Биоэлектрогенез в сердечной мышце Ассистент В. Ю. Дружинин.

Биоэлектрогенез в сердечной мышце Ассистент В.Ю. Дружинин

Проводящая система сердца ПСС состоит из особых субпопуляций клеток, которые спонтанно генерируют электрическую активность и проводят её по сердцу.

История 1845 – Johannes E. von Purkinje описал проводящую систему желудочков. 1882 – Gaskell использовал выражение «сердечный блок». 1893 — В. Гис (Wilhelm His Jr., Германия) обнаружил предсердно—желудочковый пучок (пучок Гиса).

История 1906 — Л. Ашофф (L. Ashoff, Германия) и С. Тавара (S. Tawara, Япония) описали предсердно—желудочковый узел (узел Ашоффа—Тавары). 1907 — А. Кейс и М. Флэк (A. Keith, M. Flack, Великобритания) обнаружили синусно—предсердный узел.

Проводящая система сердца

Электрическая активность клеток сердца зависит от 1) Градиента ионов; 2) Изменения проницаемости мембраны для различных ионов при участии ионных каналов.

ПД рабочего кардиомиоцита (быстрый потенциал) Выделяется 5 фаз

Механизмы фаз ПД

Фаза 0 - Нарастание ПД МПП сократительного кардиомиоцита = - 90 мВ. Вход Na в кардиомиоцит за счёт ↑ проводимости для Na. При достижении порогового значения - 65 мВ, Na входит через быстрые Na-каналы (блокируются ТДХ).

Фаза 4 (начало фазы 0) M – активационные ворота; H – инактивационные ворота; Участвуют химическая и электростатическая силы.

Фаза 0

Фаза 1 Ранняя реполяризация. Активация транзиторного выходящего тока (Ito) калия.

Фаза 2 Плато. 1) Вход Са через L-каналы. Ток медленно инактивируется. Вход во время фазы плато связан с процессами сокращения миокарда. На проницаемость для Са влияют КАХ, изадрин. Ингибирует АХ. 2) Выход К через Ito, Ik, Ik1. Медленный ток позволяет сохранить К во время плато.

Фаза 3 Окончательная реполяризация. 1) Выход К (Ito, Ik, Ik1). Чем больше К-ток во время фазы 2, тем раньше реполяризация (фаза 3).

Фаза 4 Восстановление ионных концентраций. Работа Na/K, Na/Ca-АТФаз, Са-АТФазы. Утечка К (Ik) обеспечивает МПП.

Основные каналы 1) Потенциал-зависимые Na-каналы (быстрый ток, Ina) – Фаза 0 ПД. 2) Потенциал-зависимые Ca-каналы (Ical – медленный ток) – Фаза 2 ПД, когда мембрана деполяризована.

Основные каналы 3) Потенциал-управляемые К-каналы аномального выпрямления (Ik1) – поддерживают МПП (фаза 4), обеспечивая выход K при высокоотрицательных значениях МП.

Основные каналы 4) Потенциал-управляемые К-каналы транзиторного тока (Ito) – обеспечивают выход К в фазу 1, при положительном уровне мембранного потенциала

Основные каналы 5) Потенциал-зависимые K-каналы задержанного выпрямления (Ik, Ikr, Iks) – выход К при деполяризации мембраны.

Основные каналы 6) Лиганд-управляемый К-канал (открывается АХ и аденозином). Гиперполяризует мембрану в фазу 4 и укорачивает фазу 2.

ПД синусного узла

Фаза 0 ТДХ не оказывает влияния на фазу 0 → деполяризация под влиянием Са-тока через L-тип каналов.

Фаза 1 и фаза 2 (плато) не выражены. Фаза 3 – К-ток из клетки (Ik).

Фаза 4 Медленная спонтанная диастолическая деполяризация. 1) Ток Са через Т-тип каналов (активируется при -55 мВ). 2) Funny-ток (If) (Вход Na и выход К). Активируется гиперполяризацией (от -50 мВ и ниже, чем выраженнее гиперполяризация, тем выше активация).

Фаза 4 3) Ток K (Ik) через каналы задержанного выпрямления, противодействуя Ica и If, постепенно уменьшается в фазу 4. 4) Ток К (IkG), управляемый G-белком, открывается при действии АХ и аденозина, гиперполяризует мембрану в фазу 4.

