Кардиостимулятор - Cardiac pacemaker

Изображение, показывающее кардиостимулятор или узел SA, нормальный кардиостимулятор в системе электропроводности сердца.

В сокращение из сердечная мышца (сердце мышца) во всех животные инициируется электрическими импульсами, известными как потенциалы действия. Скорость, с которой возникают эти импульсы, контролирует скорость сердечных сокращений, то есть частота сердцебиения. В клетки которые создают эти ритмичный импульсы, задавая шаг для перекачивания крови, называются клетки кардиостимулятора, и они напрямую контролируют частоту сердечных сокращений. Они составляют кардиостимулятор, это естественный кардиостимулятор сердца. У большинства людей концентрация пейсмекерных клеток в синоатриальный (SA) узел является естественным кардиостимулятором, и в результате ритм это синусовый ритм.

Иногда эктопический кардиостимулятор задает темп, если узел SA поврежден или если электрическая проводящая система сердца есть проблемы. Сердечные аритмии может вызвать блокада сердца, при котором схватки теряют всякий полезный ритм. У людей, а иногда и у животных, механическое устройство, называемое искусственный кардиостимулятор (или просто «кардиостимулятор») может быть использован после повреждения внутренней проводящей системы организма для получения этих импульсов синтетическим путем.

Контроль

Схематическое изображение синоатриального узла и атриовентрикулярного пучка Гиса. Расположение узла SA показано синим цветом. Пучок, представленный красным цветом, берет начало возле устья коронарного синуса, подвергается небольшому увеличению, образуя АВ-узел. Узел AV сужается к пучку HIS, который переходит в межжелудочковую перегородку и делится на две ветви пучка, левый и правый пучки. Окончательное распределение не может быть полностью показано на этой диаграмме.

Первичный (узел SA)

Один процент кардиомиоциты в миокард обладают способностью самопроизвольно генерировать электрические импульсы (или потенциалы действия).
Специализированная часть сердца, называемая синоатриальный узел (Узел SA), отвечает за распространение этого потенциала в предсердиях.

В синоатриальный узел (Узел SA) - это группа ячеек, расположенных на стенке правое предсердие, возле входа в верхняя полая вена.^[1] Эти ячейки изменены кардиомиоциты. Они обладают рудиментарными сократительными волокнами, но сокращаются относительно слабо по сравнению с сократительными клетками сердца.^[2]

Клетки кардиостимулятора связаны с соседними сократительными клетками через щелевые соединения, которые позволяют им локально деполяризовать соседние клетки. Щелевые соединения обеспечивают прохождение положительных катионов от деполяризации пейсмекерной клетки к соседним сократительным клеткам. Это запускает деполяризацию и возможный потенциал действия в сократительных клетках. Наличие кардиомиоцитов, соединенных щелевыми контактами, позволяет всем сократительным клеткам сердца действовать согласованно и сокращаться как единое целое. Все время синхронизируется с клетками водителя ритма; это свойство, которое позволяет клеткам водителя ритма контролировать сокращение всех других кардиомиоцитов.

Клетки в узле СА спонтанно деполяризовать, что в конечном итоге приводит к сокращению примерно 100 раз в минуту. Эта собственная скорость постоянно изменяется в зависимости от активности сочувствующий и парасимпатический нервные волокна через автономная нервная система, так что средняя частота сердечных сокращений у взрослых людей составляет около 70 ударов в минуту. Поскольку синоатриальный узел отвечает за остальную электрическую активность сердца, его иногда называют основной кардиостимулятор.

Вторичный (AV-соединение и связка его)

Если узел SA не функционирует должным образом и не может контролировать частоту сердечных сокращений, группа клеток дальше по сердцу станет эктопический кардиостимулятор сердца. Эти клетки образуют Атриовентрикулярный узел (или же AV узел), который представляет собой область между левым предсердием и правым желудочком внутри межпредсердной перегородки, берет на себя ответственность за кардиостимулятор.

Клетки атриовентрикулярного узла обычно разряжаются со скоростью около 40-60 ударов в минуту и называются вторичный кардиостимулятор.

Далее по электрической проводящей системе сердца находится Связка Его. Левая и правая ветви этого пучка, а также Волокна Пуркинье, также будет производить потенциал спонтанного действия со скоростью 30-40 ударов в минуту, поэтому, если SA и AV-узел не работают, эти клетки могут стать водителями ритма. Важно понимать, что эти клетки будут инициировать потенциалы действия и сокращаться с гораздо меньшей скоростью, чем первичные или вторичные клетки-водителя ритма.

