Hjärtaktionspotential - Cardiac action potential

Den hjärtats aktionspotential är en kort spänningsändring ( membranpotential ) över cellmembranet av hjärtceller . Detta orsakas av rörelsen av laddade atomer (kallade joner ) mellan insidan och utsidan av cellen, genom proteiner som kallas jonkanaler . Hjärtaktionspotentialen skiljer sig från åtgärdspotentialer som finns i andra typer av elektrisk exciterbara celler, såsom nerver. Handlingspotentialer varierar också inom hjärtat; detta beror på förekomsten av olika jonkanaler i olika celler (se nedan).

Till skillnad från åtgärdspotentialen i skelettmuskelceller initieras inte hjärtaktionspotentialen av nervös aktivitet. Istället härstammar det från en grupp specialiserade celler, som har automatisk kapacitet för generering av handlingspotential. I friska hjärtan finns dessa celler i höger förmak och kallas sinoatrial nod (SAN; se nedan för mer information). De producerar ungefär 60-100 åtgärdspotentialer varje minut. Denna åtgärdspotential passerar längs cellmembranet och får cellen att dra ihop sig, därför resulterar aktiviteten i SAN i en vilopuls på ungefär 60-100 slag per minut. Alla hjärtmuskelceller är elektriskt kopplade till varandra genom strukturer som kallas gap -korsningar (se nedan) som gör att aktionspotentialen kan passera från en cell till nästa. Detta innebär att alla förmaksceller kan dra ihop sig och sedan alla ventrikulära celler.

Aktionspotentialens hastighetsberoende är en grundläggande egenskap hos hjärtceller och förändringar kan leda till allvarliga hjärtsjukdomar inklusive hjärtarytmi och ibland plötslig död. Handlingspotentialaktivitet i hjärtat kan registreras för att producera ett elektrokardiogram (EKG). Detta är en serie uppåt- och nedåtpikar (märkta P, Q, R, S och T) som representerar depolarisering (spänning blir mer positiv) och repolarisering (spänning blir mer negativ) av åtgärdspotentialen i förmaken och ventriklarna (se elektrokardiografi för mer information).

Översikt

I likhet med skelettmuskeln är den vilande membranpotentialen (spänning när cellen inte är elektriskt exciterad) hos ventrikulära celler cirka -90 millivolt (mV; 1 mV = 0,001 V) dvs insidan av membranet är mer negativ än utsidan. De huvudsakliga jonerna som finns utanför cellen i vila är natrium (Na ⁺ ) och klorid (Cl ^- ), medan det inuti cellen huvudsakligen är kalium (K ⁺ ).

Handlingspotentialen börjar med att spänningen blir mer positiv; detta kallas depolarisering och beror främst på att natriumkanaler öppnas som gör att Na ⁺ kan strömma in i cellen. Efter en fördröjning (känd som den absoluta eldfasta perioden; se nedan), avslutas åtgärdspotentialen då kaliumkanaler öppnas, vilket gör att K ⁺ kan lämna cellen och få membranpotentialen att återgå till negativ, detta kallas repolarisering . En annan viktig jon är kalcium (Ca ²⁺ ), som finns utanför cellen såväl som inuti cellen, i ett kalciumlager som kallas sarkoplasmatisk retikulum (SR). Frisättning av Ca ²⁺ från SR, via en process som kallas kalciuminducerad kalciumfrisättning, är avgörande för platspasfasen av åtgärdspotentialen (se fas 2 nedan) och är ett grundläggande steg i hjärt-excitation-kontraktionskoppling.

Det finns viktiga fysiologiska skillnader mellan cellerna som spontant genererar åtgärdspotentialen ( pacemakerceller , t.ex. SAN ) och de som helt enkelt leder den (icke-pacemakerceller; t.ex. ventrikelmyocyter ). De specifika skillnaderna i de typer av jonkanaler som uttrycks och mekanismer genom vilka de aktiveras resulterar i skillnader i konfigurationen av åtgärdspotentialvågformen, som visas i figur 2.

