Сердечный потенциал действия - Cardiac action potential

Потенциал сердца действия краткое изменение напряжения ( мембранный потенциал ) через клеточную мембрану в клетках сердца . Это вызвано перемещением заряженных атомов (называемых ионами ) между внутренней и внешней частью клетки через белки, называемые ионными каналами . Потенциал действия сердца отличается от потенциалов действия, обнаруженных в других типах электрически возбудимых клеток, таких как нервы. Потенциалы действия также меняются в пределах сердца; это связано с наличием разных ионных каналов в разных клетках (см. ниже).

В отличие от потенциала действия в клетках скелетных мышц , сердечный потенциал действия не инициируется нервной деятельностью. Вместо этого он возникает из группы специализированных клеток, которые обладают способностью автоматически генерировать потенциал действия. В здоровом сердце эти клетки находятся в правом предсердии и называются синоатриальным узлом (SAN; подробнее см. Ниже). Каждую минуту они производят примерно 60-100 потенциалов действия. Этот потенциал действия проходит вдоль клеточной мембраны, заставляя клетку сокращаться, поэтому активность SAN приводит к частоте сердечных сокращений в состоянии покоя примерно 60-100 ударов в минуту. Все клетки сердечной мышцы электрически связаны друг с другом структурами, известными как щелевые соединения (см. Ниже), которые позволяют потенциалу действия передаваться от одной клетки к другой. Это означает, что все клетки предсердий могут сокращаться вместе, а затем и все клетки желудочков.

Зависимость потенциала действия от скорости является фундаментальным свойством сердечных клеток, и изменения могут привести к серьезным сердечным заболеваниям, включая сердечную аритмию и иногда внезапную смерть. Активность потенциала действия в сердце может быть записана для получения электрокардиограммы (ЭКГ). Это серия восходящих и нисходящих всплесков (обозначенных P, Q, R, S и T), которые представляют деполяризацию (напряжение становится более положительным) и реполяризацию (напряжение становится более отрицательным) потенциала действия в предсердиях и желудочках (см. электрокардиография для более подробной информации).

Обзор

Рисунок 1: Внутри- и внеклеточные концентрации ионов ( ммоль / л )
Элемент Ион Внеклеточный Внутриклеточный Соотношение
Натрий Na + 135–145 10 14: 1
Калий K + 3,5 - 5,0 155 1:30
Хлористый Cl - 95 - 110 10–20 4: 1
Кальций Ca 2+ 2 10 −4 2 х 10 4 : 1
Хотя внутриклеточное содержание Ca 2+ составляет около 2 мМ, большая часть его связывается или секвестрируется во внутриклеточных органеллах (митохондриях и саркоплазматическом ретикулуме).

Подобно скелетным мышцам, мембранный потенциал покоя (напряжение, когда клетка не электрически возбуждена) желудочковых клеток составляет около -90 милливольт (мВ; 1 мВ = 0,001 В), то есть внутренняя часть мембраны более отрицательна, чем внешняя. Основными ионами, находящимися вне клетки в состоянии покоя, являются натрий (Na + ) и хлорид (Cl - ), тогда как внутри клетки это в основном калий (K + ).

Потенциал действия начинается с того, что напряжение становится более положительным; это называется деполяризацией и в основном происходит из-за открытия натриевых каналов, которые позволяют Na + поступать в клетку. После задержки (известной как абсолютный рефрактерный период; см. Ниже), затем происходит прекращение потенциала действия, когда калиевые каналы открываются, позволяя K + покинуть клетку и заставляя мембранный потенциал возвращаться к отрицательному, это известно как реполяризация. . Другой важный ион - это кальций (Ca 2+ ), который можно найти вне клетки, а также внутри клетки, в хранилище кальция, известном как саркоплазматический ретикулум (SR). Высвобождение Ca 2+ из SR посредством процесса, называемого индуцированным кальцием высвобождением кальция, жизненно важно для фазы плато потенциала действия (см. Фазу 2 ниже) и является фундаментальным этапом в сочетании возбуждения и сокращения сердца.