HCN-каналы Каналы, связанные с циклическими нуклеотидами, активируемые гиперполяризацией (funny-каналы). Ток ДиФранческо, пейсмейкерный ток (If, Ih).

HCN-каналы Семейство из 4х каналов (HCN1-4). 6 сегментов. S4 – сенсор напряжения. P-домен между S5 и S6 – пора и селективный фильтр. Есть домен, связывающий циклические нуклеотиды (цНСД).

HCN-каналы 1) Больше всего в СУ. HCN4 – 80%,

Физиологическая роль If 1) Формирование импульса в ПСС (МСДД). 2) Защита клеток СУ от гиперполяризующего влияния окружающих его волокон предсердия.

Модуляция If Модулируется посредством вегетативных влияний через действие АХ и НА на уровень цАМФ. НА ↑ уровень цАМФ, активируя АДЦ при связывании с β-рецепторами (β2 – в большей степени). АХ ↓ уровень цАМФ, ингибируя АДЦ при связывании с М2-рецепторами. HCN модулируются непосредственно циклическими нуклеотидами (цАМФ и цГМФ), без фосфорилизации.

Нарушение If 1) Синдром слабости синусового узла. Характеризуется такой ЧСС, которая неадекватна физиологическим требованиям, и проявляется головокружением, усталостью и обморочными состояниями. Первичная дегенерация СУ, хроническая ишемия, действие фармакологических агентов. Мутация генов HCN, чаще всего HCN4.

Потенциал-зависимые Ca-каналы Са-каналы классифицируются на типы T, L, N, P, Q и R и отличаются по их чувствительности к фармакологическим блокаторам, проводимости, кинетике и зависимости от вольтажа.

Блокаторы Са-каналов Три группы: 1) Фенилалкиламины (верапамил); 2) Бензотиазипины (дилтиазем); 3) Дигидропиридины (нифедипин). Связываясь с а1-СЕ, ↓ длительность плато и силу сокращения миокарда при сердечной недостаточности. Уменьшают постнагрузку, вызывая вазодилатацию.

Са-каналы Т-тип Са-каналов, или каналы, активирующиеся при низком пороге, открываются небольшой деполяризацией от МПП. L, N, P, Q и R-каналы, требуют более сильной деполяризации для их открытия.

Са-каналы Высоко-пороговые Са-каналы могут быть разделены, посредством их фармакологических свойств. L-каналы блокируются дигидропиридинами, а N-каналы – двумя токсинами - ω-конотоксин GVIA и ω-конотоксин MVIIA, полученными из моллюска Conus geographus. Токсин, полученный из яда паука Agelenopsis aperta, ω-агатоксин IVa, блокирует P-тип каналов и, с низким сродством, Q-тип каналов.

Са-каналы Т-каналы – от слова tiny и transient, L-каналы – large и long-lasting. N-каналы – neither и neuron-specific.

Строение Са-канала L-тип Са-каналов – комплекс из 5 СЕ, α1, α2, β, γ, δ. За исключением цитоплазматической β-СЕ, все остальные пронизывают мембрану. α1-СЕ функционально наиболее значима, так как действует как пора канала, сенсор напряжения и рецептор для многих лекарств.

Строение Са-канала L-типа

Сердечные каналопатии

Синдром длинного QT α-CЕ IKs-калиевого канала (задержанного выпрямления – фаза 3) - 30%–35%. α-CЕ IKr-калиевого канала (задержанного выпрямления – фаза 3) - 25%–40% α-CЕ ПЗНК (5-я, сердечная изоформа) – фаза 0 - 5%–10% Потери сознания и внезапная смерть, вызванная пароксизмами желудочковой тахикардии.

Синдром Бругада α-CЕ ПЗНК (5-я, сердечная изоформа) – фаза 0 - 20% – 30%. 50% внезапных, некоронарогенных смертей в молодом возрасте. Открыт в 1992 году братьями Бругада. Характеризуется частым возникновением обмороков на фоне приступов желудочковой тахикардии и внезапной смертью, преимущественно во сне, а также отсутствием признаков органического поражения миокарда при аутопсии.

Синдром внезапной необъяснимой смерти взрослых α-CЕ IKs-калиевого канала (задержанного выпрямления – фаза 3) - 5%-10%. α-CЕ IKr-калиевого канала (задержанного выпрямления – фаза 3) - 5%.

Синдром внезапной сердечной смерти детей α-CЕ ПЗНК (5-я, сердечная изоформа) – фаза 0 - 3%–5%