Fizjologia – układ krwionośny

1. Potencjał czynnościowy kardiomiocytów (komórki robocze mięśnia sercowego):

• Reagują one na działanie stosownego bodźca stanem pobudzenia, w którym następują zmiany przepuszczalności i przewodności błony komórkowej dla jonów oraz pojawia się przepływ prądów jonowych, prowadzący do zmiany potencjału błonowego – potencjał czynnościowy;

• Czas trwania – ok. 300 ms;

• Składa się z 4 następujących po sobie faz;

• Fazy potencjału czynnościowego kardiomiocytu i towarzyszące zmiany przewodności jonowej:

FAZA	ZMIANY
0	Bodziec z SA. Lokalna depolaryzacja z -90mV do -60mV, wzrost dokomórkowego prądu jonowego Na^+. Lokalne otwarcie bramkowanych depolaryzacją szybkich kanałów Na^+. Gdy depolaryzacja osiągnie -40mV, zamykają się kanały potasowe. Lawinowy dokomórkowy wpływ jonów Na^+ i otwarcie wszystkich kanałów dla jonów sodowych, czyli pełna aktywacja sodowa. Rewersja potencjału błonowego z nadstrzałem do +25mV.
1	Inaktywacja sodowa i przejściowy wzrost przewodności dla jonów Cl^- , wstępna repolaryzacja z +25mV do 0mV. Aktywacja kanałów wapniowych i dokomórkowy prąd jonowy Ca^2+.
2	Dokomórkowy prąd jonowy z Ca^2+ z zewnątrz i równowaga z odkmórkowym słabym prądem K^+. Wzrost stężeńCa^2+ w sarkoplazmie z powodu utrzymującego się prądu dokomórkowego Ca^2+ i uwalniania Ca^2+ z siateczki sarkoplazmatycznej pod wpływem Ca^2+pochodzenia zewnętrznego. Stopniowy wzrost aktywności kanałów dla K^+ i powrót przewodności dla K^+ do wartości spoczynkowej.
3	Coraz silniejsza aktywacja kanałów dla K^+, dokomórkowy wypływ jonów K^+. Dokomórkowy prąd Ca^2+ staje się coraz słabszy, gdy tymczasem wzrasta dokomórkowy wypływ K^+ (proces regeneracji). Wpompowywanie Ca^2+ do siateczki sarkoplazmatycznej, wyrzucanie ich na zewnątrz z udziałem pompy Ca^2+ i wymiennika Ca^2+/Na^+. Repolaryzacja. Gdy potencjał błonowy spadnie do -50mV, odblokowane zostają kanały Na^+.
4	Aktywacja pompy Na^+ - K^+ i wyrzucanie Na^+ na zewnątrz wciągnięciem K^+ do sarkoplazmy. Przywrócenie prawidłowej dystrybucji stężeń jonowych po obu stronach sarkoplazmy.

1. Potencjały czynnościowe komórek tkanki bodźcoprzewodzącej:

• Wynosi ok. -60mV;

• Jest wynikiem dokomórkowego prądu jonów Ca²⁺ spowodowanego otwieraniem wolnych, długoterminowych kanałów wapniowych;

• W fazie 4 występuje powolna spoczynkowa depolaryzacja (potencjał rozrusznikowy, przedpotencjał) uwarunkowanej otwieraniem przejściowych kanałów dla Ca²⁺;

• Potencjały czynnościowe w komórkach węzła SA pojawiają się spontanicznie z częstością 60 – 100/min;

• Komórki AV też wykazują potencjał rozrusznikowy, ale mają niższą częstość potencjałów (40/min);

• Najwyższą częstością generowania impulsów charakteryzuje się węzeł SA – ma dominującą rolę w narzucaniu rytmu całemu układowi przewodzącemu serca;

• Pozostałe elementy układu przewodzącego (o wolniejszej aktywności rozrusznikowej) włączają się, gdy aktywność SA ustaje – dlatego nazywają się późniejszymi rozrusznikami;

• Cechują się one mniejszym dłuższym potencjałem spoczynkowym i powolną spoczynkową depolaryzacją;