Существуют важные физиологические различия между клетками, которые спонтанно генерируют потенциал действия ( клетки-кардиостимуляторы ; например, SAN ), и теми, которые просто его проводят (клетки, не являющиеся кардиостимуляторами; например, миоциты желудочков ). Конкретные различия в типах выраженных ионных каналов и механизмах их активации приводят к различиям в конфигурации формы волны потенциала действия, как показано на рисунке 2.

Фазы сердечного потенциала действия

Потенциалы действия, записанные на кардиомиоцитах предсердий и желудочков овцы, с указанием фаз. Ионные токи близки к потенциалу действия желудочков.

Стандартная модель, используемая для понимания сердечного потенциала действия, - это модель желудочкового миоцита. Ниже представлены пять фаз потенциала действия желудочковых миоцитов со ссылкой также на потенциал действия SAN.

Рис. 2а: Кривые потенциала действия желудочка (слева) и потенциала действия синоатриального узла (справа). Основные ионные токи, отвечающие за фазы, расположены ниже (отклонения вверх представляют ионы, выходящие из ячейки, отклонения вниз представляют собой ток внутрь).

Этап 4

В миоците желудочка фаза 4 наступает, когда клетка находится в состоянии покоя, в период, известный как диастола . В стандартной ячейке без кардиостимулятора напряжение во время этой фазы более или менее постоянно и составляет примерно -90 мВ. В покоящемся мембранном потенциале результаты от потока ионов , имеющих протекали в клетку (например , натрий и кальций) и ионы с вытекали из клетки (например , калий, хлорид и бикарбонат) , которые идеально сбалансированы.

Утечка этих ионов через мембрану поддерживается работой насосов, которые служат для поддержания внутриклеточной концентрации более или менее постоянной, так, например, ионы натрия (Na + ) и калия (K + ) поддерживаются натрием. калиевый насос, который использует энергию (в форме аденозинтрифосфата (АТФ) ) для перемещения трех Na + из клетки и двух K + в клетку. Другим примером является обменник натрия-кальция, который удаляет один Ca 2+ из ячейки на три Na + в ячейку.

Во время этой фазы мембрана наиболее проницаема для K + , который может проникать в клетку или выходить из нее через каналы утечки, включая внутренний канал выпрямления калия. Следовательно, мембранный потенциал покоя в основном определяется потенциалом равновесия K + и может быть рассчитан с использованием уравнения напряжения Гольдмана-Ходжкина-Каца .

Однако клетки водителя ритма никогда не находятся в состоянии покоя. В этих клетках фаза 4 также известна как потенциал водителя ритма . Во время этой фазы мембранный потенциал постепенно становится более положительным, пока не достигнет установленного значения (около -40 мВ; известное как пороговый потенциал) или пока он не будет деполяризован другим потенциалом действия, исходящим из соседней клетки.

Считается, что потенциал кардиостимулятора обусловлен группой каналов, называемых каналами HCN (циклические нуклеотидно-управляемые, активируемые гиперполяризацией) . Эти каналы открываются при очень отрицательных напряжениях (т.е. сразу после фазы 3 предыдущего потенциала действия; см. Ниже) и позволяют проходить как K +, так и Na + в ячейку. Из-за их необычного свойства активироваться очень отрицательными мембранными потенциалами, движение ионов по каналам HCN называется забавным током (см. Ниже).

Еще одна гипотеза относительно потенциала кардиостимулятора - это «кальциевые часы». Здесь кальций высвобождается из саркоплазматической сети внутри клетки. Этот кальций затем увеличивает активацию обменника натрия и кальция, что приводит к увеличению мембранного потенциала (поскольку заряд +3 переносится в клетку (3Na + ), но только заряд +2 покидает клетку (за счет Ca 2+ ), следовательно, за вход в ячейку взимается чистая плата +1). Затем этот кальций перекачивается обратно в клетку и обратно в SR через кальциевые насосы (включая SERCA ).

Фаза 0

Эта фаза состоит из быстрого положительного изменения напряжения на клеточной мембране ( деполяризации ), продолжающегося менее 2 мс в клетках желудочков и 10/20 мс в клетках SAN . Это происходит из-за чистого потока положительного заряда в ячейку.