Faser av hjärtaktionspotentialen

Åtgärdspotentialer registrerade från får förmaks- och ventrikulära kardiomyocyter med faser visade. Jonströmmar är ungefärliga till ventrikelverkan.

Standardmodellen som används för att förstå hjärtaktionspotentialen är ventrikelmyocytens. Nedan beskrivs de fem faserna av den ventrikulära myocytaktionspotentialen, med hänvisning också till SAN -åtgärdspotentialen.

Figur 2a: Ventrikelaktionspotential (vänster) och sinoatriell nodaktionspotential (höger) vågformer. De viktigaste jonströmmarna som är ansvariga för faserna är nedan (uppåtböjningar representerar joner som strömmar ut ur cellen, nedåtböjning representerar inåtström).

Fas 4

I ventrikelmyocyten inträffar fas 4 när cellen är i vila, under en period som kallas diastol . I standardcellen utan pacemaker är spänningen under denna fas mer eller mindre konstant, ungefär -90 mV. Den vilande membranpotentialen beror på att jonflödet har strömmat in i cellen (t.ex. natrium och kalcium) och att jonerna har flödat ut ur cellen (t.ex. kalium, klorid och bikarbonat) är perfekt balanserade.

Läckaget av dessa joner över membranet upprätthålls av aktiviteten hos pumpar som tjänar till att hålla den intracellulära koncentrationen mer eller mindre konstant, så till exempel bibehålls natrium- (Na ⁺ ) och kalium (K ⁺ ) jonerna av natrium- kaliumpump som använder energi (i form av adenosintrifosfat (ATP) ) för att flytta tre Na ⁺ ur cellen och två K ⁺ in i cellen. Ett annat exempel är natrium-kalciumbytaren som avlägsnar en Ca2 ⁺ från cellen för tre Na ⁺ in i cellen.

Under denna fas är membranet mest genomträngligt för K ⁺ , som kan resa in i eller ut ur cellen genom läckekanaler, inklusive den inåt korrigerande kaliumkanalen. Därför bestäms vilomembranpotentialen huvudsakligen av K ⁺ jämviktspotential och kan beräknas med hjälp av spänningsekvationen Goldman-Hodgkin-Katz .

Men pacemaker celler är aldrig i vila. I dessa celler är fas 4 också känd som pacemakerpotential . Under denna fas blir membranpotentialen långsamt mer positiv tills den når ett inställt värde (cirka -40 mV; känd som tröskelpotentialen) eller tills den depolariseras av en annan åtgärdspotential, som kommer från en närliggande cell.

Pacemakerpotentialen antas bero på en grupp kanaler, kallade HCN-kanaler (Hyperpolarisationsaktiverad cyklisk nukleotid-gated) . Dessa kanaler öppnas vid mycket negativa spänningar (dvs omedelbart efter fas 3 i den tidigare åtgärdspotentialen, se nedan) och tillåter passage av både K ⁺ och Na ⁺ in i cellen. På grund av deras ovanliga egenskap att aktiveras av mycket negativa membranpotentialer kallas joners rörelse genom HCN -kanalerna den roliga strömmen (se nedan).

En annan hypotes om pacemakerpotentialen är "kalciumklockan". Här frigörs kalcium från det sarkoplasmatiska nätet , inuti cellen. Detta kalcium ökar sedan aktiveringen av natrium-kalciumbytaren vilket resulterar i ökad membranpotential (eftersom en +3 laddning förs in i cellen (av 3Na ⁺ ) men endast en +2 laddning lämnar cellen (av Ca ²⁺ ) därför är det en nettoladdning på +1 som kommer in i cellen). Detta kalcium pumpas sedan tillbaka in i cellen och tillbaka till SR via kalciumpumpar (inklusive SERCA ).

Fas 0

Denna fas består av en snabb, positiv förändring av spänningen över cellmembranet ( depolarisering ) som varar mindre än 2 ms, i ventrikulära celler och 10/20 ms i SAN -celler. Detta sker på grund av ett nettoflöde av positiv laddning in i cellen.

