Miért dobog a szívünk?

Sejthártya alapvető szerkezeti egységei: Kettős foszfolipidréteg Többféle fehérjemolekula közéjük tartoznak: az ioncsatornák és az ionpumpák

különféle kationok és anionok eloszlása a sejthártya két oldalán nyugalmi állapotban

A membránpotenciál-változás időbeli alakulása a sejthártya egy pontján vázizom és idegsejt, valamint egy szívizomsejt esetében

Mi a különbség alapja? A membránpotenciál-változásokat a szívizomsejtekből (ki és az oda) beáramló Na+, K+ és Ca2+-ionok árama okozza a szívizomsejtek funkciója, egy-egy szívdobbanás során

Mi minden történik a szívizomsejtek membránjában egyetlen összehúzódás alatt? Nyugalomban fesz. Szabályozott Na+, K+ csatornák zárva „utasításra” Na+-csatornák kinyílnak Na+ beáramlás Membránpotenciál értéke lecsökken(depolarizáció) Ennek hatására az átmeneti K+ csatornák kinyílnak K+-ion kiáramlás

Mi minden történik a szívizomsejtek membránjában egyetlen összehúzódás alatt? A membránpotenciál értéke nő, gyors átmeneti repolarizáció Ezt platófázis követi Lassan nő a membr. potenciál értéke Ca2+ be- a fesz. Szab. Ca2+-csatornákon keresztül míg K+ kiáramlás a késleltetett K+ csatornákon át

Mi minden történik a szívizomsejtek membránjában egyetlen összehúzódás alatt? Az ionáramok között egyensúly => membr. pot. értéke csak kis mértékben változik Ca2+ csatornák zárnak platófázis vége További K+-ionok távoznak Folyamatos repolarizáció Hiperpolarizáció Na+/Ca2+-,Na+/K+-pumpák

A szívdobbanás Szívizomnak saját ingerképző és vezető rendszer: központ a szinusz csomó itt spec. szívizomsejtek Pacemaker-aktivitás, biztosítja a szív dobogását

Az akciós potenciál terjedése: Szinusz csomó Pitvarok Pitvar-kamrai csomó Hisz-köteg Tawara-szárak Purkinje-rostok Kamrák izomzata

A szív ingerületképző és -vezető rendszere A szív ingerületképző és -vezető rendszere. A nyilak az ingerület terjedési irányát jelzik. Az ábra jobb oldala azt mutatja, hogy milyen az akciós potenciál lefutása a szív különböző régióiban

Elektrokardiogram: a szív elektromos aktivitásának időbeli lefutása, amint azt a jobb csuklón és a bal bokán elhelyezett elektródokkal rögzíthetjük. A P hullám a pitvar, a Q, az R és az S csúcsok, valamint a T hullám a kamra izomzatának aktivitását jellemzik. A QT távolság a szívizom ioncsatornáinak állapotát jellemző mérőszám

A hosszú QT szindróma A QT távolság megnyúlása, mely csökkent K+ ioncsatorna működést jelent Lehet genetikai eredetű, mutáció a K+-ioncsatornákat kódoló géneknél Ennek következtében kevesebb K+ áramlik ki, e miatt a repolarizáció több időt igényel

A hosszú QT szindróma Lehet szerzett: hosszan tartó gyógyszeres kezelés vagy anyagcserezavarok következtében Gyógyszerek hatóanyagai közül veszélyesek melyek gátolják a K+- csatornák működését. Többnyire betegséget nem okoz, tüneteket viszont növeli a szívritmuszavarok kockázatát, a hirtelen szívhalál esélyét

Akciós potenciál lefutása A szinusz- és pitvarkamrai csomó sejtjei akciós potenciált generálnak Pacemaker ioncsatornák: nem depolarizáció alatt nyílnak, K+ szelektivitásuk gyenge, ezért Na+ is átjut (4:1) A szinusz csomó sejtjeinél nincsenek állandó K+ csatornák, ezért a nyugalmi potenciál alacsonyabb

Akciós potenciál lefutása K+ ionok hagyják el a sejtet, a késleltetett K+- csatornákon keresztül membránpotenciál értéke növekszik Hiperpolarizáció, kinyílnak a ritmusképző csatornák K+- és Na+- ionok áramlanak a sejt belseje felé A sejt belseje negatívabb, kationok igyekeznek felé a sejthártya fokozatosan depolarizálódik A pacemakersejtekben a folyamat ismétlődik, ez biztosítja a szív ritmikus funkcióját

Különbségek a szív különféle részei között Akciós potenciál különböző, minden régiónak más-más feladat A pitvarban rövid lefutású repolarizáló K+ áramok erőteljesek membr.pot. értéke nyugalmi szintre rövid idő alatt áll helyre

Különbségek a szív különféle részei között Hatékony repolarizáció az ultragyors K+ csatornáknak köszönhetően A kamrák falában kisebb eltérés legrövidebb idő alatt a legkülső rétegben, a középsőben a leghosszabb Az átmeneti K+ áram a külső rétegben a legerőteljesebb

Különbségek a szív különféle részei között A platófázis meredeksége a beáramló Ca2+- és K+- ionok mennyiségétől függ

A különféle típusú ioncsatornák eloszlása a sejthártya, a t-csövecskék, valamint a szarkoplazmatikus retikulum (SR) membránjában. A citoplazmába kiáramló Ca2+- ionokat a Ca2+-ionpumpák (nyilazott "körgyűrűk") szállítják vissza a szarkoplazmatikus retikulumba

Akciós potenciál és az izomösszehúzódás kapcsolata vázizmokban

Akciós potenciál és kontrakció szívizomban

Hogyan alkalmazkodik a szív testünk pillanatnyi szükségleteihez? Feladata: oxigén és tápanyagellátás biztosítása Szabályozás a szinusz csomó és a pitvar-kamrai csomó működésének vegetatív módosításán keresztül Szimpatikus hatást közv. Idegvégződésekben noradrenalin

Hogyan alkalmazkodik a szív testünk pillanatnyi szükségleteihez? Noradrenalin hatására a ritmusképző csatornák hamarabb nyílnak, a depolarizáció hamarabb történik Szívritmus gyorsul Paraszimpatikus hatás ezt a bolygóideg közvetíti Acetilkolin szabadul fel

Hogyan alkalmazkodik a szív testünk pillanatnyi szükségleteihez? Az acetilkolin aktiválja az anyag kötődésétől függő K+-csatornákat(ligandfüggő ioncsatornák) Ezen ioncsatornák növelik a membránpotenciált A pacemaker csatornák később nyílnak=>lassul a szívritmus

Hogyan alkalmazkodik a szív testünk pillanatnyi szükségleteihez? Ligandfüggő K+ csatornák spec. változata az ún. nevezett „biztosíték” csatornák 1mM Atp (citoplazmában) alatt ezek zárva vannak Fokozott terhelés nyomán Atp koncentráció 1 mM alá süllyed=> nyitnak Hiperpolarizálják a sejthártyát=> csökken a Ca2+ beáramlás, rövidül az akciós pot.

Összességében: Csökken a szívizomsejtek terhelése Csökken az ATP felhasználás Javul a szívizomsejtek túlélési esélye Egy rövid ideig tartó oxigénhiányos állapot után védetté válik a szívizom egy újabb oxigénhiányos terheléssel szemben=>csökken a ritmuszavarok kialakulásának kockázata

Felhasznált irodalom Természet Világa 2006/03 Ördög Balázs-Szabad János