В клетках без пейсмекера (т.е. в клетках желудочков) это происходит преимущественно за счет активации каналов Na + , что увеличивает проводимость мембраны (поток) Na + (g Na ). Эти каналы активируются, когда потенциал действия поступает из соседней клетки через щелевые контакты . Когда это происходит, напряжение внутри элемента немного увеличивается. Если это повышенное напряжение достигает определенного значения ( пороговый потенциал ; ~ -70 мВ), это вызывает открытие каналов Na + . Это приводит к большему притоку натрия в ячейку, что приводит к дальнейшему быстрому увеличению напряжения (до ~ +50 мВ, т. Е. По направлению к равновесному потенциалу Na + ). Однако, если начальный стимул недостаточно силен и пороговый потенциал не достигнут, быстрые натриевые каналы не будут активированы и потенциал действия не будет произведен; это известно как закон « все или ничего» . Приток ионов кальция (Ca 2+ ) через кальциевые каналы L-типа также составляет незначительную часть эффекта деполяризации. Наклон фазы 0 на форме волны потенциала действия (см. Рисунок 2) представляет собой максимальную скорость изменения напряжения сердечного потенциала действия и известен как dV / dt max .

Однако в клетках-пейсмекерах (например, в клетках синоатриального узла ) повышение мембранного напряжения происходит в основном из-за активации кальциевых каналов L-типа. Эти каналы также активируются повышением напряжения, но на этот раз это связано либо с потенциалом кардиостимулятора (фаза 4), либо с потенциалом встречного действия. Кальциевые каналы L-типа активируются ближе к концу потенциала кардиостимулятора (и, следовательно, вносят свой вклад в последние стадии потенциала кардиостимулятора). В клетке желудочка кальциевые каналы L-типа активируются медленнее, чем натриевые каналы, поэтому наклон деполяризации в форме волны потенциала действия кардиостимулятора менее крутой, чем в форме волны потенциала действия без кардиостимулятора.

Фаза 1

Эта фаза начинается с быстрой инактивации каналов Na + внутренними воротами (воротами инактивации), уменьшающими перемещение натрия в клетку. В то же время калиевые каналы (называемые I to1 ) быстро открываются и закрываются, обеспечивая кратковременный поток ионов калия из клетки, делая мембранный потенциал немного более отрицательным. Это называется «выемкой» на форме волны потенциала действия.

В пейсмекерных клетках нет очевидной фазы 1.

Фаза 2

Эта фаза также известна как фаза «плато» из-за того, что мембранный потенциал остается почти постоянным, поскольку мембрана медленно начинает реполяризоваться. Это связано с близким балансом заряда, перемещающегося в ячейку и выходящего из нее. Во время этой фазы калиевые каналы выпрямителя с задержкой позволяют калию покидать клетку, в то время как кальциевые каналы L-типа (активируемые потоком натрия во время фазы 0) позволяют перемещаться ионам кальция в клетку. Эти ионы кальция связываются и открывают большее количество кальциевых каналов (так называемых рианодиновых рецепторов), расположенных на саркоплазматическом ретикулуме внутри клетки, обеспечивая выход кальция из SR. Эти ионы кальция ответственны за сокращение сердца. Кальций также активирует хлоридные каналы, называемые I to2 , которые позволяют Cl - проникать в клетку. Движение Ca 2+ противодействует изменению напряжения реполяризации, вызванному K + и Cl - . Кроме того, повышенная концентрация кальция увеличивает активность натрий-кальциевого обменника, а увеличение натрия, поступающего в клетку, увеличивает активность натрий-калиевого насоса. Движение всех этих ионов приводит к тому, что мембранный потенциал остается относительно постоянным. Эта фаза отвечает за большую продолжительность потенциала действия и важна для предотвращения нерегулярного сердцебиения (сердечной аритмии).

В потенциалах действия кардиостимулятора фаза плато отсутствует.

