Основы электрофизиологии
Ритмическое сокращение сердца обеспечивается последовательным прохождением электрического импульса по проводящей системе. Признаком электрической стимуляции является потенциал возбуждения, который образуется за счет ионных токов через специальные канальцы сарколеммы. Для того чтобы понять, как электрические импульсы приводят к сокращению сердца, проанализируем процесс клеточной деполяризации и реполяризации. Эти материалы послужат важным фундаментом для глав по электрокардиографии (глава 4) и аритмиям сердца (главы 11 и 12).
Сердечные клетки, ответственные за электрическое возбуждение, разделены на 3 типа в соответствии с электрофизиологическими свойствами, изученными благодаря внутриклеточному введению микроэлектродов и методу patch-clamp:
Клетки пейсмекера — водителя ритма (например, в СА-узле и в АВ-узле).
Специализированная быстро проводящая ткань (например, волокна Пуркйнье).
Мышечные клетки желудочков и предсердий.
Сарколемма сердечных клеток каждого типа представлена бислоем фосфолипидов, который в основном непроницаем для ионов. В мембранах клеток есть участки, состоящие из специализированных белков, которые служат ионными каналами, активными и пассивными переносчиками (рис. 1.10). Эти переносчики помогают поддерживать градиенты концентрации ионов и разность потенциалов между внутренней средой и наружной поверхностью клеток. В норме концентрация ионов натрия (Na+) и кальция (Са"1"1") гораздо больше снаружи клетки, а концентрация ионов калия (К+) гораздо больше внутри клетки.
Рис. 1.10. Ионные каналы, со-переносчики и активные переносчики миоцита. А. Проникновение натрия через быстрые натриевые каналы приводит к быстрому возбуждению (фаза 0) потенциала действия (ПД) в клетках (кроме пейсмекеров). Б. Кальций проникает в клетки Пуркйнье и мышечные клетки через медленные кальциевые каналы во время фазы 2 ПД, именно эти каналы ответственны за деполяризацию пейсмекерных клеток. В. Калий выходит через калиевые каналы, приводя к реполяризации клетки во время фазы 3 ПД, открытие калиевых каналов помогает клеткам (кроме пейсмекеров) достичь потенциала покоя (фаза 4). Г. Натрий/кальциевый обмен помогает достичь низкой концентрации кальция внутри клетки. Д. Благодаря натрий/калиевому АТФ-азному насосу достигаются градиенты концентраций для этих ионов. Е, Ж. Активные кальциевые насосы помогают удалять кальций из внеклеточной среды и саркоплазматического ретикулума
Читать далее: Ионные каналы