Влияние на патологични състояния на сърдечни клетки потенциали - сърдечна аритмия (1)

Влияние на патологични състояния в покой потенциал и потенциала на действие на сърдечните клетки

Сърдечни ритъмни нарушения и нарушения на могат да произтичат от промени в електрическите свойства на сърдечни влакна в болестта на миокарда. За изясняване на характеристиките на тези промени напоследък редица проучвания. За запис на електрическата активност на миокарда клетъчни препарати, получени при пациенти и експериментални животни се използват стъклени микроелектроди. Резултатите от тези изследвания често се корелират с данните, получени при изследването на нормалната тъкан инфаркт, поставени в модифицирана извънклетъчната среда, за да се симулират условията, съществуващи в някои болести на сърцето.

потенциала на покой

В много заболявания на сърцето, причинявайки аритмия, има тенденция да мембраната деполяризация на сърдечните клетки. По време на писане на тази глава мембранни потенциали бяха записани в клетъчни препарати предсърдни получен в ревматични и вродени заболявания [51] и кардиомиопатия [52], както и в клетки на вентрикуларна миокарда и Purkinje влакна, изолирани от засегнати от исхемия и инфаркт области арест [53 -56]. Във всички случаи, потенциала на покой на мембраната е по-малко от отрицателната в клетките на подобни сайтове здраво сърце (фиг. 3.10).
Причините за намаляване на потенциала за почивка във всеки един от тези случаи не са добре изяснени, въпреки че е ясно, че на определен принос може да допринесе за няколко фактора. Когато се счита най-добре да се използва наименованията на уравнението Goldman, Hodgkin и Katz, които са показани по-рано, за да се определи сравнително точно потенциалът покой в ​​Purkinje влакна при различни концентрации на извънклетъчни калиеви йони:

Ако като типичните стойности йонни концентрации и пропускливост отношения в това уравнение приемат [К +] 0 = 4 тМ, [К +] аз = 150 тМ, [Na +] 0 = 150 тМ, [Na +] I = 10 тМ и PNA / п.к. = 1/100, че е възможно да се покаже, че при липсата на значителни промени в температурата, има 4 различни начини да се правят на потенциала за почивка (Вр) по-малко отрицателни. Те са: 1) да се увеличи извънклетъчна концентрация на калиеви йони - [К"+] 0- 2) намаляване на вътреклетъчната концентрация kaliya- йон [К +] аз :: съотношение PNA / п.к. да увеличавате или (3) чрез повишаване на мембранната пропускливост на натриеви йони - ПНК, или (4) чрез намаляване на пропускливостта на калиеви йони - РК , Всеки от тези промени може да доведе до намаляване на потенциала на покой, но в увредените клетки могат едновременно да наблюдава няколко от тези промени. Например, всяко патологично състояние, което води до отслабване на активността на натриев помпа трябва да се разглежда като фактор, допринасящ за клетъчна деполяризация повреден поради вероятно като увеличаване на [К +] 0 и намаляване [К +] г. Нормално загуба на клетки и натрупване на К + Na +, придружаваща електрическа активност (и наблюдава в по-малка степен, дори самостоятелно) не са, следователно, legkoustranimymi (както обикновено) от натриев помпа. С други думи, има непрекъсната пълна загуба на К + от клетки (клетъчна К + ефективно заменя с Na +) и следователно [К +] и постепенно намалява. Тъй като дифузията на йони от извънклетъчното пространство е ограничено до известна степен, и следователно забавя, има натрупване на калиеви йони загуби клетки, което води до увеличаване на [К +] 0. Както е отбелязано по-горе, и намаляване на [К +] I, и увеличаването на [К +] 0 може да допринесе остатъчен потенциал на мембрана промяна.

Фиг. 3.10. Промените в потенциала на действие записани в Purkinje влакна в инфаркт в сърцето на кучето.
Долната част на всяка пътечка (записана при по-висока почистване) показва диференциално нарастване на потенциала на действие, което се предхожда от сигнал калибриране се различава при скорост деполяризация на 200 V / c- калибриране импулс диференциатор е с правоъгълна форма. От лявата фрагмент (контрола) - акционни потенциали записани от Purkinje влакна извън инфарктната zony- имаха нормална диастоличното максимум (или потенциален покой) и бързо нарастване. Sprava- потенциали на действие, записани при три различни Purkinje влакна на ендокарда повърхността на инфарктната област. Имайте предвид, че максималната диастолното потенциал, потенциала на действие амплитудата и степента на нарастване (Vmax) в района на миокарда са по-ниски, отколкото в контролната. Инхибирането на потенциала на покой и потенциала на действие е особено изразен средния фрагмент [53].

