Kardiale Elektrophysiologie
Die kardiale Elektrophysiologie ist die Lehre von der elektrischen Aktivität des Herzens: wie einzelne Herzzellen elektrische Signale erzeugen und leiten, wie sich diese Signale in geordneter Reihenfolge ausbreiten, um jeden Herzschlag zu koordinieren, und wie die resultierenden Ströme an der Körperoberfläche aufgezeichnet werden können. Sie überbrückt das molekulare Verhalten von Ionenkanälen mit dem Rhythmus auf Organebene, der den Herzzyklus antreibt.
Definition
Die kardiale Elektrophysiologie ist der Zweig der Physiologie, der sich mit der Erzeugung, Leitung und Aufzeichnung elektrischer Signale im Herzen befasst, einschließlich der Ionenströme, die das kardiale Aktionspotenzial formen, der Ausbreitung der Erregung durch spezialisiertes Gewebe und der Kopplung dieser Erregung an die Kontraktion.
Scope
Dieser Bereich führt den Leser durch das elektrische Leben des Herzens, von der ionischen Basis des kardialen Aktionspotenzials über das spezialisierte Reizleitungssystem, die spontane Aktivität von Schrittmacherzellen, die Verbindung zwischen elektrischer Erregung und mechanischer Kontraktion bis hin zur Oberflächenableitung kardialer elektrischer Ereignisse. Es handelt sich um eine Referenz und einen Bildungsüberblick über die Herz-Kreislauf-Physiologie, nicht um eine klinische Leitlinie.
Sub-topics
Core questions
- Wie erzeugen und formen Herzzellen ein Aktionspotenzial?
- Wie breitet sich die elektrische Erregung in einer koordinierten Reihenfolge durch das Herz aus?
- Was lässt Schrittmacherzellen spontan feuern und die Herzfrequenz bestimmen?
- Wie löst ein elektrisches Signal eine mechanische Kontraktion aus?
- Wie spiegeln sich diese elektrischen Ereignisse in einem Oberflächenelektrokardiogramm wider?
Key concepts
- Kardiales Aktionspotenzial
- Ionenkanäle und Ionenströme
- Impulsausbreitung und Leitungsgeschwindigkeit
- Schrittmacher-Automatismus
- Erregungs-Kontraktions-Kopplung
- Refraktärität
- Oberflächenelektrokardiogramm
Key theories
- Ionische (Hodgkin-Huxley) Theorie des Aktionspotenzials
- Aktionspotenziale erregbarer Zellen entstehen durch spannungs- und zeitabhängige Änderungen der Membranpermeabilität für spezifische Ionen; der für Nerven entwickelte quantitative Rahmen bildet die Grundlage für Modelle des kardialen Aktionspotenzials, die aus unterschiedlichen Ionenströmen aufgebaut sind.
Mechanisms
Der Herzschlag beginnt, wenn Schrittmacherzellen im Sinusknoten spontan depolarisieren und die Schwelle erreichen, wodurch ein Aktionspotenzial erzeugt wird. Die Erregung breitet sich dann Zelle-zu-Zelle über Gap Junctions und das spezialisierte Reizleitungssystem in einer geordneten Reihenfolge aus, deren Geschwindigkeit und Sicherheit von Membranströmen und interzellulärer Kopplung abhängen. In Arbeitsmyozyten wird das Aktionspotenzial durch das Zusammenspiel von einwärts gerichteten (Natrium und Kalzium) und auswärts gerichteten (Kalium) Strömen geformt, und die resultierende Depolarisation löst eine Kalziumfreisetzung aus, die die elektrische Erregung mit der mechanischen Kontraktion koppelt. Die summierte elektrische Aktivität all dieser Zellen erzeugt extrazelluläre Ströme, die an der Körperoberfläche als Elektrokardiogramm aufgezeichnet werden können.
Clinical relevance
Das Verständnis der normalen kardialen elektrischen Aktivität liefert den physiologischen Rahmen, vor dessen Hintergrund Arrhythmien, Reizleitungsstörungen und elektrokardiographische Anomalien interpretiert werden. Dieser Bereich beschreibt, wie das elektrische System des Herzens funktioniert und wie es untersucht wird; es handelt sich um einen Bildungshintergrund und nicht um eine Grundlage für individuelle Diagnosen oder Behandlungen.
History
Die moderne kardiale Elektrophysiologie entwickelte sich aus der ionischen Theorie der Erregbarkeit, die 1952 von Hodgkin und Huxley für Nerven formuliert wurde und die quantitative Sprache der spannungs- und zeitabhängigen Ionenströme lieferte. Diese Ideen wurden später auf Herzzellen übertragen, wo unterschiedliche Kanäle gefunden wurden, die das lange Plateau des kardialen Aktionspotenzials formen, und das Feld hat seitdem molekulare, zelluläre und organische Beschreibungen der elektrischen Aktivität integriert.
Key figures
- Alan Hodgkin
- Andrew Huxley
- Denis Noble
- Donald Bers
- Andre Kleber
- Yoram Rudy
Related topics
Seminal works
- hodgkin-huxley-1952
- nerbonne-kass-2005
- kleber-rudy-2004
- bers-2002
Frequently asked questions
- Was ist kardiale Elektrophysiologie?
- Sie ist die Lehre davon, wie das Herz elektrische Signale erzeugt, leitet und durch sie gesteuert wird, wobei das Verhalten von Ionenkanälen in einzelnen Zellen mit dem koordinierten Rhythmus des gesamten Organs verknüpft wird.
- Wie hängt die elektrische Aktivität mit dem Herzschlag zusammen?
- Jeder Herzschlag wird durch einen elektrischen Impuls von Schrittmacherzellen ausgelöst, der sich durch das Reizleitungssystem ausbreitet und eine Kontraktion auslöst; die elektrische Abfolge bestimmt das Timing und die Koordination der mechanischen Pumpe.