I celler utan pacemaker (dvs ventrikulära celler) produceras detta huvudsakligen genom aktivering av Na ⁺ -kanaler , vilket ökar membrankonduktansen (flödet) av Na ⁺ (g _Na ). Dessa kanaler aktiveras när en åtgärdspotential anländer från en närliggande cell, genom gap -korsningar . När detta händer ökar spänningen i cellen något. Om denna ökade spänning når ett visst värde ( tröskelpotential ; ~ -70 mV) orsakar det att Na ⁺ -kanalerna öppnas. Detta ger en större tillströmning av natrium till cellen, vilket snabbt ökar spänningen ytterligare (till ~ +50 mV; dvs mot Na ⁺ jämviktspotentialen). Men om den initiala stimulansen inte är tillräckligt stark och tröskelpotentialen inte uppnås, kommer de snabba natriumkanalerna inte att aktiveras och en åtgärdspotential kommer inte att produceras; detta är känt som all-or-none-lagen . Tillströmningen av kalciumjoner (Ca ²⁺ ) genom kalciumkanaler av L-typ utgör också en mindre del av depolariseringseffekten. Lutningen för fas 0 på åtgärdspotentialvågformen (se figur 2) representerar den maximala hastigheten för spänningsförändring av hjärtaktionspotentialen och är känd som dV/dt _max .

I pacemakerceller (t.ex. sinoatriella nodceller ) beror emellertid ökningen av membranspänning huvudsakligen på aktivering av kalciumkanaler av L-typ. Dessa kanaler aktiveras också av en ökad spänning, men den här gången beror det antingen på pacemakerpotentialen (fas 4) eller en kommande åtgärdspotential. Kalciumkanalerna av L-typ aktiveras mot slutet av pacemakerpotentialen (och bidrar därför till de senare stadierna av pacemakerpotentialen). Kalciumkanalerna av L-typ aktiveras långsammare än natriumkanalerna i ventrikelcellen, därför är depolarisationslutningen i pacemakerns potentiella vågform mindre brant än den i icke-pacemakerns potentiella vågform.

Fas 1

Denna fas börjar med den snabba inaktiveringen av Na ⁺ -kanalerna genom den inre porten (inaktiveringsgrind), vilket minskar rörelsen av natrium in i cellen. Samtidigt öppnas och stängs kaliumkanaler (kallade I _to1 ), vilket möjliggör ett kort flöde av kaliumjoner ut ur cellen, vilket gör membranpotentialen något mer negativ. Detta kallas ett "hack" på den potentiella vågformen.

Det finns ingen uppenbar fas 1 i pacemakerceller.

Fas 2

Denna fas är också känd som "platå" -fasen på grund av att membranpotentialen förblir nästan konstant, eftersom membranet långsamt börjar repolarisera. Detta beror på att laddningsbalansen nästan rör sig in i och ut ur cellen. Under denna fas tillåter kaliumkanaler med fördröjd likriktare kalium att lämna cellen medan kalciumkanaler av L-typ (aktiverad av natriumflödet under fas 0) tillåter rörelse av kalciumjoner in i cellen. Dessa kalciumjoner binder till och öppnar fler kalciumkanaler (kallade ryanodinreceptorer) som ligger på det sarkoplasmatiska nätet i cellen, vilket gör att kalciumflödet kan passera ut ur SR. Dessa kalciumjoner är ansvariga för sammandragning av hjärtat. Kalcium aktiverar också kloridkanaler som kallas I _to2 , vilket gör att Cl ^- kan komma in i cellen. Rörelsen av Ca ²⁺ motsätter sig den repolariserande spänningsförändring som orsakas av K ⁺ och Cl ^- . Förutom detta ökar den ökade kalciumkoncentrationen aktiviteten hos natrium-kalciumbytaren, och ökningen av natrium som kommer in i cellen ökar aktiviteten hos natrium-kaliumpumpen. Förflyttningen av alla dessa joner resulterar i att membranpotentialen förblir relativt konstant. Denna fas är ansvarig för den stora varaktigheten av åtgärdspotentialen och är viktig för att förhindra oregelbunden hjärtslag (hjärtarytmi).