• Depolaryzacja rozpoczyna się w fazie 4 i osiąga samoistnie wartość potencjału progowego, przy którym rozpoczyna się potencjał czynnościowy;

• Komórki tkanki bodźcoprzewodzącej mają zdolność do samoistnego i rytmicznego pobudzania się – tworzą rozrusznik całego mięśnia sercowego;

• Mechanizm potencjału czynnościowego rozruszników serca wiąże się z powoli wzrastającym dokomórkowym prądem jonów Ca²⁺;

• Faza repolaryzacji to wynik szybkiego dokomórkowego prądu jonów K⁺, spowodowanego wzrostem przepuszczalności i przewodności dla jonów K⁺;

• Gdy dokomórkowy prąd jonów K⁺ ustaje, wzrasta przepuszczalność dla jonów Ca²⁺ i rozpoczyna się na nowo cały cykl generowania spoczynkowej depolaryzacji potencjału czynnościowego w komórkach SA lub AV;

• Pod wpływem stymulacji nerwów błędnych i cholinergicznego pobudzania węzła SA zachodzi, z udziałem acetylocholiny Hiperpolaryzacja błonowa komórek SA i wolniejsze narastanie powolnej spoczynkowej depolaryzacji;

• Jest to efekt wzrostu przepuszczalności i przewodnictwa dla jonów K⁺;

• W procesie tym uczestniczy:

• Białko G – otwiera kanały dla prądu jonów K⁺;

• Wzrost cGMP;

• Spadek cAMP – hamuje otwieranie wolnych kanałów dla dokomórkowego prądu jonów Ca²⁺;

• Dzieje się tak w wyniku pobudzania receptorów cholinergicznych muskarynowych (M₂) komórek węzła SA;

• Pobudzenie prawego nerwu błędnego hamuje generowanie potencjałów czynnościowych w węźle SA, a pobudzenie lewego nerwu błędnego hamuje przewodnictwo w węźle AV;

• Pobudzenie nerwów współczulnych przyspiesza narastanie potencjału błonowego w fazie powolnej spoczynkowej depolaryzacji komórek węzłowych i zwiększa częstość wyładowań węzła SA;

• Główne czynniki przyspieszające potencjał rozrusznikowy to:

• Działanie noradrenaliny na β₁ – receptory adrenergiczne;

• Wzrost stężenia cAMP;

• Generowanie pobudzeń w tkance bodźcoprzewodzącej jest przyspieszane w warunkach podwyższonej ciepłoty ciała, pod wpływem niektórych leków i blokowania receptorów muskarynowych;

1. Mechanizmy regulacji pracy serca- wpływ autonomicznego układu nerwowego:

• Włókna przywspółczulne zaopatrując serce rozpoczynają się w jądrach opuszkowych nerwów błędnych i jako przedzwojowe biegną przez śródpiersie kończąc się synapsami na neuronach pozazwojowych splotach w sercu;

• Najwięcej komórek zwojowych jest w pobliżu węzła SA i AV;

• Prawy nerw błędny zaopatruje głównie węzeł SA – powoduje zwolnienie akcji serca lub całkowite zatrzymanie aktywności węzła SA na kilka sekund;

• Lewy nerw błędny wywiera wpływ na tkankę bodźcoprzewodzącą węzła AV- powoduje różnego rodzaju zwolnienie lub blok przewodnictwa węzła AV;

• Wpływ układu przywspółczulnego na serce zależy od uwalniania acetylocholiny;

• Działa ona poprzez receptory muskarynowe (M₂) identycznie jak pobudzanie nerwów błędnych;

• Jej działanie utrzymuje się krótko (ze względu na dużą ilość esterazy cholinowej – rozkłada acetylocholinę);

• Najważniejsze zmiany czynności serca zachodzące pod wpływem acetylocholiny lub pobudzania nerwów błędnych to:

• Zwolnienie lub całkowite zahamowanie rytmu węzła SA i AV (ujemne działanie chronotropowe);

• Zmniejszenie szybkości przewodzenia, aż do jego całkowitego zniesienia w obrębie węzła AV (ujemne działanie dromotropowe);

• Niemszenie kurczliwości, głównie mięśni przedsionków (ujemne działanie inotropowe);

