Роль в автоматизме сердца
Способность сердца к самостоятельной генерации ритма без внешних нервных стимулов называется автоматизмом. Главным источником этого автоматизма выступает синоатриальный (синусный) узел. Именно в его клетках (пейсмейкерах) в период диастолы, то есть во время расслабления, происходит сложный каскад ионных перестроек. Совокупность этих перестроек формирует медленную диастолическую деполяризацию (МДД), которая плавно сдвигает заряд мембраны до порогового уровня, вызывая новый импульс.
Ионные механизмы деполяризации
Процесс МДД базируется на строгом взаимодействии нескольких ионных токов, которые меняют свою интенсивность на протяжении межспайкового периода.
В основе лежат следующие механизмы:
- Снижение калиевой проницаемости. Во время диастолы клеточная мембрана постепенно теряет свою проницаемость для ионов калия ($K^+$). Это приводит к закономерному падению калиевого равновесного потенциала. Как следствие, общий мембранный потенциал снижается (происходит деполяризация).
- Входящие токи натрия и кальция. На фоне падающей проницаемости для калия, в межспайковый период постоянно существует медленный ток ионов натрия ($Na^+$) внутрь клетки. В несколько меньшей степени в этом участвуют ионы кальция ($Ca^{2+}$). Равновесные потенциалы натрия и кальция активно противодействуют калиевому потенциалу, сдвигая заряд в положительную сторону.
Ближе к концу фазы МДД происходит дополнительное, более резкое увеличение входящего тока $Na^+$ и $Ca^{2+}$. Этот финальный скачок ускоряет спонтанную деполяризацию мембраны пейсмейкерной клетки.
Особенности потенциалов и сравнение клеток
Из-за специфического распределения описанных ионных токов электрические характеристики пейсмейкеров сильно отличаются от рабочих кардиомиоцитов.
Максимальный мембранный потенциал клеток синусного узла значительно ниже (то есть он менее отрицателен), чем у клеток миокарда желудочков. Если в рабочем миокарде желудочков этот показатель находится на уровне –90 мВ, то в синоатриальном узле он составляет всего –60 мВ.
Потенциал действия (ПД) клеток синусного узла имеет ряд уникальных черт:
- Отсутствие потенциала покоя. Клетка никогда не находится в стабильном электрическом равновесии; мембранный потенциал постоянно меняется благодаря пейсмейкерной активности (МДД).
- Отсутствие плато. В отличие от рабочих кардиомиоцитов, график потенциала действия клеток синусного узла не имеет характерной горизонтальной фазы плато.
Чтобы вспомнить динамику ионов при МДД: «Калий выходит всё слабее, а Натрий с Кальцием проникают всё сильнее».
Вопросы с занятий и экзамена
В каких клетках протекает медленная диастолическая деполяризация?
Она протекает в пейсмейкерных клетках синоатриального (синусного) узла, обеспечивая их автоматизм.
Как меняется проницаемость мембраны для калия во время МДД?
В период диастолы проницаемость мембраны для ионов калия постепенно уменьшается, что ведет к деполяризации.
Чем отличается мембранный потенциал пейсмейкеров от рабочих кардиомиоцитов?
В клетках синусного узла он менее отрицателен и равен –60 мВ, тогда как в клетках миокарда желудочков он составляет –90 мВ. Кроме того, у пейсмейкеров нет истинного потенциала покоя и фазы плато.
Что ещё разобрать по теме
- Динамика калиевого равновесного потенциала в диастолу
- Роль медленного входящего тока натрия в межспайковый период
- Влияние кальциевых токов в конце фазы МДД
- Отличия формы потенциала действия синусного узла и миокарда желудочков
Разберите тему целиком в курсе «Физиология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Медленная диастолическая деполяризация» и ещё 4 085 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 106 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Физиология сердца»
Бесплатные видеоуроки: физиологияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.