Активность водителя ритма сердца

Активность водителя ритма сердца — это способность определённых кардиальных клеток спонтанно деполяризоваться и инициировать каждое сердцебиение без внешней стимуляции. В синоатриальном узле, доминирующем водителе ритма сердца, мембранный потенциал не остаётся в состоянии покоя, а постепенно нарастает во время диастолы, пока не достигнет порогового значения и не вызовет потенциал действия, устанавливая таким образом собственный ритм сердца.

Definition

Активность водителя ритма сердца (автоматизм) — это внутренняя способность специализированных кардиальных клеток, главным образом клеток синоатриального узла, подвергаться спонтанной медленной диастолической деполяризации, которая доводит мембрану до порогового значения и ритмично инициирует потенциалы действия.

Scope

Данная статья охватывает свойство автоматизма, лежащую в его основе медленную диастолическую деполяризацию, ионные токи, которые, как предполагается, управляют пейсмейкерной активностью, иерархию водителей ритма в сердце и механизмы модуляции частоты. Это физиологический справочник, не касающийся имплантируемых кардиостимуляторов.

Core questions

• Что заставляет клетки водителя ритма спонтанно возбуждаться?
• Что такое медленная диастолическая деполяризация?
• Какие ионные токи управляют активностью водителя ритма?
• Почему синоатриальный узел является доминирующим водителем ритма, и какова иерархия водителей ритма?

Key concepts

• Автоматизм
• Медленная диастолическая (фаза 4) деполяризация
• «Смешной» ток (If)
• Кальциевые часы и локальное высвобождение кальция
• Синоатриальный узел
• Иерархия водителей ритма и латентные водители ритма
• Подавление перегрузкой (overdrive suppression)
• Автономная модуляция частоты

Key theories

Гипотеза «смешного» тока (мембранных часов) в пейсмейкерной активности

Спонтанная диастолическая деполяризация в значительной степени объясняется гиперполяризационно-активируемым «смешным» током, входящим током, активирующимся при реполяризации, который возвращает мембрану к пороговому значению и способствует установлению частоты сердечных сокращений.

Mechanisms

Клетки водителя ритма не имеют стабильного потенциала покоя; вместо этого после каждого потенциала действия мембрана подвергается постепенной деполяризации во время диастолы, пока не достигнет порогового значения и снова не возбудится. Эта медленная деполяризация генерируется комбинацией ионных механизмов. Гиперполяризационно-активируемый «смешной» ток (funny current) обеспечивает входящий ток, который включается по мере реполяризации клетки и возвращает мембрану к пороговому значению. Вольтаж-зависимые кальциевые токи и ритмическое локальное высвобождение кальция из саркоплазматического ретикулума, действующие через натрий-кальциевый обменник, также вносят свой вклад, поэтому современные описания объединяют «мембранные часы» поверхностных ионных каналов с «кальциевыми часами». Поскольку синоатриальный узел деполяризуется быстрее всего, он обычно первым достигает порогового значения и сбрасывает более медленные латентные водители ритма в атриовентрикулярном узле и проводящей системе желудочков до того, как они смогут возбудиться. Это явление известно как подавление перегрузкой (overdrive suppression), которое устанавливает иерархию водителей ритма. Внутренняя частота постоянно модулируется автономной нервной системой, которая регулирует наклон диастолической деполяризации для ускорения или замедления работы сердца.

Clinical relevance

Внутренний автоматизм объясняет, почему сердце бьётся ритмично само по себе и почему более медленные вспомогательные водители ритма могут взять на себя управление, если синоатриальный узел выходит из строя. Данная статья описывает нормальную физиологию водителя ритма и является образовательным материалом, а не основой для индивидуальной диагностики или лечения, и она не рассматривает имплантируемые кардиостимуляторы.

History

Спонтанная диастолическая деполяризация была признана основой сердечного автоматизма в ранних внутриклеточных записях узловых клеток. Открытие и характеристика гиперполяризационно-активируемого «смешного» тока изменили понимание того, как клетки водителя ритма достигают порогового значения, а более поздние работы подчеркнули дополнительную роль внутриклеточного кальциевого цикла, что привело к интегрированным описаниям «мембранных часов» и «кальциевых часов» в современных обзорах.

Debates

Что является основным движущим фактором пейсмейкерной деполяризации: мембранные часы или кальциевые часы?

Одна точка зрения подчёркивает роль ионных каналов поверхностной мембраны, особенно «смешного» тока, как основного движущего фактора диастолической деполяризации, в то время как другая акцентирует внимание на ритмическом внутриклеточном высвобождении кальция, связанном с натрий-кальциевым обменником; современные представления рассматривают эти два механизма как взаимодействующие, а не взаимоисключающие факторы.

Key figures

• Dario DiFrancesco
• Matteo Mangoni
• Joel Nargeot
• Mark Boyett
• Edward Lakatta

Seminal works

• mangoni-nargeot-2008
• difrancesco-2010
• boyett-2000

Frequently asked questions

Почему сердце бьётся само по себе?

Специализированные клетки синоатриального узла спонтанно деполяризуются во время диастолы, пока не достигнут порогового значения и не возбудятся, поэтому сердце генерирует свой собственный ритм без необходимости внешнего электрического стимула.

Что произойдёт, если синоатриальный узел выйдет из строя?

Более медленные латентные водители ритма в атриовентрикулярном узле или проводящей системе желудочков могут взять на себя управление, поскольку они также обладают автоматизмом, хотя и возбуждаются с более низкой внутренней частотой, чем синоатриальный узел.