Det finns ingen platåfas i pacemakerns potentialer.

Fas 3

Under fas 3 (fasen "snabb repolarisering") av åtgärdspotentialen stängs Ca2 ⁺ -kanalerna av L-typ , medan K ⁺ -kanalerna med långsam fördröjd likriktare (I _Ks ) förblir öppna när fler kaliumläckagekanaler öppnas. Detta säkerställer en netto utåt positiv ström, motsvarande negativ förändring i membranpotential , vilket gör att fler typer av K ⁺ -kanaler kan öppnas. Dessa är främst de snabba fördröjda likriktarens K ⁺ -kanaler (I _Kr ) och den inåt korrigerande K ⁺ -strömmen, I _K1 . Denna netto utåt, positiva ström (lika med förlust av positiv laddning från cellen) får cellen att repolarisera. Den fördröjda likriktaren K ⁺ kanaler stängs när membranpotentialen återställs till cirka -85 till -90 mV, medan I _K1 förblir ledande under fas 4, vilket hjälper till att ställa in vilomembranpotentialen

Joniska pumpar som diskuterats ovan, som natrium-kalciumväxlaren och natrium-kaliumpumpen återställer jonkoncentrationerna tillbaka till balanserade tillstånd före åtgärdspotential. Detta innebär att det intracellulära kalciumet pumpas ut, vilket var ansvarigt för hjärtmyocytkontraktion. När detta är förlorat stannar sammandragningen och myocytiska celler slappnar av, vilket i sin tur slappnar av hjärtmuskeln.

Under denna fas förbinder sig åtgärdspotentialen ödesdigert till repolarisering. Detta börjar med stängningen av L-typ Ca ²⁺ -kanalerna, medan K ⁺ -kanalerna (från fas 2) förblir öppna. De viktigaste kaliumkanalerna som är involverade i repolarisering är de fördröjda likriktarna (I _Kr ) och (I _Ks ) samt den inre likriktaren (I _K1 ) . Sammantaget finns det en netto utåt positiv ström, som ger negativ förändring i membranpotential. De fördröjda likriktarkanalerna stängs när membranpotentialen återställs till vilopotential, medan de inåtgående likriktarkanalerna och jonpumparna förblir aktiva under fas 4, vilket återställer vilande jonkoncentrationer. Detta innebär att kalciumet som används för muskelsammandragning pumpas ut ur cellen, vilket resulterar i muskelavslappning.

I sinoatriella noden beror denna fas också på stängningen av kalciumkanaler av L-typ, vilket förhindrar inåtflöde av Ca ²⁺ och öppnandet av de snabba fördröjda likriktarkaliumkanalerna (I _Kr ).

Eldfast period

Hjärtceller har två eldfasta perioder , den första från början av fas 0 till halvvägs genom fas 3; detta är känt som den absoluta eldfasta perioden under vilken det är omöjligt för cellen att producera ytterligare en åtgärdspotential. Detta följs omedelbart, till slutet av fas 3, av en relativ eldfast period, under vilken en starkare stimulans än vanligt krävs för att producera en annan åtgärdspotential.

Dessa två eldfasta perioder orsakas av förändringar i tillstånden av natrium- och kaliumkanaler . Den snabba depolariseringen av cellen, under fas 0, får membranpotentialen att närma sig natriums jämviktspotential (dvs. membranpotentialen vid vilken natrium inte längre dras in i eller ut ur cellen). När membranpotentialen blir mer positiv stängs och låses natriumkanalerna, detta kallas "inaktiverat" tillstånd. Under detta tillstånd kan kanalerna inte öppnas oavsett styrkan hos den excitatoriska stimulansen - detta ger upphov till den absoluta eldfasta perioden. Den relativa eldfasta perioden beror på läckage av kaliumjoner, vilket gör membranpotentialen mer negativ (dvs den är hyperpolariserad), detta återställer natriumkanalerna; öppnar inaktiveringsgrinden men lämnar fortfarande kanalen stängd. Detta innebär att det är möjligt att initiera en åtgärdspotential, men en starkare stimulans än normalt krävs.