Точно както промяната [К +] 0 и [К +] и може едновременно да допринесе за намаляване на потенциала на покой променя PNA и РК, което прави по-нататъшно участие на деполяризация на мембраната е вероятно да се случи едновременно. Например, да предположим, че определен патологично състояние, свързано с повишени загуби натриеви йони през клетъчната мембрана (с други думи, PNA увеличава). В този случай, съотношението ще се увеличи и РНК п.к. (както следва от горното уравнение) потенциал покой се намалява. Тъй като тази деполяризация може да се появи без никакви значителни промени в [К +] 0 и [К +] I, K + равновесие потенциал не се променя. Въпреки това, навън движеща сила за K +, което е равно на Vm-ЕК вече ще наднормено тегло и (в резултат на вътрешно ректификация) K + проводимост, а оттам и на коефициента на пропускливост за К + (ПК), ще бъде по-малко от нормалното. Постоянен мембрана деполяризация в тези условия е наистина свързан с увеличението на съотношението PNA-ПК, обаче, тази промяна допринася не само за увеличаване, но също така да намали PNA PK.
От друга страна, ако за някои сърдечно заболяване води до специфично намаление в РК (например, поради промени в химическия състав на мембраната, свързани с нарушена обмяна на веществата на мазнини и протеини), съотношението PNA-ПК ще се увеличи и деполяризация случи, въпреки промените в липса PNA. Трябва да се подчертае, че тези конкретни промени п.к. все още не е идентифициран в засегнатите сърдечни клетки, въпреки че подобен ефект може да бъде изкуствено предизвикана в миокардни тъкани, изолирани чрез добавяне на перфузия разтвор на цезиев няколко милимоларен [57]. Без съмнение, устойчиво нарастване загуба Na + през клетъчната мембрана в края ще доведе до промяна в разпределението на катионите от повърхността на мембраната, ако натриев помпата не е имал способността да устои увеличаване потоци Na + и К +. В отговор на относителното увеличение на пропускливост на натриев първоначална деполяризация настъпва (както е описано по-горе), но след това постепенно ще се развива повторно деполяризация, отразявайки намаляване на вътреклетъчната концентрация на К +. Това се дължи на освобождаването на К + от клетката като той преминава в Na +, за да се запази обем електронеутралност клетка. Въпреки факта, че пропускливостта на мембраната на хлорни йони в сърдечните клетки обикновено е доста ниско, някои количество от хлорни йони може да протече в клетките заедно с Na + и вода, при което клетката малко набъбва, което следователно води до допълнително намаляване на [К +] аз .. От натриев помпа активност се определя основно от нивото на [Na +] и с увеличаване на последната в такива клетки, увеличава изтичането. Въпреки това, ако пасивен поток на Na и К активност помпа голяма или по някакъв начин отслабва, след това, въпреки активиране на помпата вътреклетъчни натриеви йони, има значителни промени в нивото на [Na +] и и [К +] и.

