно -40мВ) и красная(-79мВ) — ближе к красному, тем заряд внутри клетки ниже) начинается там же где началась деполяризация.

Состояния натриевых каналов

Традиционно мы выделяем m-ворота и h-ворота.
Первое состояние(слева) m-ворота закрытые, а h-ворота открытые и поступление ионов Na через каналы не возможное и клеточная мембрана имеет отрицательный заряд(жёлтые шарики).

Второе состояние(по середине): под действием определённого стимула m-ворота открываются и натрий поступает в клетку и заряд повышается(синие кружочки).

Третье состояние(справа): h-ворота закрытые и натрий не может поступать через мембрану. В этом состоянии натриевые каналы не получится открыть никаким стимулом. Для восстановление способности открываться нужна фаза реполяризации — сброс заряда мембраны. И натриевый канал снова переходит в первое состояние.

Когда заряд мембраны сбрасывается неполностью(как например с гиперкалиемией), то в следующую деполяризацию не все натриевые каналы будут работать, следовательно мы встретим замедление фазы 0, т.е. проводимости и QRS будет уширен.

Первое состояние — восстановленное
Второе состояние — открытые
Третье состояние — рефрактерное

Отсюда и возникли следующие термины:
1) абсолютная рефрактерность — когда клетка не может воспринимать стимулы.
2) относительная рефрактерность — когда клетка возбудится при очень сильном стимуле.

Интересный момент, когда поступает внеочередной импульс на рефрактерный период одной из ножек пучка Гиса, то импульс пройдёт минуя этот временно заблокированный путь — это называется аберрация.

АРП абсолютный рефрактерный период. ЭРП эффективно-рефрактерный период. ОРП относительно рефрактерный период. Фаза экзальтацииимпульс по интенсивности меньше чем обычный может вызвать возбуждение.

Деполяризованный кардиомиоцит

1) Внеклеточное пространство отрицательное

2) Волна деполяризации постепенно деполяризовала весь кардиомиоцит.— Затем он переходит к другим кардиомиоцитам

Реполяризация

1) По окончании деполяризации перенос ионов снова происходит по каналам— В основном это ионы Ca ++ и K +.

2) Возврат в исходное поляризованное состояние

3) Волна реполяризации распространяется медленно и в противоположном направлении по отношению депорялизации.— эпикард начинает реполяризоваться раньше, чем эндокард.

4) Внеклеточная среда снова меняется на положительную.

Перемещение потенциала действия

1) Они разветвлены и продольно (продольно) соединены интеркалярными дисками

2) Через вставочные диски цитоплазма кардиомиоцитов соединяется

- Все мышечное волокно ведет себя как длинная клетка (синцитий)

3) Волна деполяризации распространяется по миокарду в виде отдельной клетки.

Рабочий миокард

1) На снимке часть рабочего миокарда.
2) Кардиомиоциты продольно связаны между собой вставочными дисками.
— В дисках есть щелевые переходы, через которые проходят ионы.

3) Когда кардиомоцит стимулируется импульсом, потенциал действия распространяется на соседние клетки.— Например, когда вы бросаете камень в воду (от центра наружу)

4) Однако потенциал действия распространяется:— Быстро - продольно
— Медленный - поперечно
— Потому что вставочные диски расположены на боковых сторонах - кардиомиоцитов.

Потенциал действия

1) Вольт делится на электрический потенциал 2 точек— 1 точка - внутриклеточное пространство
— 2 точка - внеклеточное пространство

2) Мембранный потенциал помещения

— имеет диапазон -90 мВ
— внутриклеточная бунка отрицательная

3) Деполяризованный кардиомиоцит- имеет значение 15 мВ
- внутриклеточная пространство клетки положительное

4) Во время действия потенциала- распределение ионов меняется
- вторичное и электрическое напряжение

Потенциал действия и сокращение кардиомиоцитов

1) На видео показан кардиомиоцит рабочего миокарда— раздражается импульсом от электрода.

2) Потенциал действия в рабочем миокарде- вызывает постепенное сокращение всех кардиомиоцитов
- потому что рабочий миокард - это синцитий.