Gapkorsningar

Gapkorsningar gör att åtgärdspotentialen kan överföras från en cell till nästa (de sägs elektriskt koppla angränsande hjärtceller ). De är gjorda av connexinfamiljen av proteiner, som bildar en por genom vilken joner (inklusive Na ⁺ , Ca ²⁺ och K ⁺ ) kan passera. Eftersom kalium är högst i cellen är det främst kalium som passerar igenom. Detta ökade kalium i granncellen gör att membranpotentialen ökar något, aktiverar natriumkanalerna och initierar en åtgärdspotential i denna cell. (En kort kemisk gradientdriven efflux av Na+ genom konnexonet vid högsta depolarisering orsakar överföring av cell till celldepolarisering, inte kalium.) Dessa anslutningar möjliggör en snabb ledning av åtgärdspotentialen i hela hjärtat och är ansvariga för att tillåta hela celler i förmaken att dra ihop sig liksom alla celler i ventriklarna. Okoordinerad sammandragning av hjärtmuskler är grunden för arytmi och hjärtsvikt.

Kanaler

Jonkanaler är proteiner som ändrar form som svar på olika stimuli för att antingen tillåta eller förhindra rörelse av specifika joner över ett membran (de sägs vara selektivt permeabla). Stimuli, som antingen kan komma från utsidan av cellen eller inifrån cellen, kan innefatta bindning av en specifik molekyl till en receptor på kanalen (även känd som ligand-gated jon kanaler ) eller en förändring i membranpotentialen runt kanalen, detekteras av en sensor (även känd som spänningsstyrda jonkanaler ) och kan verka för att öppna eller stänga kanalen. Poren som bildas av en jonkanal är vattenhaltig (vattenfylld) och gör att jonen snabbt kan färdas över membranet. Jonkanaler kan vara selektiva för specifika joner, så det finns Na ⁺ , K ⁺ , Ca ²⁺ och Cl ^- specifika kanaler. De kan också vara specifika för en viss laddning av joner (dvs. positiva eller negativa).

Varje kanal är kodad av en uppsättning DNA -instruktioner som talar om för cellen hur man gör den. Dessa instruktioner är kända som en gen . Figur 3 visar de viktiga jonkanalerna som är involverade i hjärtaktionspotentialen, strömmen (joner) som flödar genom kanalerna, deras huvudsakliga proteinsubenheter (kanalens byggstenar), några av deras styrande gener som kodar för deras struktur och faserna som är aktiva under hjärtaktionspotentialen. Några av de viktigaste jonkanalerna som är involverade i hjärtaktionspotentialen beskrivs kortfattat nedan.

Hyperpolarisering aktiverade cykliska nukleotidgrindade (HCN) kanaler

Belägen främst i pacemakerceller blir dessa kanaler aktiva vid mycket negativa membranpotentialer och möjliggör passage av både Na ⁺ och K ⁺ in i cellen (denna rörelse är känd som en rolig ström, I _f ). Dessa dåligt selektiva, katjon (positivt laddade joner) kanaler leder mer ström när membranpotentialen blir mer negativ (hyperpolariserad). Aktiviteten hos dessa kanaler i SAN -cellerna får membranpotentialen att depolarisera långsamt och därför anses de vara ansvariga för pacemakerpotentialen. Sympatiska nerver påverkar direkt dessa kanaler, vilket resulterar i en ökad puls (se nedan).

