Canalele ionice

Canalele ionice se caracterizeaza prin conductanta , ce este echivalentul permeabilitatii .

permeabilitatea - deplasarea prin membrana a unor particule neincarcate electric ;

conductanta - deplasarea prin membrana a unor particule incarcate electric ; apar si fortele electrice .

Canalul ionic mai este caracterizat si prin " porti ale canalului " respectiv = gating . Mecanismul de gating schimba conductanta canalului datorita unor factori : voltaj , liganzi ce interactioneaza prin receptori cu canalele , factori mecanici .

Canalele ionice nu sunt doar niste pori , ci sunt edificii complexe cu subunitati complexe : structura proteinelor ce formeaza subunitatile e data de anumite gene , apoi are loc asamblarea proteinelor , apoi are loc realizarea densitatii respective a proteinelor care formeaza canalul la locul potrivit .

Modificarile de voltaj duc la modificari ale conductantei canalului , iar fluxul ionic din canal , influenteaza voltajul canalului .

Faza 3: = faza de repolarizare rapida finala

in fibra cardiaca , repolarizarea are 2 momente:

inceput de repolarizare in faza 1

repolarizare finala in faza 3

mecanismul de baza al repolarizarii finale este efluxul rapid de K :

prin deschiderea unor canale de K specializate in repolarizare

prin mecanism de gating prin voltaj

prin mecanism de deschidere prin liganzi .

apoi are loc scaderea conductantei K datorat unor mecanisme de inactivare ; conductanta Na creste brusc in faza 0 si scade brusc imediat .

unele canale K prezinta o dinamizare a g K care creste rapid spre sfarsitul platoului .

durata platoului e reglata de comportamentul canalelor de K din miocard ; durata lunga a platoului a fost planificata , este necesara si nu se poate face prin actiunea unui singur canal ; in timpul platoului s-au inchis canalele de Na , dar mai raman activate cateva Þ Na patrunde in cantitati mici si in faza de platou Þ intarzierea repolarizarii .

durata lunga a platoului e influentata de canalele de K , dar si de unele canale de Na .

inactivarea mai multor canale de Na in faza de platou poate fi data de defectiunea acestor canale datorata unor deletii ale genei ce codifica canalele de Na .

la unii bolnavi intervalul Q-T este normal , iar segmentul Q-T este lung ; foarte frecvent mor subit de stop cardiac sau printr-o aritmie cardiaca majora . Aceasta se datoreaza unor defecte genetice ale unor canale de Na care are ca urmare prelungirea platoului .

durata de platou mai poate depinde de canalele de Ca .

faza 3 se datoreaza cresterii conductantei K si aparitiei unui eflux de K Þ negativarea interna si revenirea la potentialul de repaus .

momentul inceperii repolarizarii depinde de canalele K , fiind vorba de un " curent de rectificare " ; curentul de rectificare normal presupune iesirea K din celula , iar cel anormal apare cand g K scade

Faza 4

electric , este identica cu faza 4 dinaintea depolarizarii , fiind diferita din punct de vedere fiziologic , ionic si al starii canalelor ionice

in faza 0 in celula patrunde Na in plus fata de cei existenti

la sfarsitul fazei 3 , celula are mai multi ioni de Na si mai putini de K , iar pompele ionice se activeaza , pompa Na / K este sensibila la concentratii crescute ale K de la suprafata membranei celulare .

in faza 4 toate canalele isi redimensioneaza functiile Þ creste agitatia metabolica si ionica .

membrana este repolarizata , dar nu este la fel de stabila ca la sfarsitul fazei 4 .

aceasta faza este vulnerabila : daca apar stimuli ce realizeaza depolarizarea , se poate declansa un nou raspuns ; cateodata membrana se depolarizeaza singura = fenomen de post depolarizare.

fenomenele de postdepolarizare pot fi precoce → la inceputul fazei 3 , sau tardive → in faza 4 ; ambele fenomene de postdepolarizare sunt aritmogene : strica ritmul inimii, diastola devine scurta , iar sistola este proasta Þ compromiterea functiei cardiace .

declansarea unei aritmii majore de catre o depolarizare se numeste activitate TRIGGER ( activitate declansatoare .

concordanta canalelor ionice din miocard stabilizeaza membrana celulara la sfarsitul fazei 4 ; compromiterea echilibrelor ionice este data de defecte genetice ale canalelor ionice sau de ischemia miocardului ( segment Q-T lung ) . Ca tratament , se administreaza medicamente ce realizeaza deschiderea canalelor de K ce duc la scurtarea platoului .

