10.1: Elektrofizjologia prawidłowego rytmu serca

Prawidłowy rytm serca to zsynchronizowana aktywność elektryczna, która ułatwia regularne i skoordynowane skurcze mięśnia sercowego. Proces ten jest niezbędny do sprawnego krążenia krwi w całym organizmie. Podstawowe elementy zaangażowane w ustanowienie i utrzymanie tego rytmu obejmują unikalne właściwości elektryczne komórek mięśnia sercowego, funkcję stymulatora węzła zatokowo-przedsionkowego (SA), wyspecjalizowany układ przewodzący i mechanizmy jonowe leżące u podstaw każdej fazy potencjału czynnościowego. Komórki mięśnia sercowego wykazują unikalne właściwości elektryczne, takie jak automatyzm, pobudliwość i przewodność. Właściwości te umożliwiają komórkom wytwarzanie i propagowanie impulsów elektrycznych, zapewniając stabilne i skoordynowane bicie serca. Węzeł SA w prawym przedsionku pełni funkcję głównego rozrusznika serca, inicjującego impuls elektryczny odpowiedzialny za każdy cykl pracy serca. Impuls ten rozchodzi się poprzez wyspecjalizowany układ przewodzący, który obejmuje węzeł przedsionkowo-komorowy (AV), wiązkę włókien Hisa i Purkinjego, zapewniając szybkie i uporządkowane rozprzestrzenianie się wzbudzenia w całym sercu.

Potencjał czynnościowy w komórkach serca składa się z kilku faz (0-4), z których każda charakteryzuje się specyficznymi mechanizmami jonowymi. Faza 0 obejmuje szybką depolaryzację w wyniku otwarcia bramkowanych napięciem kanałów sodowych (Na+), podczas gdy faza 1 reprezentuje początkową repolaryzację wynikającą z przejściowego skierowanego na zewnątrz prądu potasowego (K+). W fazie 2, fazie plateau, napływ wapnia (Ca2+) przez kanały Ca2+ typu L równoważy wychodzący prąd K+, utrzymując potencjał błony. Faza 3 reprezentuje szybką repolaryzację w wyniku zwiększonego wypływu K+, a faza 4 to spoczynkowy potencjał błonowy utrzymywany przez pompę Na+-K+ i kanały jonowe tła. Różne czynniki, w tym choroby serca, leki i krążące hormony, mogą zakłócać rytm zatokowy. Choroby serca, takie jak niedokrwienie lub zawał mięśnia sercowego, mogą upośledzać układ przewodzenia elektrycznego. Jednocześnie niektóre leki i hormony mogą modulować funkcję kanałów jonowych, zmieniając trajektorię i czas trwania potencjału czynnościowego. Podsumowując, elektrofizjologia serca obejmuje złożone wzajemne oddziaływanie wyspecjalizowanych struktur, ruchów jonów i potencjałów błonowych. Elementy te współpracują spójnie, aby wygenerować i utrzymać prawidłowy rytm serca, zapewniając efektywne krążenie krwi w całym organizmie.

Rytm serca, czyli bicie serca, wynika ze skoordynowanych skurczów kontrolowanych przez sygnały elektryczne.

Sygnały te pochodzą z węzła SA, który jest zbudowany ze specjalnych niekurczliwych komórek rozrusznika serca. Węzeł SA przekazuje sygnały przez węzeł przedsionkowo-komorowy i wyspecjalizowane struktury, prowadząc do skurczu komór i krążenia krwi.

Gdy impulsy rozrusznika docierają do kurczliwych komórek mięśnia sercowego, ich wrażliwe na napięcie kanały błonowe regulują ruch jonów, aby wygenerować pięciofazowy potencjał czynnościowy.

Faza 0 lub depolaryzacja polega na szybkim napływie jonów Na⁺, po których następuje dezaktywacja kanału. Prowadzi to do częściowej repolaryzacji w fazie 1.

W fazie 2 powolny napływ jonów Ca²⁺ tworzy plateau. Faza 3, czyli repolaryzacja, polega na inaktywacji kanału Ca²⁺ i odpływie jonów K⁺.

Szybki wypływ potasu przywraca potencjał błony do napięcia spoczynkowego w fazie 4.

Fale elektryczne wytwarzane przez serce są przenoszone przez całe ciało i mogą być wykryte przez EKG.