Фаза 3

Во время фазы 3 (фаза «быстрой реполяризации») потенциала действия каналы Ca 2+ L-типа закрываются, в то время как каналы K + медленного выпрямителя с задержкой (I Ks ) остаются открытыми, поскольку открываются все больше каналов утечки калия. Это обеспечивает чистый выходящий положительный ток, соответствующий отрицательному изменению мембранного потенциала , что позволяет открывать больше типов K + каналов. В первую очередь это каналы K + быстродействующего выпрямителя с задержкой (I Kr ) и выпрямляющий внутрь ток K + , I K1 . Этот чистый направленный наружу положительный ток (равный потере положительного заряда ячейки) заставляет ячейку реполяризоваться. Каналы K + выпрямителя с задержкой закрываются, когда мембранный потенциал восстанавливается примерно до -85 - -90 мВ, в то время как I K1 остается проводящим на протяжении фазы 4, что помогает установить мембранный потенциал покоя.

Ионные насосы, как обсуждалось выше, такие как натрий-кальциевый обменник и натрий-калиевый насос, восстанавливают концентрацию ионов обратно до сбалансированного состояния потенциала предварительного действия. Это означает, что внутриклеточный кальций откачивается, который отвечает за сокращение сердечных миоцитов. Как только это прекращается, сокращение прекращается, и миоцитарные клетки расслабляются, что, в свою очередь, расслабляет сердечную мышцу.

Во время этой фазы потенциал действия роковым образом совершает реполяризацию. Это начинается с закрытия каналов Ca 2+ L-типа , в то время как каналы K + (из фазы 2) остаются открытыми. Основными калиевыми каналами, участвующими в реполяризации, являются выпрямители с задержкой (I Kr ) и (I Ks ), а также внутренний выпрямитель (I K1 ) . В целом существует чистый положительный ток, направленный наружу, который вызывает отрицательное изменение мембранного потенциала. Каналы выпрямителя с задержкой закрываются, когда мембранный потенциал восстанавливается до потенциала покоя, тогда как внутренние каналы выпрямителя и ионные насосы остаются активными на протяжении фазы 4, сбрасывая концентрации ионов покоя. Это означает, что кальций, используемый для сокращения мышц, выкачивается из клетки, что приводит к расслаблению мышц.

В синоатриальном узле эта фаза также связана с закрытием кальциевых каналов L-типа, предотвращающим входящий поток Ca 2+ и открытием калиевых каналов быстрого замедленного выпрямления (I Kr ).

Период отражения

У сердечных клеток есть два рефрактерных периода , первый - с начала фазы 0 до середины фазы 3; это известно как период абсолютной рефрактерности, в течение которого клетка не может произвести другой потенциал действия. За этим сразу же, до конца фазы 3, следует период относительной рефрактерности, в течение которого требуется более сильный, чем обычно, стимул для создания другого потенциала действия.

Эти два рефрактерных периода вызваны изменениями состояния натриевых и калиевых каналов . Быстрая деполяризация клетки во время фазы 0 приводит к тому, что мембранный потенциал приближается к равновесному потенциалу натрия (то есть мембранному потенциалу, при котором натрий больше не втягивается в клетку или из нее). Когда мембранный потенциал становится более положительным, натриевые каналы закрываются и блокируются, это называется «инактивированным» состоянием. В этом состоянии каналы не могут быть открыты независимо от силы возбуждающего стимула - это вызывает период абсолютной рефрактерности. Относительный рефрактерный период обусловлен утечкой ионов калия, что делает мембранный потенциал более отрицательным (т. Е. Гиперполяризованным), что сбрасывает натриевые каналы; открытие ворот инактивации, но при этом канал остается закрытым. Это означает, что можно инициировать потенциал действия, но требуется более сильный стимул, чем обычно.