Узел SA контролирует скорость сокращения всей сердечной мышцы, потому что его клетки имеют самую быструю скорость спонтанной деполяризации, поэтому они быстрее всего инициируют потенциалы действия. Потенциал действия, генерируемый узлом SA, передается по электрическая проводящая система сердца, и деполяризует другие потенциальные клетки водителя ритма (АВ-узел), чтобы инициировать потенциалы действия до того, как эти другие клетки смогут генерировать свой собственный потенциал спонтанного действия, таким образом, они сокращаются и распространяют электрические импульсы в темпе, заданном клетками СА-узла . Это нормальная электрическая активность сердца.

Генерация потенциалов действия

Есть 3 основных этапа в генерации потенциала действия в клетке водителя ритма. Поскольку стадии аналогичны сокращению клетки сердечной мышцы, у них одинаковая система именования. Это может привести к некоторой путанице. Нет фазы 1 или 2, только фазы 0, 3 и 4.

Фаза 4 - потенциал кардиостимулятора

Ключ к ритмическому срабатыванию пейсмекерных клеток заключается в том, что, в отличие от других нейроны в организме эти клетки будут медленно деполяризоваться сами по себе и не нуждаются в какой-либо внешней иннервации со стороны вегетативной нервной системы для активации потенциалов действия.

Как и во всех остальных камерах, отдыхающие потенциал кардиостимулятора (от -60 мВ до -70 мВ) вызывается непрерывным оттоком или «утечкой» калий ионы через ионный канал белки в мембрана что окружает клетки. Однако в пейсмекерных клетках эта проницаемость (отток) калия со временем уменьшается, вызывая медленную деполяризацию. Кроме того, имеется медленный, непрерывный входящий поток натрий, называется "смешной" или ток кардиостимулятора. Эти два изменения относительной концентрации ионов медленно деполяризуют (делают более положительным) внутренний мембранный потенциал (напряжение) клетки, придавая этим клеткам их потенциал кардиостимулятора. Когда мембранный потенциал деполяризуется примерно до -40 мВ, он достигает порога (клетки переходят в фазу 0), позволяя генерировать потенциал действия.

Фаза 0 - ход вверх

Хотя это намного быстрее, чем деполяризация фазы 4, ход вверх в клетке водителя ритма происходит медленнее, чем в клетке водителя ритма. аксон.

Узел SA и AV не имеет быстрых натриевых каналов, как нейроны, и деполяризация в основном вызвана медленным притоком ионов кальция. (Веселое течение тоже увеличивается). Кальций попадает в клетку через чувствительные к напряжению кальциевые каналы, которые открываются при достижении порогового значения. Этот приток кальция вызывает фазу нарастания потенциала действия, что приводит к изменению мембранного потенциала до пика около + 10 мВ. Важно отметить, что внутриклеточный кальций вызывает сокращение мышц в сократительных клетках и является эффекторным ионом. В клетках кардиостимулятора фаза 0 зависит от активации Кальциевые каналы L-типа вместо активации потенциал-управляемых быстрых натриевых каналов, которые отвечают за инициирование потенциалов действия в сократительных (не пейсмекерных) клетках. По этой причине наклон фазы нарастания потенциала действия водителя ритма более постепенный, чем у сократительной клетки (изображение 2). [7]

Фаза 3 - Реполяризация

Обращение мембранного потенциала вызывает открытие каналов утечки калия, что приводит к быстрой потере ионов калия изнутри клетки, вызывая реполяризацию (V_м становится более негативным). Кальциевые каналы также инактивируются вскоре после открытия. Кроме того, когда натриевые каналы становятся инактивированными, проницаемость натрия в клетке снижается. Эти изменения концентрации ионов медленно реполяризуют клетку до мембранного потенциала покоя (-60 мВ). Еще одно важное замечание на этом этапе - ионные насосы восстанавливают концентрацию ионов до состояния потенциала предварительного действия. В натрий-кальциевый обменник ионный насос выкачивает кальций из внутриклеточного пространства, эффективно расслабляя клетку. В натриево-калиевый насос восстанавливает концентрацию ионов натрия и калия, откачивая натрий из клетки и перекачивая (обменивая) калий в клетку. Восстановление этих концентраций ионов жизненно важно, потому что оно позволяет клетке перезагружаться и позволяет ей повторять процесс спонтанной деполяризации, ведущий к активации потенциала действия.

Клиническое значение

Повреждение узла SA

Если узел SA не функционирует или импульс, генерируемый в Узел SA заблокирован Прежде чем он пойдет по системе электропроводности, группа клеток, расположенных дальше по сердцу, станет его кардиостимулятором.^[3] Этот центр обычно представлен ячейками внутри атриовентрикулярный узел (AV-узел), который представляет собой область между предсердие и желудочки в рамках межпредсердная перегородка. Если AV-узел также выходит из строя, Волокна Пуркинье иногда могут действовать как кардиостимулятор по умолчанию или «побег». Причина, по которой клетки Пуркинье обычно не контролируют частоту сердечных сокращений, заключается в том, что они генерируют потенциалы действия с более низкой частотой, чем узлы AV или SA.