एक्शन पोटेंशियल और आयन चैनल

कार्डियक एक्शन पोटेंशियल झिल्ली वोल्टेज में क्षणिक परिवर्तन है जो हृदय कोशिका की विद्युत गतिविधि का संकेत देता है, जो सोडियम, कैल्शियम और पोटेशियम के लिए चयनात्मक आयन चैनलों के खुलने और बंद होने से उत्पन्न होता है। कार्डियक एक्शन पोटेंशियल का विशिष्ट लंबा पठार, जो आंतरिक और बाहरी धाराओं के संतुलन द्वारा निर्धारित होता है, हृदय कोशिकाओं को तंत्रिका से अलग करता है और हृदय की लंबी दुर्दम्यता का आधार बनता है।

Definition

एक कार्डियक एक्शन पोटेंशियल ट्रांसमेम्ब्रेन पोटेंशियल में एक रूढ़िबद्ध, पुनर्योजी परिवर्तन है, जो चयनात्मक चैनलों के माध्यम से आयनों के समय- और वोल्टेज-निर्भर प्रवाह द्वारा उत्पन्न होता है, जो हृदय ऊतक के माध्यम से उत्तेजना को फैलाता है; आयन चैनल झिल्ली प्रोटीन होते हैं जिनकी विशिष्ट आयनों के प्रति गेटेड पारगम्यता इन धाराओं को उत्पन्न करती है।

Scope

यह प्रविष्टि कार्डियक एक्शन पोटेंशियल के चरणों, इसे आकार देने वाली प्रमुख आयनिक धाराओं और चैनलों, दुर्दम्यता की अवधारणा, और हृदय में कोशिका प्रकारों के बीच एक्शन-पोटेंशियल गुण कैसे भिन्न होते हैं, को शामिल करती है। यह इन्हें शारीरिक विषयों के रूप में मानता है, न कि अतालता या दवा प्रभावों पर नैदानिक मार्गदर्शन के रूप में।

Core questions

• कार्डियक एक्शन पोटेंशियल के चरण क्या हैं?
• कौन सी आयनिक धाराएं विध्रुवण, पठार और पुनरुध्रुवण को आकार देती हैं?
• कार्डियक एक्शन पोटेंशियल तंत्रिका एक्शन पोटेंशियल से इतना लंबा क्यों होता है?
• दुर्दम्यता क्या है और यह क्यों मायने रखती है?

Key concepts

• विश्राम झिल्ली क्षमता
• विध्रुवण (चरण 0)
• पठार चरण
• पुनरुध्रुवण
• सोडियम, कैल्शियम और पोटेशियम धाराएं
• वोल्टेज-गेटेड आयन चैनल
• पूर्ण और सापेक्ष दुर्दम्य अवधि
• थ्रेशोल्ड और ऑल-ऑर-नथिंग प्रतिक्रिया

Key theories

उत्तेजना का आयनिक (होडकिन-हक्सले) सिद्धांत

एक्शन पोटेंशियल को व्यक्तिगत आयनों के लिए झिल्ली चालकता में वोल्टेज- और समय-निर्भर परिवर्तनों द्वारा समझाया गया है; यह मात्रात्मक ढांचा, मूल रूप से तंत्रिका के लिए व्युत्पन्न, कार्डियक एक्शन पोटेंशियल को अलग-अलग आयनिक धाराओं के योग के रूप में वर्णित करने का आधार प्रदान करता है।

Mechanisms

एक कार्यशील वेंट्रिकुलर मायोसाइट में एक्शन पोटेंशियल को पारंपरिक रूप से चरणों में विभाजित किया जाता है। तीव्र विध्रुवण (चरण 0) एक बड़े, तेज आंतरिक सोडियम प्रवाह द्वारा संचालित होता है जब एक बार थ्रेशोल्ड पहुँच जाता है। एक संक्षिप्त प्रारंभिक पुनरुध्रुवण (चरण 1) क्षणिक बाहरी पोटेशियम प्रवाह को दर्शाता है। पठार (चरण 2), हृदय कोशिकाओं की एक पहचान, निरंतर आंतरिक एल-प्रकार कैल्शियम प्रवाह और बाहरी पोटेशियम प्रवाह के बीच संतुलन का परिणाम है, जो एक्शन पोटेंशियल को लंबा करता है। पुनरुध्रुवण (चरण 3) तब होता है जब पोटेशियम प्रवाह प्रबल होता है और कैल्शियम प्रवाह घटता है, जिससे झिल्ली अपनी आराम क्षमता (चरण 4) की ओर लौट आती है, जिसे आंतरिक-रेक्टिफायर पोटेशियम प्रवाह द्वारा स्थिर किया जाता है। क्योंकि सोडियम चैनल केवल पुनरुध्रुवण के बाद निष्क्रियता से उबरते हैं, कोशिका अधिकांश एक्शन पोटेंशियल के लिए दुर्दम्य होती है, जो समय से पहले पुनरुत्तेजना और टेटनस को रोकती है; अंतर्निहित चैनलों की आणविक पहचान और गतिज पुनरुध्रुवण और दुर्दम्यता को निर्धारित करती है।

Clinical relevance

एक्शन-पोटेंशियल का आकार और इसे उत्पन्न करने वाले चैनल पुनरुध्रुवण असामान्यताओं और आयनिक धाराओं को संशोधित करने वाले एजेंटों की क्रियाओं को समझने के लिए शारीरिक आधार बनाते हैं। यह प्रविष्टि सामान्य सेलुलर इलेक्ट्रोफिजियोलॉजी का वर्णन करती है और शैक्षिक पृष्ठभूमि है, न कि व्यक्तिगत निदान या उपचार का आधार।

History

वैचारिक आधार 1952 में तंत्रिका एक्शन पोटेंशियल का होडकिन-हक्सले विवरण था, जिसने उत्तेजना को वोल्टेज- और समय-निर्भर आयनिक चालकता के रूप में व्यक्त किया था। इन सिद्धांतों को बाद में हृदय कोशिकाओं पर लागू किया गया, जहां लंबे पठार और आयनिक धाराओं के एक समृद्ध सेट को चित्रित किया गया, और आणविक क्लोनिंग ने अंततः विशिष्ट चैनल प्रोटीन को हृदय पुनरुध्रुवण को आकार देने वाली प्रत्येक धारा से जोड़ा।

Key figures

• Alan Hodgkin
• Andrew Huxley
• Jeanne Nerbonne
• Robert Kass
• Denis Noble

Seminal works

• hodgkin-huxley-1952
• nerbonne-kass-2005

Frequently asked questions

कार्डियक एक्शन पोटेंशियल में पठार क्यों होता है?

पठार आंतरिक कैल्शियम प्रवाह और बाहरी पोटेशियम प्रवाह के बीच एक निरंतर संतुलन को दर्शाता है, जो विध्रुवण को तंत्रिका एक्शन पोटेंशियल से कहीं अधिक लंबा करता है और हृदय की लंबी दुर्दम्य अवधि में योगदान देता है।

दुर्दम्यता क्या करती है?

दुर्दम्य अवधि के दौरान कोशिका को फिर से उत्तेजित नहीं किया जा सकता है क्योंकि सोडियम चैनल अभी तक निष्क्रियता से उबर नहीं पाए हैं, जो समय से पहले धड़कन और हृदय की मांसपेशियों के निरंतर टेटेनिक संकुचन को रोकता है।