Potențialul de acțiune și canalele ionice

Potențialul de acțiune cardiac este modificarea tranzitorie a tensiunii membranare care semnalizează activitatea electrică a unei celule cardiace, produsă prin deschiderea și închiderea canalelor ionice selective pentru sodiu, calciu și potasiu. Platoul caracteristic lung al potențialului de acțiune cardiac, determinat de un echilibru între curenți de intrare și de ieșire, distinge celulele cardiace de neuroni și stă la baza perioadei refractare prelungite a inimii.

Definition

Un potențial de acțiune cardiac este o modificare stereotipă și regenerativă a potențialului transmembranar, generată de fluxul ionic dependent de timp și voltaj prin canale selective, care propagă excitația prin țesutul cardiac; canalele ionice sunt proteinele membranare a căror permeabilitate selectivă la ioni specifici produce acești curenți.

Scope

Această intrare acoperă fazele potențialului de acțiune cardiac, curenții ionici principali și canalele care îl modelează, conceptul de refractaritate și modul în care proprietățile potențialului de acțiune diferă între tipurile celulare din inimă. Aceste aspecte sunt tratate ca subiecte fiziologice, nu ca ghid clinic privind aritmiile sau efectele medicamentelor.

Core questions

• Care sunt fazele potențialului de acțiune cardiac?
• Care curenți ionici modelează depolarizarea, platoul și repolarizarea?
• De ce este potențialul de acțiune cardiac mult mai lung decât cel nervos?
• Ce este refractaritatea și de ce este importantă?

Key concepts

• Potențialul de membrană de repaus
• Depolarizarea (faza 0)
• Faza de platou
• Repolarizarea
• Curenții de sodiu, calciu și potasiu
• Canalele ionice cu poartă comandată de voltaj
• Perioadele refractare absolute și relative
• Pragul și răspunsul de tip totul-sau-nimic

Key theories

Teoria ionică (Hodgkin-Huxley) a excitabilității

Potențialul de acțiune este explicat prin modificări ale conductanței membranare la ioni individuali, dependente de voltaj și timp; acest cadru cantitativ, derivat inițial pentru nerv, oferă baza pentru descrierea potențialelor de acțiune cardiace ca sumă a curenților ionici distincți.

Mechanisms

Într-un miocardiocit ventricular funcțional, potențialul de acțiune este împărțit convențional în faze. Depolarizarea rapidă (faza 0) este determinată de un curent mare și rapid de sodiu în sens endocelular, odată ce pragul este atins. O scurtă repolarizare precoce (faza 1) reflectă curentul de potasiu tranzitoriu exocelular. Platoul (faza 2), semn distinctiv al celulelor cardiace, rezultă din echilibrul dintre curentul de calciu de tip L susținut în sens endocelular și curenții de potasiu exocelulari, prelungind potențialul de acțiune. Repolarizarea (faza 3) urmează pe măsură ce curenții de potasiu predomină și curentul de calciu scade, readucând membrana spre potențialul de repaus (faza 4), stabilizat de curentul de potasiu cu redresare internă. Deoarece canalele de sodiu se recuperează din inactivare doar după repolarizare, celula este refractară pe cea mai mare parte a duratei potențialului de acțiune, prevenind reexcitarea prematură și tetanosul; identitățile moleculare și cinetica canalelor subiacente determină repolarizarea și refractaritatea.

Clinical relevance

Forma potențialului de acțiune și canalele care îl produc constituie baza fiziologică pentru înțelegerea anomaliilor de repolarizare și a acțiunilor agenților care modifică curenții ionici. Această intrare descrie electrofiziologia celulară normală și reprezintă material educațional de fond, nu o bază pentru diagnosticul sau tratamentul individual.

History

Fundamentul conceptual l-a constituit descrierea Hodgkin-Huxley a potențialului de acțiune nervos din 1952, care a exprimat excitabilitatea ca o conductanță ionică dependentă de voltaj și timp. Aceste principii au fost ulterior aplicate celulelor cardiace, unde platoul lung și un set mai bogat de curenți ionici au fost caracterizate, iar clonarea moleculară a asociat în final proteinele specifice ale canalelor cu fiecare curent care modelează repolarizarea cardiacă.

Key figures

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

Seminal works

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

Frequently asked questions

De ce are potențialul de acțiune cardiac un platou?

Platoul reflectă un echilibru susținut între curentul de calciu endocelular și curenții de potasiu exocelulari, care prelungesc depolarizarea mult dincolo de un potențial de acțiune nervos și contribuie la perioada refractară lungă a inimii.

Ce rol joacă refractaritatea?

În cursul perioadei refractare, celula nu poate fi reexcitată deoarece canalele de sodiu nu s-au recuperat încă din starea de inactivare, ceea ce previne bătăile premature și contracția tetanică susținută a miocardului.