3) потенциал действия возникает самопроизвольно— в СА узле, а затем распространяется по системе передачи
— передается от системы передачи к рабочему миокарду
* формируется систола предсердий, а затем систола желудочков

Потенциал действия в системе передачи

1) Потенциал действия (импульс) возникает самопроизвольно в узле СА.— с частотой около 60-90 / мин.

2) От узла СА начинает активироваться миокард предсердий.— Распространяется, на примере если кинуть камень в воду.
* От СА-узла диффузно к предсердию (зубец P)
— формируется систола предсердий.

3) В то же время импульс быстро распространяется через систему передачи к AV-узлу.- От AV-узла к ножке Гиса-Пуркинье
- Сначала активируется перегородка (зубец Q), затем камеры (зубец R)

4) Рабочий миокард- Не генерирует спонтанных импульсов
- Они сокращаются
* Каждый импульс вызывает систолу

- проводят импульс медленнее, чем система передачи

Потенциал действия СА-узла

1) Рабочие клетки миокарда деполяризованы.— только при активации внешним импульсом

2) Клетки СА-узла спонтанно деполяризуются- Потому что у них есть каналы If
- Через которые ионы Na + и K + входят спонтанно.
* If(funny — забавный: назвали потому что учёный, который открыл их не ожидал их увидеть в таком состоянии и ему показалось это странным).

3) Когда потенциал действия достигает порогового значения (-50 мВ)- Этот заряд открывает быстрые каналы Ca-Т типа потом L типа++
- Деполяризация идет полным ходом

4) Во время реполяризации ионы K + выходят из клетки.— высокий заряд заставляет закрываться СА-каналам и открывается К-каналы, в результате калий выходит и заряд падает до исходных значений
— это необходимо для возникновение нового потенциала действия
— распределение ионов в конце цикла обеспечивает:
* в основном натриевый (Na + / K +) насос.

Фаза 4 отвечает за автоматизм. Фаза 0 за проводимость. Фаза 3 определяет рефрактерность клеток синусового узла. Фаза 1-2 сливается в одну.

Потенциал действие АВ-узла очень похож на СА-узел, но с меньшим автоматизмом.

Канала и частота сердечных сокращений

1) Каналы СА-узла создают волны депорялизации и задают ЧСС

2) Вегетативная нервная система влияет на скорость их деполяризации— катехоламины (адреналин, норадреналин) влияют на клетки узлов, когда активируется симпатическая нервная система
— скорость деполяризации увеличивается, если кривая круче во время тока If.
* поскольку кривая скорее достигает порогового(-50 мВ) значения то крутизна наклона увеличивает ЧСС

Стимуляция СА-узла

1) СА-узел стимулируется симпатической нервной системой

2) Каналы пропускают ионы быстрее

3) Кривая потенциала действия круче

4) 4 фазы потенциала действия укорачиваются.

5) Учащение пульса

Подавление СА-узла

1) Например некоторые лекарства

2) Если кривая потенциала действия более плоская

3) 4 фаза потенциала действия расширена

4) Частота пульса снижается

Рабочий миокард vs. SA-узел

1) Потенциал действия рабочего миокарда и системы передачи имеет различную форму.

2) Поскольку кардиомиоциты в определенных частях сердца имеют разные ионные каналы.— следовательно, другие электрические и механические свойства

3) Потенциал действия в рабочем миокарде— имеет фазы: 4, 0, 1, 2, 3
— вызывает сокращение кардиомиоцитов

4) Потенциал действия в системе передачи— имеет фазы: 4, 0, 3(В принципе, отсутствие этих фаз 1 и 2 объяснимо тем, что ПД СА-узла имеет иную конфигурацию — там нет фазы 1 (ранней реполяризации), тк отсутствуют Ito - транзиторные исходящие калиевые токи (собственно отсутствуют эти каналы). По сути, нет и фазы 2 (плато) или она очень короткая, т.к. входящий кальциевый ток ICaL ограничен окончанием фазы 4 и фазой 0). Но существует и другое мнение, где их на схеме отмечают все таки.

