Д. А. Димитриев, Е. В. Сапёрова
Электрофизиология кардиомиоцита
Чебоксары 2009
М
инистерство
образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Чувашский государственный педагогический
университет им. И. Я. Яковлева»
Д. А. Димитриев, Е. В. Сапёрова
Электрофизиология кардиомиоцита
Учебное пособие
Чебоксары
2009
УДК 612.861
Б
БК
28.903.9
Д – 464
Димитриев, Д. А. Электрофизиология кардиомиоцита : учеб. пособие / Д. А. Димитриев, Е. В. Сапёрова. – Чебоксары : Чуваш. гос. пед. ун-т, 2009. – 102 с.
Печатается по решению ученого совета ГОУ ВПО «Чувашский государственный педагогический университет им. И. Я. Яковлева»
Работа выполнена при поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации (грант № 2.2.3.3/2028).
Научный редактор
доктор биологических наук, профессор Димитриев А. Д.
Рецензенты:
Алексеев В. В., д-р биол. наук, профессор, декан биолого-химического факультета ГОУ ВПО «Чувашский государственный педагогический университет им. И. Я. Яковлева»;
Сергеева В. Е., д-р биол. наук, профессор кафедры медицинской биологии ФГОУ ВПО «Чувашский государственный университет им. И. Н. Ульянова»;
Хураськина Н. В., канд. биол. наук, доцент кафедры анатомии, физиологии и гигиены детей ГОУ ВПО «Чувашский государственный педагогический университет им. И. Я. Яковлева».
Представленные в настоящем учебном пособии материалы отражают современные представления об электрофизиологии кардиомиоцитов. Изучение данного учебного пособия позволит заложить основы представления о функционировании кардиомиоцитов различных отделов сердца. Руководство предназначено для аспирантов и студентов естественно-научных специальностей.
© Димитриев Д. А., Сапёрова Е. В., 2009
© ГОУ ВПО «Чувашский
государственный педагогический
университет им. И. Я. Яковлева», 2009
Глава 1 Каналы и токи кардиомиоцита
Кардиомиоциты ограничены липопротеиновой мембраной, которая является хорошим электрическим изолятором. Разница зарядов между внешней и внутренней стороной мембраны представляет собой мембранный потенциал. Мембранный потенциал покоя (МПП) кардиомиоцита клетки всегда отрицателен, его величина постоянна для каждого типа клеток и колеблется в диапазоне от –60 до –95 мВ.
Неравномерное распределение различных ионов между вне- и внутриклеточным пространством необходимо для существования потенциала покоя. Этот потенциал между внутриклеточной средой и межклеточной жидкостью возникает потому, что мембрана не является совершенным изолятором, а до некоторой степени проницаема для определенных ионов. Наиболее проницаема мембрана для ионов калия, несколько меньше для ионов хлора и еще менее проницаема для ионов натрия.
Мембрану пронизывают каналы, представляющие собой комплекс трансмембранных белковых субъединиц, через которые способны проходить ионы. Трансмембранный ток является функцией от:
- градиента концентрании ионов;
- проницаемости мембраны;
- уровня экспрессии субъединиц каналов;
- проводимости, определяемой количеством ионов, проходящих через канал за единицу времени;
- от вероятности нахождения канала в открытом состоянии.
На рис. 1 представлены основные ионные токи и каналы кардиомиоцита [42; 77].
Рис. 1. Схема динамической модели кардиомиоцита желудочка (по Y. Rudy [77])
Примечание: INa – быстрый натриевый ток; ICa(L) – кальциевый ток, идущий через кальциевые каналы L-типа; ICa(T) – кальциевый ток, идущий через кальциевые каналы T-типа; IKr – быстрый калиевый ток; IK1 –калиевый ток выходящего выпрямления; Ito – транзиторный исходящий ток; IK(ATP) – АТФ-зависимый калиевый ток; IKр –калиевый ток плато; IK(Na) – калиевый ток, активируемый натрием; Ins(Ca) – неспецифически активируемый кальциевый ток; INa,b – натриевый фоновый ток; ICa,b – кальциевый фоновый ток; INa/K – ток, обусловленный Na+/K+ насосом; INa/Ca – ток, обусловленный Na+/Ca2+ обменником; IP(Ca) – ток, обусловленный кальциевым насосом сарколеммы; Ileak – кальциевый ток утечки из саркоплазматического ретикулума в миоплазму.
На рис. 2 изображены основные токи во время потенциала действия (ПД) [77].
ПД
ПД
Рис. 2 Основные токи во время потенциала действия кардиомиоцита