Excesul de Ca intracelular favorizeaza depolarizari tardive ; digitala determina acumulari de Ca intracelular Þ favorizeaza inotropismul ; excesul de digitala duce la exces de Ca in celula Þ aritmie , iar pe EKG apar extrasistole bigeminate ; digitala creste durata platoului

excesul de K duce la scurtarea platoului ; cardiacii care iau diuretice , trebuie sa ia si K pentru a suplini pierderile datorate diurezei .

canalele de Na se inchid imediat , in timp ce canalele de Ca sunt deschise pe toata durata platoului ; un canal de Na este facut sa se deschida doar pentru a permite un flux de Na suficient de mare pentru a depolariza membrana ; trebuie o mare diferenta de potential pentru ca excitatia sa se poata propaga in vecinatate ; daca canalele de Na ar ramane deschise , in celula ar patrunde Na inutil si daunator ( afecteaza metabolismul si activeaza pompele .

canalele de Ca raman deschise pentru ca aparatul contractil are nevoie de Ca , sistola necesitand o furnizare de Ca

g K este scazuta pentru a mentine faza de platou ( se mentine potentialul la 0 mV pentru a ramane deschise canalele de Ca ); canalele de Ca fiind voltaj dependente , se deschid la un potential de 0 mV

platoul este mecanismul care asigura starea refractara , deci ritmicitatea pompei si garantarea aparitiei diastolei dupa fiecare sistola . Faza refractara depinde de durata de platou si de timpul cat canalele de Na sunt inactivate ; durata mare a inactivarii canalelor de Na asigura stare refractara ; starea refractara asigura ritmicitatea inimii si impiedica aparitia unui tetanos.

Potentialul de actiune ( PA ) depinde de topografia inimii . Durata platoului , si deci a PA , se modifica cu modificarea frecventei cardiace :

creste frecventa cordului → scurtarea PA

scade frecventa → alungirea PA

PA difera foarte mult intre miocardul de lucru si miocardul de comanda . In timpul unui PA platoul are importanta pentru viteza conducerii stimulului .

Conducerea stimulului

- teritoriul activat devine la randul sau o sursa electrica ; sarcina electrica se afunda , ducandu-se in zonele vecine pe care le activeaza ; daca teritoriul vecin este in stare de platou apare subdivizarea ; platoul este necesar pentru echilibrul intre sursa electrica si teritoriul in care se afunda sarcina .

Atriile fiind subtiri , fenomenul de propagare a excitatiei este bidimensional . La ventriculi , fenomenul de propagare este tridimensional , deci platoul este mai mare pentru a asigura o stare refractara crescuta .

PA la fibra de comanda si conducere are anumite particularitati , diferite de fibrele de lucru .

Particularitatile excitabilitatii cardiace

inexcitabilitatea este periodica

fibra cardiaca este refractara pe o perioada lunga de timp : 200-250 msec .

faza refractara este :

1. absoluta - introduce o pauza intre faza 0 si sfarsitul fazei 2 ; nu se poate obtine un raspuns oricat de mare ar fi intensitatea stimulului .

2. relativa - corespunde cu perioada de sfarsit de platou si sfarsit de repolarizare ; nu se obtine raspuns la stimulii prag , ci numai la stimuli cu intensitati mult mai mari

faza refractara efectiva :

este timpul in care miocardul nu raspunde la stimuli , indiferent de intensitatea lui , sau da un raspuns local , nepropagat

faza de hiperexcitabilitate ( faza supranormala ) :

apare la jonctiunea dintre sfarsitul fazei 3 si inceputul fazei 4

stimulii cu intensitatea mai mica decat pragul , pot provoca un raspuns ce se propaga

dureaza 5-10 msec .

- faza de hipoexcitabilitate ( faza subnormala ) :

dureaza cateva msec.

pragul de excitabilitate este putin crescut

activitatea trigger de face prin postdepolarizare ; postdepolarizarile nu sunt raspunsuri la un stimul , ci sunt descarcari spontane ale membranei .

in faza 0 incepe unda Q .

extrasistolele pot fi periculoase sau mai putin periculoase ; extrasistolele precoce apar la sfarsitul undei T , si au risc mare de moarte subita

durata PA variaza in functie de frecventa; aceasta concordanta se realizeaza prin multiple canale de K ; in timpul unei diastole lungi , mecanismul de gating al unor canale de K continua sa inchida canalele ; gradul de inchidere depinde direct proportional cu timpul unei diastole : daca diastola este scurta , inchiderea canalelor nu este foarte puternica si se vor putea deschide mult mai repede .

Deci durata PA este comandata de functionare canalelor de K .

AUTOMATISMUL INIMII . CONDUCTIBILITATEA INIMII

Automatismul ( dromotropismul ) = proprietatea inimii de a se autoexcita ; inima scoasa din corp continua sa bata .

Inima raspunde mecanic la stimuli electrici generati de centrii automatismului , care pot fi :

cu topografie normala = centrii normotropi

ectopici = heterotropi

Centrii normotropi sunt : nodul sinoatrial ( NS ) si nodul atriovntricular ( NAV ) , ce contin celule jonctionale .

Exista un centru de automatism in etajul ventricular ce impune un ritm propriu ventriculilor = ritm idioventricular ; acest centru exista in reteaua Hiss .

Ritmul sinusal in conditii de repaus , in clinostatism este :

mediu - 75 batai / min.

minim - 60 batai / min.

maxim - 90 batai / min.

Ritmul jonctional este de 40 - 50 batai / min. , iar ritmul idioventricular este de 20 - 35 batai / min.

Centrii ectopici : pot fi atriali sau ventriculari .