— возникает самопроизвольно (потому что имеет токи If)

КОгда заряд достигает -60 мВ, это заставляет открывать потенциал-зависимые Na-каналы, и натрий лавинообразно заходит в клетку и мгновенно заряд мембраны меняется к (+) это быстрая деполяризация. Заряд +35мВ заставляет закрывать Na-каналы и открывает К-каналы, что заставляет калий выходит из клетки и как следовательно снижение заряда(фаза 1) мембраны, потом открываются СА-каналы, кальций заходит. В результате получается, что калий выходит, а кальций заходит и заряд мембраны значимо не меняется(плато -- фаза 2). Позже СА-каналы закрываются и К-каналы открытые, и заряд мембраны достигает исходных значений (фаза 3), потом фаза 4 и все начинается сначала.
Фаза 0 — проводимость
Фаза 3 — рефрактерность. Она определяет такое понятие как эффективно-рефрактерный период, т.е. когда абсолютная рефрактерность меняется относительной. Клетка в состоянии абсолютной рефрактерности. Эффективно рефрактерный период это «пространство» между фазами 0 и 3 нечувствительная ни к какому из стимулов.
Фаза 4 — автоматизм
Фаза 1-2 это сократимость.

Слева — потенциал действия рабочих клеток. Справа — узловых
Потенциал действия в отдельных частях сердца

1) Потенциал действия в отдельных частях сердца имеет различную форму— Отличается в клетках потенциала действия и рабочем миокарде.

2) Потенциал действия (импульс) рабочего миокарда фиксируется устройством ЭКГ и создается кривая ЭКГ.

ПД рабочего миокарда предсердий

It0 — транзиторный выход калия
Ikur — сверхбыстрый выходящий ток калия с входом кальция, в результате ПД не падает резко, в происходит задержка выпрямление.
Iks — медленный выход тока калия с задержкой выпрямление потенциала действия.
Ikr — быстрый выход тока калия с задержкой выпрямление ПД
IkAch — ацетилхолин-зависимые выходящие токи калия
Ik1 — калиевые токи внутреннего выпрямление потенциала действие.

Интересный факт: разница конфигурации ПД предсердий и желудочков заключается в том, что в клетках желудочков меньше разнообразий токов калия.

Проводящая система сердца

1) Система передачи самопроизвольно генерирует импульсы— Частота СА-узла генерирует импульсы с наибольшей частотой (60-90/ мин.)
— СА-узел называется доминантным (основным) водителем ритма.

2) Если СА-узел перестает генерировать импульсы в случае неисправности— Активируются нижележащие пейсмейкеры, которые обладают наивысшим автоматизмом, но частота генерации импульсом меньше.

3) Подавление пейсмейкеров означает, что:— импульс, который генерируется в СА-узле, распространяясь по проводящей системе сердца деполяризирует все клетки, которые способны самостоятельно депорялизироваться следовательно подавляет все очаги автоматизма.

4) Чем ниже наклон фазы 4 отвечающая за деполяризацию, тем дальше от СА-узла и следовательно автоматизм клеток ниже.

ЭКГ и потенциал действия

КАк Вы уже поняли, что ЭКГ отражает интегральные трансмембранные потенциалы, но я попытаюсь экстраполировать разные фазы ПД на различные элементы ЭКГ

ЭКГ (отведение V6) и потенциал действия

1) Комплекс QRS - это деполяризация желудочков— во время формирования комплекса QRS по камерам распространяется волна деполяризации

2) Сегмент ST представляет собой изоэлектрическую линию— в течение фазы 2 потенциала действия вся стенка миокарда деполяризованная, электрический вектор не образуется

3) Зубец Т - реполяризация камер:— электрический вектор при реполяризации имеет то же направление, что и при деполяризации
— однако реполяризация занимает больше времени, поэтому зубец T шире, чем комплекс QRS.

4) Интервал QT соответствует 1 электрическому сердечному циклу:— Деполяризация + реполяризация желудочков

5) Зубец P - это деполяризация предсердия— потенциал действия зубца P на картинке нет
— реполяризация предсердий скрыта в комплексе QRS

ЭКГ и сердечный цикл

ЭКГ и сердечный цикл

Потенциал действия отражается на кривой ЭКГ и по кривой ЭКГ можно определить отдельные части сердечного цикла.


Источник: m.vk.com

Комментарии: