Потенциал покоя и потенциал действия в нормальных клетках синусового и атриовентрикулярного узлов
Электрическая активность клеток синусового и АВ-узлов весьма отличается от таковой в клетках специализированной проводящей системы желудочков или рабочего миокарда предсердий и желудочков, обсуждавшихся ранее. Благодаря своим необычным электрофизиологическим характеристикам клетки узлов часто принимают участие в инициации и поддержании аритмии. Ввиду существования значительных различий между клетками узла и другими клетками сердца их нормальные электрические характеристики целесообразно рассматривать отдельно.
Потенциал покоя
Клетки синусового узла обычно постоянно активны и редко находятся в покое, поэтому, строго говоря, при их описании не следует использовать термин «потенциал покоя». Однако максимальный диастолический потенциал (наиболее отрицательный уровень мембранного потенциала сразу после потенциала действия реполяризации) легко измеряется и оказывается значительно менее отрицательным (примерно на 20 мВ), чем максимальный диастолический потенциал волокон Пуркинье или клеток предсердий и желудочков (рис. 3.9). Максимальный диастолический потенциал клеток АВ-узла по своей величине аналогичен наблюдаемому в клетках синусового узла. Значения внутриклеточной концентрации K+(а значит, и величина ЕK) в клетках синусового узла, по-видимому, близки к зарегистрированным в сердечных клетках с гораздо более высоким потенциалом покоя [44]. Следовательно, более низкий мембранный потенциал клеток синусового и атриовентрикулярного узлов обусловлен более высоким отношением коэффициентов натриевой и калиевой проницаемости (РNа/РK) мембраны этих клеток по сравнению с клетками предсердий и желудочков или волокон Пуркинье. Правда, пока неясно, в какой степени более высокое отношениеPNa—РКв клетках узлов обусловлено меньшей величиной РK, а в какой — большей величинойpna. Дальнейшие исследования, однако, покажут, имеют ли узловые клетки необычно высокую проницаемость для Na+в покое или они обладают необычно низкой проницаемостью для K+.
Фазы деполяризации и реполяризации потенциала действия
В клетках синусового и атриовентрикулярного узлов скорость деполяризации в нулевую фазу намного ниже (1—20 В/с), чем в нормальных волокнах Пуркинье или клетках рабочего миокарда (см. рис. 3.9). Амплитуда потенциалов действия также весьма невелика (60—80 мВ); в некоторых клетках пик потенциала действия не превышает 0 мВ [3]. По сравнению с другими сердечными клетками более низкая скорость нарастания и меньшая амплитуда потенциала действия узловых клеток отражают значительно меньшую величину входящего тока перед нулевой фазой деполяризации в этих клетках. Имеющиеся в настоящее время данные однозначно свидетельствуют о том, что меньший по величине входящий ток в клетках синусового и атриовентрикулярного узлов течет не через быстрые натриевые каналы, а через медленные каналы и переносится ионами натрия и кальция (45— 47]. Такие потенциалы действия с нарастанием, зависящим от медленного входящего тока, часто называют «медленными ответами» в отличие от более обычных «быстрых ответов», нарастание в которых зависит от быстрого натриевого тока [20]. Из-за столь малой величины суммарного входящего тока и медленной деполяризации в нулевую фазу скорость проведения медленных потенциалов действия через узлы всегда низка (0,01— 0,1 м/с); именно такое медленное проведение в определенных условиях может обусловить возникновение нарушений ритма в тканях узлов. Как отмечалось ранее, медленные каналы для входящего тока имеют совершенно иные характеристики зависимости их воротного механизма от времени и потенциала по сравнению с быстрыми натриевыми каналами. Медленный входящий ток активируется и инактивируется значительно дольше, чем быстрый натриевый ток. Поэтому после нарастания потенциала действия в узлах медленный входящий ток инактивируется только медленно, способствуя деполяризации мембраны в течение всей фазы плато потенциала действия. Активация зависимого от времени и потенциала выходящего калиевого тока вместе с инактивацией медленного входящего тока, по-видимому, вызывает реполяризацию клеток узлов, как это было описано для окончания потенциала действия в других сердечных клетках.
Рис. 3.9.Сравнение потенциалов действия синуса и АВ-узла (указаны стрелками) с потенциалами действия рабочего миокарда и волокон Пуркинье.
Запись потенциалов действия произведена в следующих областях сердца (начиная сверху): синусовый узел, предсердие, атриовентрикулярный узел, пучок Гиса, волокно Пуркинье в ложном сухожилии, терминальное волокно Пуркинье и рабочий миокард желудочков. Заметьте, что возрастание скорости и амплитуда потенциалов действия синуса и АВ-узла меньше аналогичных параметров в других клетках [3].
Проводимость медленных каналов для входящего тока восстанавливается после реполяризации мембраны также гораздо медленнее, чем проводимость быстрых натриевых каналов [20, 21]. В отличие от других сердечных клеток в узловых клетках при нанесении преждевременного стимула во время конечной фазы реполяризации не отмечается возникновения потенциала действия. В действительности достаточная инактивация проводимости медленных каналов для входящего тока может сохраняться даже после полной реполяризации в клетках, ставших абсолютно рефрактерными к стимуляции [48]. Реактивация происходит постепенно в течение всей диастолы; преждевременные импульсы, вызванные вскоре после полной реполяризации, имеют более медленное нарастание, меньшую амплитуду, чем нормальные импульсы, и распространяются медленнее. Преждевременные импульсы, вызванные позднее во время диастолы, имеют соответственно более быстрое нарастание, более высокую амплитуду и, следовательно, проводятся быстрее [49]. Такое поведение отражает длительность процесса реактивации медленных каналов. Связанный с этим продолжительный рефрактерный период узловой ткани, а также значительное замедление проведения через нее преждевременных импульсов могут быть важными факторами инициации некоторых нарушений сердечного ритма.