10.1: Elettrofisiologia del ritmo cardiaco normale

Il normale ritmo cardiaco è un'attività elettrica sincronizzata che facilita la contrazione regolare e coordinata del muscolo cardiaco. Questo processo è essenziale per un’efficiente circolazione del sangue in tutto il corpo. Gli elementi fondamentali coinvolti nello stabilire e mantenere questo ritmo includono le proprietà elettriche uniche delle cellule muscolari cardiache, la funzione pacemaker del nodo senoatriale (SA), il sistema di conduzione specializzato e i meccanismi ionici alla base di ciascuna fase del potenziale d'azione. Le cellule muscolari cardiache mostrano proprietà elettriche uniche come automaticità, eccitabilità e conduttività. Queste proprietà consentono alle cellule di generare e propagare gli impulsi elettrici, garantendo un battito cardiaco stabile e coordinato. Il nodo SA nell'atrio destro funge da pacemaker primario, avviando l'impulso elettrico responsabile di ciascun ciclo cardiaco. Questo impulso si propaga attraverso il sistema di conduzione specializzato, che comprende il nodo atrioventricolare (AV), il fascio di fibre di His e Purkinje, garantendo una diffusione rapida e ordinata dell'eccitazione in tutto il cuore.

Il potenziale d'azione nelle cellule cardiache comprende diverse fasi (0-4), ciascuna caratterizzata da specifici meccanismi ionici. La fase 0 comporta una rapida depolarizzazione dovuta all'apertura dei canali del sodio (Na+) voltaggio-dipendenti, mentre la fase 1 rappresenta la ripolarizzazione iniziale risultante dalla corrente transitoria del potassio (K+) verso l'esterno. Nella fase 2, la fase di plateau, l'afflusso di calcio (Ca2+) attraverso i canali Ca2+ di tipo L bilancia la corrente K+ in uscita, mantenendo il potenziale di membrana. La fase 3 rappresenta la rapida ripolarizzazione dovuta all'aumento dell'efflusso di K+, mentre la fase 4 è il potenziale di membrana a riposo mantenuto dalla pompa Na+-K+ e dai canali ionici di fondo. Vari fattori, tra cui malattie cardiache, farmaci e ormoni circolanti, possono interrompere il ritmo sinusale. Le malattie cardiache, come l'ischemia o l'infarto del miocardio, possono compromettere il sistema di conduzione elettrica. Allo stesso tempo, alcuni farmaci e ormoni possono modulare la funzione dei canali ionici, alterando la traiettoria e la durata del potenziale d'azione. In conclusione, l'elettrofisiologia del cuore coinvolge una complessa interazione di strutture specializzate, movimenti di ioni e potenziali di membrana. Questi elementi lavorano in modo coeso per generare e mantenere il normale ritmo cardiaco, garantendo un'efficiente circolazione del sangue in tutto il corpo.

Il ritmo cardiaco, o battito cardiaco, deriva da contrazioni coordinate controllate da segnali elettrici.

Questi segnali hanno origine nel nodo SA, che è costituito da speciali cellule pacemaker non contrattili. Il nodo SA trasmette i segnali attraverso il nodo AV e strutture specializzate, portando alla contrazione ventricolare e alla circolazione sanguigna.

Quando gli impulsi del pacemaker raggiungono le cellule muscolari cardiache contrattili, i loro canali di membrana sensibili alla tensione regolano il movimento degli ioni per generare un potenziale d'azione in cinque fasi.

La fase 0 o depolarizzazione comporta un rapido afflusso di ioni Na⁺, seguito dall'inattivazione del canale. Questo porta a una parziale ripolarizzazione nella Fase 1.

Nella Fase 2, l'afflusso lento di ioni Ca²⁺ crea un plateau. La fase 3, o ripolarizzazione, coinvolge l'inattivazione del canale Ca²⁺ e il deflusso di ioni K⁺.

Il rapido efflusso di potassio riporta il potenziale di membrana alla sua tensione di riposo nella Fase 4.

Le onde elettriche prodotte dal cuore vengono trasmesse in tutto il corpo e possono essere rilevate da un ECG.