Den snabba Na ⁺ -kanalen

Dessa natriumkanaler är spänningsberoende och öppnar sig snabbt på grund av depolarisering av membranet, som vanligtvis sker från närliggande celler, genom gap-korsningar. De möjliggör ett snabbt flöde av natrium in i cellen, depolariserar membranet fullständigt och initierar en åtgärdspotential. När membranpotentialen ökar stängs dessa kanaler och låses (blir inaktiva). På grund av den snabba tillströmningen av natriumjoner (brant fas 0 i potentiell vågform) aktiveras och inaktiveras dessa kanaler nästan samtidigt. Under inaktiveringstillståndet kan Na ⁺ inte passera igenom (absolut eldfast period). De börjar dock återhämta sig från inaktivering när membranpotentialen blir mer negativ (relativ eldfast period).

Kaliumkanaler

De två huvudtyperna av kaliumkanaler i hjärtceller är inåt likriktare och spänningsstyrda kaliumkanaler.

Inåt korrigerande kaliumkanaler (K _ir) gynnar flödet av K ⁺ in i cellen. Denna tillströmning av kalium är dock större när membranpotentialen är mer negativ än jämviktspotentialen för K ⁺ (~ -90 mV). När membranpotentialen blir mer positiv (dvs. under cellstimulering från en närliggande cell) minskar flödet av kalium in i cellen via _Kir . Därför är K _ir ansvarig för att bibehålla vilomembranpotentialen och initiera depolarisationsfasen. Eftersom membranpotentialen fortsätter att bli mer positiv börjar kanalen tillåta passage av K ⁺ ut ur cellen. Detta utflöde av kaliumjoner vid de mer positiva membranpotentialerna innebär att _{Kir också} kan hjälpa de sista stadierna av repolarisering.

De spänningsstyrda kaliumkanalerna (K _v ) aktiveras genom depolarisering. Strömmarna som produceras av dessa kanaler inkluderar den övergående kaliumströmmen I _to1 . Denna ström har två komponenter. Båda komponenterna aktiveras snabbt, men jag _{, snabbt} inaktiverar snabbare än jag _{, långsamt} . Dessa strömmar bidrar till den tidiga repolarisationsfasen (fas 1) av åtgärdspotentialen.

En annan form av spänningsstyrda kaliumkanaler är de fördröjda likriktarkaliumkanalerna. Dessa kanaler bär kaliumströmmar som är ansvariga för åtgärdspotentialens platåfas, och namnges baserat på den hastighet med vilken de aktiveras: långsamt aktiverande I _Ks , snabbt aktiverande av I _Kr och ultra-snabbt aktiverande av I _Kur .

Kalciumkanaler

Det finns två spänningsstyrda kalciumkanaler i hjärtmuskeln: L-kalciumkanaler ('L' för långvarig) och T-typ kalciumkanaler ('T' för Transient, dvs kort). L-typskanaler är vanligare och är tätast befolkade i t-tubulamembranet i ventrikulära celler, medan T-typskanalerna huvudsakligen finns i förmaks- och pacemakerceller , men fortfarande i mindre grad än kanaler av L-typ.

Dessa kanaler reagerar annorlunda på spänningsförändringar över membranet: L-kanaler aktiveras av mer positiva membranpotentialer, tar längre tid att öppna och förblir öppna längre än kanaler av T-typ. Detta innebär att kanalerna av T-typen bidrar mer till depolarisering (fas 0) medan kanaler av L-typ bidrar till platån (fas 2).

Autorytmicitet

Figur 4: Hjärtans elektriska ledningssystem

Elektrisk aktivitet som härrör från sinoatriella noden sprids via His-Purkinje-nätverket, den snabbaste ledningsvägen i hjärtat. Den elektriska signalen går från sinoatriala noden (SAN) , som stimulerar förmaken att dra sig samman, till den atrioventrikulära noden (AVN) som saktar ner överföringen av åtgärdspotentialen, från förmaken till ventriklarna . Denna fördröjning gör att ventriklarna kan fyllas helt med blod före sammandragning. Signalen passerar sedan ner genom ett knippe fibrer som kallas hans -bunten , belägen mellan ventriklarna, och sedan till purkinje -fibrerna i botten (toppen) i hjärtat, vilket orsakar ventrikelsammandragning. Detta är känt som hjärtans elektriska ledningssystem , se figur 4.