Щелевые соединения

Щелевые соединения позволяют передавать потенциал действия от одной клетки к другой (говорят, что они электрически соединяют соседние сердечные клетки ). Они состоят из семейства белков коннексинов, которые образуют поры, через которые могут проходить ионы (включая Na + , Ca 2+ и K + ). Поскольку содержание калия в клетке больше всего, через него проходит в основном калий. Это повышенное содержание калия в соседней клетке вызывает небольшое увеличение мембранного потенциала, активируя натриевые каналы и инициируя потенциал действия в этой клетке. (Кратковременный отток Na + через коннексон на пике деполяризации, вызванный химическим градиентом, вызывает деполяризацию клетки в клетку, а не калий.) Эти соединения позволяют быстро проводить потенциал действия по всему сердцу и несут ответственность за разрешение всех клетки предсердий сокращаются вместе, как и все клетки желудочков. Несогласованное сокращение сердечных мышц является основой аритмии и сердечной недостаточности.

каналы

Рисунок 3: Основные токи во время сердечного желудочкового потенциала действия
Текущий ( I ) α субъединица белка ген α-субъединицы Фаза / роль
Na + I Na Na V 1.5 SCN5A 0
Ca 2+ I Ca (L) Ca V 1,2 CACNA1C 0-2
K + Я to1 К В 4,2 / 4,3 KCND2 / KCND3 1, выемка
K + I Ks К В 7,1 KCNQ1 2,3
K + I Kr K V 11.1 ( hERG ) KCNH2 3
K + I K1 К ир 2,1 / 2,2 / 2,3 KCNJ2 / KCNJ12 / KCNJ4 3,4
Na + , Ca 2+ Я NaCa 3Na + -1Ca 2+ -обменник NCX1 ( SLC8A1 ) ионный гомеостаз
Na + , K + Я NaK 3Na ++ -АТФазы ATP1A ионный гомеостаз
Ca 2+ Я pCa Са 2+ -транспортная АТФаза ATP1B ионный гомеостаз

Ионные каналы - это белки, которые изменяют форму в ответ на различные стимулы, чтобы либо разрешить, либо предотвратить движение определенных ионов через мембрану (они считаются избирательно проницаемыми). Стимулы, которые могут исходить либо извне клетки, либо изнутри клетки, могут включать связывание определенной молекулы с рецептором в канале (также известный как ионные каналы, управляемые лигандом ) или изменение мембранного потенциала вокруг канала, обнаруживается датчиком (также известным как ионные каналы с регулируемым напряжением ) и может открывать или закрывать канал. Пора, образованная ионным каналом, является водной (заполнена водой) и позволяет иону быстро перемещаться через мембрану. Ионные каналы могут быть селективными в отношении конкретных ионов, так что есть Na + , К + , Са 2+ и Cl - конкретные каналы. Они также могут быть специфичными для определенного заряда ионов (т.е. положительного или отрицательного).

Каждый канал закодирован набором инструкций ДНК, которые говорят клетке, как это сделать. Эти инструкции известны как ген . На рисунке 3 показаны важные ионные каналы, участвующие в сердечном потенциале действия, ток (ионы), протекающий по каналам, их основные белковые субъединицы (строительные блоки канала), некоторые из их управляющих генов, которые кодируют их структуру и фазы. которые активны во время сердечного действия. Некоторые из наиболее важных ионных каналов, участвующих в сердечном потенциале, кратко описаны ниже.

Активированные гиперполяризацией каналы, управляемые циклическими нуклеотидами (HCN)

Расположенные в основном в пейсмекерных клетках, эти каналы становятся активными при очень отрицательных мембранных потенциалах и позволяют проходить как Na +, так и K + в клетку (это движение известно как забавный ток I f ). Эти плохо селективные катионные (положительно заряженные ионы) каналы проводят больший ток, поскольку мембранный потенциал становится более отрицательным (гиперполяризованным). Активность этих каналов в клетках SAN вызывает медленную деполяризацию мембранного потенциала, и поэтому считается, что они ответственны за потенциал кардиостимулятора. Симпатические нервы напрямую влияют на эти каналы, что приводит к учащению пульса (см. Ниже).

Быстрый канал Na +

Эти натриевые каналы зависят от напряжения и быстро открываются из-за деполяризации мембраны, которая обычно происходит из соседних клеток через щелевые соединения. Они обеспечивают быстрый поток натрия в клетку, полностью деполяризуя мембрану и инициируя потенциал действия. По мере увеличения мембранного потенциала эти каналы закрываются и блокируются (становятся неактивными). Из-за быстрого притока ионов натрия (крутая фаза 0 в форме волны потенциала действия) активация и инактивация этих каналов происходит почти в одно и то же время. В состоянии инактивации Na + не может пройти (период абсолютной рефрактерности). Однако они начинают восстанавливаться после инактивации, когда мембранный потенциал становится более отрицательным (относительный рефрактерный период).

