Potencjał czynnościowy komórek roboczych

Komórki robocze mięśnia sercowego reagują na działanie stosownego bodźca stanem pobudzenia, w którym następują zmiany przepuszczalności i przewodności błony komórkowej dla jonów oraz pojawia się przepływ prądów jonowych, prowadzący do zmiany potencjału błonowego. Ten zespół zmian nosi nazwę potencjału czynnościowego. Występujący w czasie pobudzenia kardiomiocytów roboczych potencjał czynnościowy składa się z czterech następujących po sobie faz:

Faza 0:

1. Bodziec z węzła SA (zatokowo-przedsionkowego)

2. Wzrost dokomórkowego prądu Na⁺ i lokalna depolaryzacja z -90mV do -60mV

3. Lokalne otwarcie bramkowanych depolaryzacją szybkich kanałów dla Na⁺.

4. Zamknięcie kanałów dla K⁺, gdy depolaryzacja osiągnie wartość -40 mV.

5. Następuje pełna aktywacja sodowa -> wzrost potencjału błonowego do +25 mV.

Faza 1:

1. Inaktywacja kanałów sodowych, chwilowy wzrost przepuszczalności dla jonów Cl^- i spadek potencjału do 0 mV.

2. Aktywacja kanałów dla Ca²⁺ .

Faza 2:

1. Dokomórkowy prąd Ca⁺ i równowaga z odkomórkowym słabym prądem jonów K⁺ (faza plateau).

2. Wzrost stężenia Ca²⁺ w sarkoplazmie.

3. Stopniowy wzrost aktywności kanałów potasowych.

Faza 3: (faza końcowej repolaryzacji)

1. Osłabienie prądu Ca²⁺, silna aktywacja kanałów potasowych.

2. Repolaryzacja. Gdy potencjał błonowy spadnie do -50 mV następuje aktywacja kanałów sodowych

Faza 4:

1. Aktywacja pompy sodowo-potasowej, wyrzucanie Na⁺ na zewnątrz z jednoczesnym wciąganiem K⁺ do wewnątrz.

2. Przywrócenie potencjału spoczynkowego.

Na czym polega przebieg potencjału czynnościowego w komórkach układu bodźcotwórczego serca? (rysunek)

Komórki układu bodąco-przewodzącego serca cechują się mniejszym i krót­szym potencjałem spoczynko­wym oraz po­wolną spoczyn­kową depolary­zacją rozpoczy­nającą się w fa­zie 4
i osiągającą samoistnie war­tość potencjału progowego, przy którym rozpoczy­na się potencjał czynnościowy. Potencjał czyn­nościowy w ko­mórkach tkanki węzłowej trwa krócej niż w
ko­mórkach roboczych serca, nie wykazując typowej dla nich, nagłej depolaryzacji z nadstrzałem
w fazie 0, a fazy l i 2 łączą się w fazę 3, co ostatecznie skraca cały okres repolaryzacji. Po końcowej repolaryzacji potencjał błonowy stopniowo się zmniejsza (faza 4), osiągając wartość progową
i prowadzi do wywołania kolejnego potencjału czynnościowego (ryc.13). W ten sposób komórki tkanki bodźco-przewodzą­cej mają zdolność do samoistnego i rytmicznego pobudzania się, tworząc tym samym rozrusznik całego mięśnia sercowego. Ich najbar­dziej charakterystyczną cechą jest brak stałego potencjału spoczynkowego i po­wolna spoczynkowa depolaryzacja, czyli potencjał rozrusznikowy.

Mechanizm potencjału rozrusznika, czyli powoli narastająca depolaryzacja spo­czynkowa, wiąże się z powoli wzrastającym, dokomórkowym prądem Ca²⁺, początko­wo poprzez uruchomienie przejściowych,a potem długo utrzymują­cych się kanałów wapniowych (w fazie 0). To warunkuje dokomórkowy prąd jonowy Ca²⁺ (I_CaL) i wzrost stężenia tych jonów w sarkolemie komórek węzła SA
i AV. Ponieważ przepuszczalność dla jonów Na⁺ zmienia się tylko nieznacz­nie, brak jest typowej dla komórek mięśnia roboczego fazy 0 z szybkim dokomórko­wym prądem jonów Na⁺ i w zasadzie szybka depolaryzacja z nadstrzałem to wynik dokomórkowego prądu jonów Ca²⁺. Faza repolaryzacji to głównie wynik szybkiego, odkomórkowego, prądu K⁺ w wyniku wzrostu przepuszczalności
i przewodności dla jonów K⁺ (T gK⁺). W momencie, gdy prąd potasowy ustaje, rozpoczyna się wzrost przepuszczalności dla jonów Ca²⁺ i cały cykl generowania potencjału czynnościowe­go
w komórkach SA lub AV zaczyna się na nowo.