• Nerwy błędne mają niewielki wpływ na kurczliwość mięśni komór;

• Między układem przywspółczulnym i współczulnym zachodzi antagonistyczna interakcja – zależy ona od wyjściowej aktywności każdego z nich;

• Im wyższa jest wyjściowa aktywność współczulna serca, tym silniej zaznacza się wpływ hamujący pobudzenia sercowych nerwów przywspółczulnych;

• Owy antagonizm tłumaczy się następująco:

• Acetylocholina uwolniona z zakończeń wagalnych powoduje obniżenie śródkomórkowego stężenia cAMP;

• Zwiększona aktywność wagalna prowadzi do wzrostu śródkomórkowego stężenia cGMP;

• Wzrost stężenia cGMP obniża wytwarzanie cAMP w komórkach;

• Zakończenia pozazwojowych włókien wagalnych kończą się w pobliżu pozazwojowych zakończeń współczulnych i acetylocholina uwalniana a zakończeniach wagalnych hamuje uwalnianie noradrenaliny z zakończeń współczulnych w wyniku hamowania presynaptycznego;

• Pobudzanie nerwów przedzwojowych i pozazwojowych odchodzących od zwoju gwiaździstego, szyjnego środkowego i dolnego oraz czterech górnych wojów piersiowych wzmaga uwalnianie noradrenaliny działającej na komórki tkanki bodźcoprzewodzącej β₁ i wywołuje skutki elektromechaniczne w postaci:

• Działania chronotropowego dodatniego na węzeł SA – przyspiesza powstawanie potencjałów czynnościowych w komórkach rozrusznikowych węzła;

• Działania ionotropowego dodatniego – zrost kurczliwości mięśni komór i przedsionków;

• Działania dromotropowego dodatniego – przyspieszenie przewodnictwa potencjałów czynnościowych przez węzeł AV;

• W wyniku pobudzania układu współczulnego:

• Wzrasta objętość wyrzutowa i pojemność minutowa serca;

• Wzmaga się metabolizm mięśnia sercowego, głównie Lipoliza;

• Podnosi się ciśnienie perfuzyjne tkanek i narządów;

• Nerwy współczulne działają inotropowo dodatnio, co wiąże się z:

• Pobudzeniem przez nie receptorów β – adrenergicznych, serca z następowym uaktywnieniem cyklazy adenylanowej i wzrostem cAMP w miocytach;

• Wzrostem przepuszczalności sarkolemy dla jonów Ca²⁺ - prowadzi to do wzrostu kurczliwości miocytów;

1. Potencjał czynnościowy komórek układu bodźcotwórczego:

• Zasadniczym czynnikiem aktywującym białka kurczliwe pobudzonego kardiomiocytu do skurczu jest wzrost stężenia jonów Ca²⁺w sarkoplazmie powyżej wartości progowej (10^-7mol/l);

• Pulsy do skurczu mięśnia sercowego powstają w obrębie lokalnego układu bodźcotwórczego;

• W czasie depolaryzacji (faza 2) miocytu otwierają się kanały wapniowe w sarkolemie, przez które z płynu zewnątrzkomórkowego (jest w nim wysokie stężenie jonów Ca²⁺ - 10^-4mol/l) owe jony przedostają się do sarkolemy;

• Jony wnikające z zewnątrz uruchamiają obfite uwalnianie jonów Ca²⁺ z magazynów wewnątrzkomórkowych, głównie cystern brzeżnych;

• Depolaryzacja kanałów T, a potem błon siateczki sarkoplazmatycznej również przyczynia się do uwalniania jonów Ca²⁺ z jej cystern;

• Jony te wiążą się w sarkoplazmie z białkami (np. troponina C) odblokowują miejsca aktywne interakcji aktyny z miozyną – tak warunkują skracanie sarkomerów i skurcz mięśnia sercowego;

• Źródłem energii skurczowej jest rozkład ATP do ADP przez ATP – azę obecną w mostkach;

• Energia z rozkładu ATP wykorzystywana jest do skurczu mostków, czyli ślizgowego ruchu miofilamentów aktyny względem miofilamentów miozyny i do skrócenia sarkomeru;