Нула фаза деполяризация

За повечето изследвани болестни състояния, характеризиращи се с устойчив растеж при понижено действие потенциал амплитуда (фаза 0) в Purkinje влакна или в клетки, работещи атриална или вентрикуларна миокарда [51-56, 58]. Тези промени, очевидно се дължи до голяма степен" намаляване мембранен потенциал на засегнатите клетки, въпреки че подобни промени могат да бъдат резултат от аномалии на специфични заболявания в предходните механизми проводникова в отсъствието на всякакви промени в покой потенциал. Ние все още не разполага с достатъчно информация по отношение на първичното заболяване специфично влияние върху механизмите за проводимост преди появата навътре поток причинява увеличаване на потенциала на действие.
Преди описано механизми бързото инактивиране натриев проводимост при продължително мембрана деполяризация (след повишаване на потенциала на действие) и също така отбеляза необходимостта да се намали нивото на мембрана реполяризация дълбоко отрицателен потенциал (т. Е. реполяризация на потенциала на действие), за да се елиминира напълно това инактивиране. Ако мембраната repolyarizuetsya не напълно, частично елиминира инактивирането на тези условия. По този начин, след пълното активиране на натриев проводимостта е достатъчно ниво хиперполяризация до около -100 тУ да се елиминира напълно инактивирането и върнат всички капацитета на натриев канал за реактивиране на следващото деполяризиращ stimule- през удължена реполяризация същото до ниво от -60 до -70 мВ, около 50 % натриеви канали са инактивирани и следователно недостъпни за реактивиране на следващото деполяризиращ стимул. В потенциал от -50 мВ, почти всички натриеви канали са инактивирани и недостъпни за незабавно реактивиране (вж. Фиг. 3.3).
По този начин, сърдечни клетки, деполяризирани поради заболяване, само част от бързо натриев канал на разположение за входящия ток. В този случай, общият входен ток по време на фаза 0 на потенциала на действие намалява и следователно уби честота и амплитуда намалява (вж. Фиг. 3.10). Такива потенциали на действие, растежа на което е зависимо от входен ток, преминаващ през частично инактивирани натриевите канали понякога се нарича "депресия бързо отговори" [16], за разлика от "бавен отговор", който също има бавно се покачва, но зависи от входен ток, преминаващ през съвсем различно, фармаколози чески различни мембранни канали (см. по-горе). Поради степента на бавен растеж и ниска амплитуда разпространение потискан бърз отговор значително намален. Например, скоростта на потенциала на действие на влакна на Purkinje може да намали 2-4 м / с по-малко от 0.5 m / и поради стационарно състояние инактивиране на натриевия канал поради деполяризация на мембраната. Допълнителна деполяризация и инактивиране на натриевите канали може да доведе до пълно nonexcitability клетки, така че най-вероятно развитие на блока. Но въпреки че бързо проводимостта на натриевия канал може да бъде напълно инактивиран при около -50 Mv, бавни входящи настоящите канали (Na + / Са2 + -kanaly) са достъпни за активиране на потенциал под това ниво [20, 21]. Следователно, при тези условия силна деполяризиращ стимули могат да причинят бавно входящ ток. Способността на този малък обикновено бавно входящ ток да предизвика регенеративен деполяризация характеристика на бавно посадъчен потенциал на действие зависи от относителната величината на К + мембрана проводимост. Както вече бе отбелязано в обсъждането на потенциала на покой, деполяризацията на мембраната поради, например, известно увеличение на пропускливост на Na +, допринася за намаляване на проводимостта на К +, което е свързано с присъствието на навътре ректификация. При тези условия, бавно входен ток може да бъде достатъчно, за да започне бавно потенциал на действие отговор (вж. Фиг. 3.3). От друга страна, мембранна деполяризация, която е следствие от увеличаване на [К +] 0, е свързана с повишена калиев проводимост, така че в този случай най-малки бавно входен ток може да предизвика само малка деполяризация. Въпреки това, ако бавно входен ток се увеличава, например, в присъствието на катехоламини, бавно потенциал на действие могат да се индуцират в условията на висока [К +] 0 [59]. Поради бавното скорост на нарастване на бавните потенциали на действие е много ниска. По този начин, в резултат на тежки мембрана деполяризация размножаване скорост потенциали на действие на Purkinje влакна могат да намалява до по-малко от 0.1 m / и [20].
Ако фаза 0 деполяризация забавя до критично ниво, може да има еднопосочен поток от [1]. Предсърдно на греди или камерни влакна, и по-Purkinje влакна стимулирани с един или другия край за започване на нормалната потенциала на действие, пулса се провежда с приблизително еднаква скорост в двете посоки по продължение на гредата. Когато критично ниво на потискане на скоростта на нарастване на потенциалния стопанството действие в една посока може да изчезне, но ще бъде бавно в другата посока (фиг. 3.11). ниво на критичната потискане в различни области на сърцето варира и зависи отчасти от геометрията на сърдечна Синцитиумът. Освен това потискане на увеличаване и намаляване на амплитудата на евентуални действия, обикновено води до запушване на двете посоки. Бавно стопанство или еднопосочен поток може да бъде в снопове от влакна, в които има или депресия бърз отговор или бавно потенциал на действие.

Фиг. 3.11. Еднопосочен проводимост блок в сноп влакна на Purkinje от куче.
На най-горния ред маркирани с часовите интервали от 100 милисекунди. Три криви разположени под - регистрация на потенциала на действие в три различни клетки по къса Purkinje влакна. Потенциали на действие на горната крива записани при проксималния край на гредата в средата - централната част на гредата и на дъното - с дистален край на гредата. Клетките лъч център сегмент бяха деполяризирани чрез перфузия разтвор с високо съдържание на [Да `^] потенциали на действие и следователно тук имат ниска амплитуда и бавен растеж. Фрагмент A: запис, когато отдалечения край на стимулация лъч. Инерцията се записва в първата клетка на дисталния край на гредата (долната крива), след това преминава през централната сегмент (средната крива) и накрая късите възбужда клетки (горната крива). Фрагмент Б: запис, когато най-близкия край на стимулация лъч. Клетка, която активност регистрирана на горната крива е възбуден, защото е близо до мястото на стимулация, но е блокиран в държи натиснат централна отсечка (средната крива) и следователно активирането на дисталния край на влакно (долната крива) не се среща [1].

Тъй като намаляването на мембранния потенциал в засегнатите райони на сърцето е малко вероятно да се случи в точно същото, тежестта на инактивирането на натриевите канали може да бъде различен - от малки (импулсите се извършват бързо в бързо потенциали на действие) и умерено (импулси се провеждат сравнително бавно като потиснатите бързи отговори), за да завършите (импулси, ако възникнат такива, се разпространяват много бавно като бавни потенциали на действие).