Калиевые каналы

Два основных типа калиевых каналов в сердечных клетках - это внутренние выпрямители и калиевые каналы, управляемые напряжением.

Выпрямляющиеся внутрь калиевые каналы (K ir) способствуют поступлению K + в клетку. Этот приток калия, однако, больше, когда мембранный потенциал более отрицательный, чем равновесный потенциал для K + (~ -90 мВ). Когда мембранный потенциал становится более положительным (то есть во время стимуляции клетки соседней клеткой), поток калия в клетку через K ir уменьшается. Следовательно, K ir отвечает за поддержание мембранного потенциала покоя и начало фазы деполяризации. Однако по мере того, как мембранный потенциал продолжает становиться более положительным, канал начинает пропускать K + из клетки. Этот исходящий поток ионов калия при более положительных мембранных потенциалах означает, что K ir также может способствовать заключительным стадиям реполяризации.

В напряжения закрытого калиевых каналов (K V ) активируются деполяризации. Токи, создаваемые этими каналами, включают переходный выходной калиевый ток I to1 . Этот ток состоит из двух компонентов. Оба компонента активируются быстро, но I to, быстрое инактивируется быстрее, чем I to, медленное . Эти токи вносят вклад в раннюю фазу реполяризации (фаза 1) потенциала действия.

Другой формой потенциалзависимых калиевых каналов являются калиевые каналы выпрямителя с задержкой. Эти каналы несут калиевые токи, которые отвечают за фазу плато потенциала действия, и названы в зависимости от скорости, с которой они активируются: медленно активируя I Ks , быстро активируя I Kr и сверхбыстро активируя I Kur .

Кальциевые каналы

Внутри сердечной мышцы есть два потенциалозависимых кальциевых канала : кальциевые каналы L-типа («L» - длительные) и кальциевые каналы T-типа («T» - переходные, т. Е. Короткие). Каналы L-типа более распространены и наиболее плотно заселены в мембране t-канальцев желудочковых клеток, тогда как каналы T-типа обнаруживаются в основном в клетках предсердий и кардиостимуляторов , но все же в меньшей степени, чем каналы L-типа.

Эти каналы по-разному реагируют на изменения напряжения на мембране: каналы L-типа активируются более положительными потенциалами мембраны, открываются дольше и остаются открытыми дольше, чем каналы T-типа. Это означает, что каналы Т-типа вносят больший вклад в деполяризацию (фаза 0), тогда как каналы L-типа вносят вклад в плато (фаза 2).

Авторитмичность

Рисунок 4: Система электропроводности сердца.

Электрическая активность, исходящая от синоатриального узла, распространяется через сеть Гиса-Пуркинье, самый быстрый проводящий путь в сердце. Электрический сигнал проходит от синоатриального узла (SAN) , который стимулирует сокращение предсердий , к атриовентрикулярному узлу (AVN), который замедляет проведение потенциала действия, от предсердий к желудочкам . Эта задержка позволяет желудочкам полностью заполниться кровью перед сокращением. Затем сигнал проходит вниз через пучок волокон, называемый пучком Гиса , расположенный между желудочками, а затем к волокнам Пуркинье в нижней части (верхушке) сердца, вызывая сокращение желудочков. Это известно как система электропроводности сердца , см. Рисунок 4.

Помимо SAN, волокна AVN и Пуркинье также обладают активностью водителя ритма и, следовательно, могут спонтанно генерировать потенциал действия. Однако эти клетки обычно не деполяризуются спонтанно просто потому, что производство потенциала действия в SAN происходит быстрее. Это означает, что до того, как волокна AVN или Пуркинье достигнут порогового потенциала для потенциала действия, они деполяризуются встречным импульсом от SAN. Это называется «подавлением перегрузки». Кардиостимуляторная активность этих клеток имеет жизненно важное значение, поскольку это означает, что в случае отказа SAN сердце могло бы продолжать биться, хотя и с меньшей частотой (AVN = 40-60 ударов в минуту, волокна Пуркинье = 20-40 ударов в минуту). минуту). Эти кардиостимуляторы сохранят жизнь пациенту до прибытия бригады скорой помощи.