In etajul atrial si ventricular exista o lege a ierarhiei:

centrul cu descarcari electrice cu frecventele cele mai mari impuse inimii la momentul respectiv este NS ( ritmul impus de el este ritmul sinusal ).

daca frecventa inimii scade la 50 batai / min. , atunci ritmul inimii este preluat de NAV - ritm jonctional = ritm nodal

Exista fenomene de uzurpare a frecventei NS : NS are frecventa de 60 - 68 batai / min. , dar activitatea NAV depaseste activitatea NS ( 70 batai / min. ), iar ritmul impus inimii este cel nodal .

Daca activitatea ritmica atriala nu poate ajunge la ventricule exista sansa ca centrii de automatism Hiss - Purkinje sa descarce impulsuri , iar ritmul impus este cel idioventricular .

In blocul de grad III atriile au ritm sinusal , iar ventriculele au ritm idioventricular , activitatea mecanica a inimii fiind disociata .

In starea de disociere atrio-ventriculara , activitatea mecanica a atriilor este independenta de cea a ventriculelor ca si in blocul de grad III . Cauza disocieri activitatii celor 2 etaje nu este blocul atrio-ventricular , ci faptul ca centrul NAV descarca stimuli electrici cu frecventa apropiata de cea a NS , iar NS descarca stimuli concomitent cu NAV ; astfel , cand impulsul care pleaca de la NS ajunge la NAV , il gaseste pe acesta in perioada refractara , iar stimulul nu poate trece la ventricule . Tratamentul → medicamente ce raresc frecventa NAV .

In NS exista o populatie celulara foarte diferita :

celule P ( pace-maker ) : lasa stimulii sa treaca spre atrii , sunt palid colorate , iar cele din zona centrala difera ca activitate de cele din zona periferica .

celule T ( tranzitionale )

celule Purkinje

celule atriale

Prin modul de conectare a celulelor , stimulul nu poate fi transferat direct de pe celulele P pe cele atriale sau pe cele Purkinje . Stimulul electric generat de celulele P este transmis celulelor T si apoi de pe celulele T pe celulele atriale sau pe celulele Purkinje . Sensul invers al stimulului este interzis prin blocul de intrare .

In geneza automatismului , cel mai important rol il au canalele ionice . In celulele P , faza 4 nu e stabila , PA avand o curba lent ascendenta → depolarizare lenta diastolica . Cand se atinge pragul , declanseaza PA fara platouri .

Potentialul diastolic cel mai negativ = -55 mV , nu de -90 mV .

O ipoteza sustine ca in celulele P , canalele de Na nu se inactiveaza pe perioada lunga de timp si se activeaza progresiv in diastola . Scaderea conductantei K in timpul diastolei duce la repolarizarea membranei . S-a demonstrat ca adaosul de tetraclorura de carbon ( deschide canalele de K ) in baia cu celule P determina o rarire foarte mare a descarcarilor pana la suprimarea automatismului . Adaosul de ioni de bariu ( ce inchid canalele ionice de K ) , duce la aparitia automatismului intr-o celula neautomata .

In celulele P sinusale , depolarizarea lenta diastolica este data de cresterea lenta a curentilor pozitivi de intrare , fie prin intrari de sarcini pozitive ( Na , Ca ) , fie prin curentii de iesire de K .

La pragul critic , PA este dat de cresterea conductantei pe canalele de Ca.

Automatismul este bazat pe canalele de Ca ( curentii de K de iesire din celula sunt depasiti de curentii de intrare de Ca si Na ) .

Celulele P sunt foarte mici si au potential de repaus si de actiune de amplitudine mica Þ propagarea stimulului prin NS este foarte lenta .

Intre celulele P are loc un fenomen de sincronizare mutuala - intr-un anumit interval de timp se naste o sursa de excitatie suficient de puternica . Aceasta sincronizare este data de jonctiunea GAP .

Excitabilitatea reprezinta functia batmotropa , ritmicitatea reprezinta functia cronotropa , iar conductibilitatea - functia dromotropa .

In timpul diastolei , cuspidele valvulare plutesc in torentul sanguin atrioventricular fara a opune vreo rezistenta deplasarii sanguine din As in Vs .

La nivelul auriculelor exista un al 3-lea tip de celule cardiace , cu continut bogat in granule secretoare .

Cresterea presiunii din atrii se exercita nu numai in sens anterograd , spre ventricule , ci si in sens retrograd spre venele aferente , si reprezinta un obstacol ce se opune curgerii libere a sangelui din vene in atrii . Afluxul venos se reduce si sangele se acumuleaza in venele mari , fapt ce determina distensia acestora .

In timpul sistolei atriale , valvulele atrio-ventriculare sunt deschise , dar cupele lor nu sunt impinse total spre peretele ventricular , ci plutesc intr-o pozitie intermediara . Aceasta pozitie este rezultatul echilibrului ce se stabileste intre presiunea exercitata de

fluxul de sange ce vine din atrii , si presiunea exercitata pe faza ventriculara de vartejurile care, reflectate de peretele ventricular tind sa inchida valvulele .

Opozitia presistolica a valvelor nu e completa , perfectandu-se abia in momentul sistolei ventriculare .