Жүрек ырғағын қалыптастырушы потенциал: механизмдер мен реттеушілер

Кіріспе

Жүректің жүрек соғуын реттеуші жасушаларында (мысалы, синоатриалдық түйінде) жүрек соғуын реттеуші потенциал (сонымен қатар жүрек соғуын реттеуші ток деп те аталады) – бұл жасуша мембранасы (мембраналық потенциал) бойындағы кернеудің баяу, оңға қарай өсуі. Бұл өсу бір әрекет потенциалы аяқталып, келесі әрекет потенциалы басталар аралығында жүзеге асады. Мембраналық потенциалдың өсуі жасуша мембранасының, әдетте 65 мВ шамасындағы тыныш мембраналық потенциалды сақтап тұруына, шектік потенциалға жетуіне және одан кейін келесі әрекет потенциалын тудыруына себеп болады. Осылайша, жүрек соғуын реттеуші потенциал жүрек соғуын реттеуші жасушалардың өзінен туындайтын ритмикалық қоздырылуын (автоматикасын) қамтамасыз етеді, ал жүрек соғуын реттеуші потенциалдың өзгеру жылдамдығы (яғни, еңісі) келесі әрекет потенциалының уақытын және осымен жасушаның ішкі қоздырылу жиілігін анықтайды. Денсаулы синоатриалдық түйінде (SAN, оң жүрекшеде орналасқан және жүрек соғу жиілігін анықтайтын жүрек соғуын реттеуші жасушаларды қамтитын күрделі тіндік құрылым) жүрек соғуын реттеуші потенциал жүрек соғуының негізгі анықтамасы болып табылады. Жүрек соғулары арасындағы жиырылмау кезеңін (диастола) көрсететіндіктен, бұл потенциал диастолалық деполяризация деп те аталады. Жүрек соғуын реттеуші фаза кезінде жасуша мембранасының потенциалын өзгерту үшін қажетті жалғыз ішкі ток мөлшері өте аз, бірнеше пикоамперге (пА) жуық, бірақ бұл жалғыз ағым уақыт өте келе өзгеретін бірнеше токтардың әртүрлі кернеуге және уақытқа тәуелді үлесінен туындайды. Әдебиетте K+, Ca2+, Na+ каналдарының және Na+/K+ алмастырғышының жүрек соғуын реттеуші фаза кезінде белсенді екенін көрсететін мәліметтер әртүрлі баяндалған, бірақ көптеген көрсеткіштер ең маңыздыларының бірі ретінде "ерекше" (If) тогын көрсетеді (қ. "ерекше ток"). Саркоплазмалық ретикулум (SR) Ca2+ транзиенттерінің де Na-Ca алмастырғышының қатысуымен диастолалық деполяризацияның туындауына қатысатынына қатысты айтарлықтай дәлелдер бар. Ботцингерге дейінгі кешен сияқты кейбір нейрондардың ритмикалық белсенділігі нейротрансмиттерлер мен нейропептидтермен модуляцияланады, және мұндай модуляциялық байланыс нейрондарға ерекше, күйге тәуелді ритмикалық үлгілерді жасау үшін қажетті икемділікті береді.

In the pacemaking cells of the heart (e. g., the sinoatrial node), the pacemaker potential (also called the pacemaker current) is the slow, positive increase in voltage across the cell's membrane (the membrane potential) that occurs between the end of one action potential and the beginning of the next action potential. This increase in membrane potential is what causes the cell membrane, which typically maintains a resting membrane potential around 65 mV, to reach the threshold potential and consequently fire the next action potential; thus, the pacemaker potential is what drives the self generated rhythmic firing (automaticity) of pacemaker cells, and the rate of change (i. e., the slope) of the pacemaker potential is what determines the timing of the next action potential and thus the intrinsic firing rate of the cell. In a healthy sinoatrial node (SAN, a complex tissue within the right atrium containing pacemaker cells that normally determine the intrinsic firing rate for the entire heart), the pacemaker potential is the main determinant of the heart rate. Because the pacemaker potential represents the non contracting time between heart beats (diastole), it is also called the diastolic depolarization. The amount of net inward current required to move the cell membrane potential during the pacemaker phase is extremely small, in the order of few pAs, but this net flux arises from time to time changing contribution of several currents that flow with different voltage and time dependence. Evidence in support of the active presence of K+, Ca2+, Na+ channels and Na+/K+ exchanger during the pacemaker phase have been variously reported in the literature, but several indications point to the “funny”(If) current as one of the most important. (see funny current). There is now substantial evidence that also sarcoplasmic reticulum (SR) Ca2+ transients participate to the generation of the diastolic depolarization via a process involving the Na–Ca exchanger. The rhythmic activity of some neurons like the pre Bötzinger complex is modulated by neurotransmitters and neuropeptides, and such modulatory connectivity gives to the neurons the necessary plasticity to generating distinctive, state dependent rhythmic patterns that depend on pacemaker potentials.

Индукция

Кардиостимулятор жасушаларының қоздырылуы жасуша мембранасының шектік потенциалына жеткен кезде электрлік түрде шақырылады. Шектік потенциал – бұл миоцит сияқты қоздырылатын жасуша мембранасының әрекет потенциалын тудыру үшін жетуі тиіс потенциал. Бұл деполяризация жасуша мембранасы арқылы кальций иондарының өте шағын таза кіріс тогының нәтижесінде пайда болады, ол әрекет потенциалын тудырады.

Био-кардиостимуляторлар

Биокардиостимуляторлар – электронды кардиостимулятордың орнын басуға бағытталған, қарқынды дамып келе жатқан зерттеу саласының нәтижесі. Биокардиостимулятор тыныш миокард жасушаларын (мысалы, құлақша жасушаларын) кардиостимулятор жасушаларына айналдырады. Бұл жасушаларға кардиостимулятор тогын тудыратын генді экспрессиялау арқылы қол жеткізіледі.