Примером преждевременного сокращения желудочков является классический синдром атлетического сердца . Продолжительные тренировки спортсменов вызывают сердечную адаптацию, при которой частота SAN в состоянии покоя ниже (иногда около 40 ударов в минуту). Это может привести к атриовентрикулярной блокаде , когда сигнал от SAN нарушается на пути к желудочкам. Это приводит к нескоординированным сокращениям между предсердиями и желудочками без правильной задержки между ними, а в тяжелых случаях может привести к внезапной смерти.

Регулирование вегетативной нервной системы

Скорость производства потенциала действия в клетках водителя ритма зависит, но не контролируется вегетативной нервной системой .

Симпатической нервной системы (нервов доминирующие во тела ответ борьбы или полета ) повышение частоты сердечных сокращений (положительный chronotropy ), за счет уменьшения времени , чтобы произвести потенциал действия в SAN. Нервы спинного мозга высвобождают молекулу, называемую норадреналином , которая связывается с рецепторами мембраны пейсмекерных клеток, называемыми β1-адренорецепторами, и активирует их . Это активирует белок, называемый G s -белком (s для стимуляции). Активация этого G-белка приводит к увеличению уровня цАМФ в клетке (через путь цАМФ ). цАМФ связывается с каналами HCN (см. выше), увеличивая ток и, следовательно, скорость деполяризации во время действия пейсмекерного потенциала. Повышенный цАМФ также увеличивает время открытия кальциевых каналов L-типа, увеличивая ток Ca 2+ через канал, ускоряя фазу 0.

Парасимпатической нервной системы ( нервов доминирующие в то время как тело отдыхает и переваривание) уменьшает частоту сердечных сокращений (отрицательное chronotropy ), за счет увеличения времени , необходимого для получения потенциала действия в SAN. Нерв, называемый блуждающим нервом , который начинается в головном мозге и движется к синусно-предсердному узлу, высвобождает молекулу, называемую ацетилхолином (ACh), которая связывается с рецептором, расположенным вне клетки кардиостимулятора, называемым мускариновым рецептором M2 . Это активирует G i -белок (I для ингибитора), который состоит из 3 субъединиц (α, β и γ), которые при активации отделяются от рецептора. Субъединицы β и γ активируют специальный набор калиевых каналов, увеличивая поток калия из клетки и уменьшая мембранный потенциал, а это означает, что пейсмекерным клеткам требуется больше времени, чтобы достичь своего порогового значения. G i -белок также ингибирует путь цАМФ, тем самым уменьшая симпатические эффекты, вызываемые спинномозговыми нервами.

Смотрите также

использованная литература

Библиография

  • Руди, Йорам (март 2008 г.). «Молекулярные основы реполяризации потенциала сердечной деятельности». Летопись Нью-Йоркской академии наук . 1123 (Контроль и регулирование транспортных явлений в сердечной системе): 113–8. DOI : 10.1196 / анналы.1420.013 . PMID  18375583 .
  • Шервуд, Л. (2008). Физиология человека, от клеток к системам (7-е изд.). Cengage Learning . ISBN 9780495391845.
  • Шервуд, Л. (2012). Физиология человека, от клеток к системам (8-е [пересмотренное] изд.). Cengage Learning . ISBN 9781111577438.
  • Purves, D; Августин, ГДж; Фитцпатрик, Д.; Холл, туалет; и другие. (2008). Неврология (4-е изд.). Сандерленд, Массачусетс: Sinauer Associates. ISBN 9780878936977.
  • Rhoades, R .; Белл, Д.Р., ред. (2009). Медицинская физиология: принципы клинической медицины . Липпинкотт Уильямс и Уилкинс . ISBN 9780781768528.

внешние ссылки