10.1: 정상적인 심장 박동의 전기생리학

정상적인 심장 박동은 심장 근육의 규칙적이고 조화로운 수축을 촉진하는 동기화된 전기 활동입니다. 이 과정은 몸 전체의 효율적인 혈액 순환을 위해 필수적입니다. 이 리듬을 설정하고 유지하는 데 관련된 기본 요소에는 심장 근육 세포의 고유한 전기적 특성, 동심방(SA) 결절의 박동조율기 기능, 특수 전도 시스템 및 활동 전위의 각 단계에 기초가 되는 이온 메커니즘이 포함됩니다. 심장 근육 세포는 자동성, 흥분성 및 전도성과 같은 독특한 전기적 특성을 나타냅니다. 이러한 특성을 통해 세포는 전기 자극을 생성하고 전파하여 안정적이고 조화로운 심장 박동을 보장합니다. 우심방에 있는 SA 노드는 각 심장 주기를 담당하는 전기 자극을 시작하는 주요 심장박동기 역할을 합니다. 이 자극은 방실 결절, His 다발, 퍼킨제 섬유를 포함하는 특수 전도 시스템을 통해 전파되어 심장 전체에 흥분이 빠르고 질서 있게 확산되도록 합니다.

심장 세포의 활동 전위는 여러 단계(0-4)로 구성되며 각 단계는 특정 이온 메커니즘을 특징으로 합니다. 0단계는 전압 개폐 나트륨(Na+) 채널의 개방으로 인한 급속한 탈분극을 포함하는 반면, 1단계는 일시적인 외부 칼륨(K+) 전류로 인한 초기 재분극을 나타냅니다. 2단계에서는 고원 단계인 L형 Ca2+ 채널을 통한 칼슘(Ca2+) 유입이 외부 K+ 전류의 균형을 유지하여 막 전위를 유지합니다. 3단계는 증가된 K+ 유출로 인한 급속한 재분극을 나타내고, 4단계는 Na+-K+ 펌프와 배경 이온 채널에 의해 유지되는 휴지 막 전위입니다. 심장 질환, 약물, 순환 호르몬 등 다양한 요인이 동율동을 방해할 수 있습니다. 허혈이나 심근경색과 같은 심장 질환은 전기 전도 시스템을 손상시킬 수 있습니다. 동시에 특정 약물과 호르몬은 이온 채널 기능을 조절하여 활동 전위의 궤적과 지속 시간을 변경할 수 있습니다. 결론적으로, 심장의 전기 생리학에는 특수 구조, 이온 이동 및 막 전위의 복잡한 상호 작용이 포함됩니다. 이러한 요소들은 응집력 있게 작용하여 정상적인 심장 박동을 생성하고 유지하여 몸 전체의 혈액 순환을 효율적으로 보장합니다.

심장 리듬 또는 심장 박동은 전기 신호에 의해 제어되는 조정된 수축의 결과입니다.

이러한 신호는 특수 비수축성 심박 조율기 세포로 구성된 SA 노드에서 발생합니다. SA 노드는 AV 노드와 특수 구조를 통해 신호를 전달하여 심실 수축과 혈액 순환을 유도합니다.

심박 조율기 충격이 수축성 심장 근육 세포에 도달하면 전압에 민감한 막 채널이 이온 이동을 조절하여 5상 활동 전위를 생성합니다.

0상 또는 탈분극(depolarization)은 급격한 Na⁺ 이온 유입 후 채널 불활성화를 포함합니다. 이는 1단계에서 부분적인 재분극으로 이어집니다.

2상에서는 느린 Ca²⁺ 이온 유입이 정체기를 만듭니다. 3단계 또는 재분극(repolarization)에는 Ca²⁺ 채널 불활성화 및 K⁺ 이온 유출이 포함됩니다.

빠른 칼륨 유출은 4단계에서 막 전위를 휴지 전압으로 되돌립니다.

심장에서 생성된 전기파는 몸 전체로 전달되며 ECG로 감지할 수 있습니다.