Förutom SAN har AVN- och purkinje -fibrerna också pacemakeraktivitet och kan därför spontant generera en åtgärdspotential. Emellertid depolariseras dessa celler vanligtvis inte spontant, helt enkelt för att produktionskapacitet i SAN är snabbare. Detta innebär att innan AVN- eller purkinjefibrerna når tröskelpotentialen för en åtgärdspotential, depolariseras de av den mötande impulsen från SAN. Detta kallas "överdrivningssuppression". Pacemakeraktivitet för dessa celler är avgörande, eftersom det betyder att om SAN skulle misslyckas kan hjärtat fortsätta att slå, om än med en lägre hastighet (AVN = 40-60 slag per minut, purkinje-fibrer = 20-40 slag per minut). Dessa pacemakare kommer att hålla en patient vid liv tills nödteamet kommer.

Ett exempel på för tidig ventrikelsammandragning är det klassiska atletiska hjärtsyndromet . Ihållande träning av idrottare orsakar en hjärtanpassning där den vilande SAN -hastigheten är lägre (ibland runt 40 slag per minut). Detta kan leda till atrioventrikulärt block , där signalen från SAN försämras i sin väg till ventriklarna. Detta leder till okoordinerade sammandragningar mellan förmaken och ventriklarna, utan korrekt fördröjning mellan och i allvarliga fall kan resultera i plötslig död.

Reglering av det autonoma nervsystemet

Åtgärdshastigheten potentiell produktion i pacemakerceller påverkas, men styrs inte av det autonoma nervsystemet .

Det sympatiska nervsystemet (nerver dominerande under kroppens kamp-eller-fly-svar ) ökar hjärtfrekvensen (positiv kronotropi ) genom att minska tiden för att producera en åtgärdspotential i SAN. Nerver från ryggmärgen frigör en molekyl som kallas noradrenalin , som binder till och aktiverar receptorer på pacemakerns cellmembran som kallas β1 -adrenoceptorer . Detta aktiverar ett protein, kallat ett G _s -protein (s för stimulerande). Aktivering av detta G-protein leder till ökade nivåer av cAMP i cellen (via cAMP-vägen ). cAMP binder till HCN -kanalerna (se ovan), vilket ökar den roliga strömmen och därför ökar graden av depolarisering under pacemakerpotentialen. Den ökade cAMP ökar också öppningstiden för L -kalciumkanaler, vilket ökar Ca ^{2+ -strömmen} genom kanalen, vilket påskyndar fas 0.

Det parasympatiska nervsystemet ( nerver som dominerar medan kroppen vilar och smälter) minskar hjärtfrekvensen (negativ kronotropi ) genom att öka tiden det tar att producera en åtgärdspotential i SAN. En nerv som kallas vagusnerven , som börjar i hjärnan och reser till sinoatriella noden, släpper ut en molekyl som kallas acetylkolin (ACh) som binder till en receptor på utsidan av pacemakercellen, kallad en M2 muskarinreceptor . Detta aktiverar en G _i -protein (I för hämmande), som består av 3 subenheter (α, P och y), som, när den aktiveras, separerar från receptorn. Underenheterna β och γ aktiverar en särskild uppsättning kaliumkanaler, vilket ökar kaliumflödet ut ur cellen och minskar membranpotentialen, vilket innebär att pacemakercellerna tar längre tid att nå sitt tröskelvärde. G _i -protein också inhiberar cAMP vägen därför minska de sympatiska effekter som orsakas av spinal nerver.

Se även

• Hjärtans elektriska ledningssystem
• Koppling av excitation – kontraktion
• Kardial excitation-kontraktionskoppling
• Agerande potential
• Antiarytmiska medel
• Hjärtarytmi
• Pacemaker
• Vilande membranpotential
• Ventrikelverkan potential

Referenser

Bibliografi

externa länkar

• Interaktiv animation som illustrerar skapandet av en hjärtaktionspotential
• Interaktiva matematiska modeller av hjärtaktionspotential och andra generiska aktionspotentialer