Akciós potenciál és ioncsatornák

A szívi akciós potenciál a membránfeszültség átmeneti változása, amely egy szívizomszej elektromos aktivitását jelzi; a nátriumra, kalciumra és káliumra szelektív ioncsatornák nyílása és záródása hozza létre. A szívi akciós potenciál jellegzetes hosszú plateauja, amelyet a befelé irányuló és a kifelé irányuló áramok egyensúlya alakít ki, megkülönbözteti a szívizomsejteket az idegsejtektől, és az szív prolongált refraktaritásának alapja.

Definition

A szívi akciós potenciál a transmembrán potenciál sztereotip, regeneratív változása, amelyet szelektív csatornákon áthaladó ionok időbeli és feszültségfüggő áramlása generál, és amely ingerületet vezet át a szívizomzaton; az ioncsatornák olyan membránfehérjék, amelyek ionokra vonatkozó kapuzott permeabilitása hozza létre ezeket az áramokat.

Scope

Ez a bejegyzés a szívi akciós potenciál fázisait, az azt alakító főbb ionáramokat és csatornákat, a refraktaritás fogalmát, valamint az akciós potenciál tulajdonságainak szívszövetenkénti különbségeit tárgyalja. Ezeket fiziológiai témákként kezeli, nem az aritmia vagy a gyógyszeres hatások klinikai útmutatójaként.

Core questions

• Melyek a szívi akciós potenciál fázisai?
• Mely ionáramok alakítják a depolarizációt, a plateaut és a repolarizációt?
• Miért jóval hosszabb a szívi akciós potenciál, mint az idegsejtté?
• Mi a refraktaritás, és miért fontos?

Key concepts

• Nyugalmi membránpotenciál
• Depolarizáció (0. fázis)
• Plateau fázis
• Repolarizáció
• Nátrium-, kalcium- és káliumáramok
• Feszültségfüggő ioncsatornák
• Abszolút és relatív refraktárius periódus
• Küszöb és mindent-vagy-semmit válasz

Key theories

Ionos (Hodgkin–Huxley) ingerlékenységelmélet

Az akciós potenciált az egyes ionokra vonatkozó membránkonduktancia feszültség- és időfüggő változásai magyarázzák; ez az eredetileg idegsejtekre kidolgozott kvantitatív keret adja az alapot a szívi akciós potenciálok elkülönítő ionáramok összegeként való leírásához.

Mechanisms

A dolgozó kamrai myocytában az akciós potenciált hagyományosan fázisokra osztják. A gyors depolarizáció (0. fázis) a küszöb elérésekor beáramló nagy, gyors befelé irányuló nátriumáram következménye. Rövid korai repolarizáció (1. fázis) jelzi az átmeneti kifelé irányuló káliumáramot. A plateau (2. fázis), a szívizom akciós potenciáljának jellegzetes jegye, a fenntartott befelé irányuló L-típusú kalciumáram és a kifelé irányuló káliumáramok egyensúlyából fakad, és megnyújtja az akciós potenciált. A repolarizáció (3. fázis) akkor következik be, amikor a káliumáramok dominanciára tesznek szert és a kalciumáram csökken, visszavezetve a membránt a nyugalmi potenciálhoz (4. fázis), amelyet a befelé irányuló rektifikáló káliumáram stabilizál. Mivel a nátriumcsatornák csak a repolarizáció után állnak helyre az inaktivált állapotból, a sejt az akciós potenciál nagy részében refraktárius, ami megelőzi a korai újraingerlést és a tetanust; az alapjul szolgáló csatornák molekuláris azonossága és kinetikája határozza meg a repolarizációt és a refraktaritást.

Clinical relevance

Az akciós potenciál alakja és az azt létrehozó csatornák képezik a repolarizációs rendellenességek és az ionáramokat módosító szerek hatásainak megértési alapját. Ez a bejegyzés a normális sejtes elektrofiziológiát írja le, és ismeretterjesztő háttéranyag, nem egyéni diagnózis vagy kezelés alapja.

History

Az elméleti alapot a Hodgkin–Huxley-leírás adta az idegsejt akciós potenciáljáról (1952), amely az ingerületet feszültség- és időfüggő ionos konduktanciák formájában fejezte ki. Ezeket az elveket később szívizomsejtekre alkalmazták, ahol a hosszú plateaut és egy gazdagabb ionáram-készletet jellemeztek, a molekuláris klónozás pedig végül meghatározott csatornafehérjéket rendelt az egyes, szívi repolarizációt alakító áramokhoz.

Key figures

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

Seminal works

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

Frequently asked questions

Miért van plateaufázisa a szívi akciós potenciálnak?

A plateau a befelé irányuló kalciumáram és a kifelé irányuló káliumáramok tartós egyensúlyát tükrözi, amely az idegsejt akciós potenciálján jóval túl meghosszabbítja a depolarizációt, és hozzájárul a szív hosszú refraktárius periódusához.

Mit eredményez a refraktaritás?

A refraktárius periódusban a sejt nem gerjeszt újra, mert a nátriumcsatornák még nem álltak helyre az inaktivált állapotból; ez megelőzi a korai ütéseket és a szívizomzat tartós tetanikons összehúzódását.