Corrente e potenziali di azione Flashcards
(24 cards)
Che tipologie di cellule sono presenti nel miocardio?
Sono presenti:
1-Cellule del lavoro, che corrispondono alle cellule atriali e ventricolari. Esse hanno al loro interno dei granuli ripieni di peptide atriale natriuretico, che è una proteina importante per il controllo della pressione arteriosa.
2-Cellule nodali, che corrispondono alle cellule del nodo seno-atriale e del nodo atrio-ventricolare. Sono le cellule responsabili dell’attività pace-maker del cuore.
3-Cellule di conduzione, che sono rappresentate dalle cellule del fascio di His e delle fibre del purkinjie. Esse hanno il ruolo di passaggio dell’informazione elettrica tra atri e ventricoli.
Che ruolo ha e come viene misurata l’attività elettrica del cuore?
L’attività elettrica è un’attività ciclica, che viene sviluppata dagli atri e che viene poi propagata a tutto il cuore. Il ruolo di questa attività è quello di mantenere inalterata la pressione arteriosa, indipendentemente dalle variazioni di flusso e di resistenza.
Il potenziale di membrana a riposo delle cellule del miocardio è detto potenziale diastolico, ed è rappresentato dalla fase di diastole, in cui non si ha attività elettrica o contrazione. Il potenziale diastolico è descrescente nelle cellule ventricolari, atriali e del nodo seno-atriale. Esso può essere calcolato attraverso l’equazione di Nernst.
Descrivere le differenze tra potenziale di azione a risposta rapida e potenziale di azione a risposta lenta.
Durante la sistole i miociti vanno incontro a eccitazione e si ha lo sviluppo di un potenziale di azione, che può essere rapido oppure lento.
1-Rapido: il PA rapido ha una prima fase 0 di depolarizzazione molto rapida, in cui il potenziale di membrana raggiunge valori positivi. Dopodichè si ha una fase 1 di ripolarizzazione parziale, una fase 2 di plateau (in cui si ha il mantenimento del potenziale diastolico a valori positivi), una fase 3 di ripolarizzazione e una fase 4 di ritorno al valore di potenziale diastolico che era presente prima della formazione del PA.
2-Lento: il PA ha una prima fase 0 di depolarizzazione più lenta e partendo da valori più negativi di potenziale di membrana. La fase 1 è assente, la fase 2 è più rapida. Si ha poi la fase 3 e 4.
E’ inoltre presente il periodo refrattario assoluto, che dura circa 200 ms, che va dalla fase 0 alla fase 3: durante questo periodo di tempo non è possibile lo sviluppo di un secondo potenziale di azione. C’è anche il periodo refrattario relativo, di circa 100 ms, che va dalla fase 3 alla 4.
Che cosa succede se viene aumentata la concentrazione extracellulare di potassio in una fibra del Purkinjie?
Se viene aumentata la conc di K+ extracellula, la forma del potenziale di azione a risposta rapida subisce una variazione. Vediamo infatti che, all’aumentare della conc di K+, diminuisce la velocità della fase 0 e aumenta il tempo necessario all’instaurazione del PA. Questo perchè si ha un’inattivazione dei canali del sodio, che sono appunto i responsabili della fase 0. Si nota inoltre un’assenza di fase 1 e una diminuzione della fase 2, i cui responsabili sono gli ioni calcio e potassio. Questo è quello che possiamo notare anche in caso di ostruzione del miocardio: si osserva un flusso minore, con minor ossigenazione dei tessuti, minor sviluppo di ATP e quindi minor funzionalità della pompa Na+/K+, che porta a difficoltà di funzionamento del cuore.
Che cosa succede se viene aggiunta tetradotossina ad una fibra del Purkinjie?
La tetradotossina è un inibitore dei canali del sodio, per cui quando viene aggiunta viene inibita la fase 0 del PA a risposta rapida (di cui il sodio è responsabile). Di conseguenza il PA a risposta rapida assume una forma molto simile a quello a risposta lenta.
Quali correnti sono entranti e quali uscenti?
Le correnti entranti sono quella del sodio e del calcio, mentre la corrente uscente è quella del potassio.
Descrivere la corrente di potassio nel PA a risposta rapida
Sono presenti 3 tipologie di corrente di potassio:
1-La corrente Ik1, che passa attraverso i canali Kir (inward rectifier), che si attiva durante la ripolarizzazione della fase 1 e della fase 3. E’ quindi responsabile della fase 2, 3 e 4.
Il ruolo di questa corrente è quello di stabilizzare il potenziale di membrana diastolico: infatti ha una duplice natura (di corrente entrante o uscente) che cambia a seconda del valore di potenziale di membrana diastolico. Se andiamo a vedere come cambia la corrente in funzione del Vm, vediamo che per valori di Vm inferiori al potenziale di equilibrio del K+, abbiamo una corrente entrante; mentre per valori di Vm superiori al potenziale di equilibrio del potassio (quindi dopo il potenziale di inversione), troviamo una corrente uscente. Tale corrente uscente va quindi ad allontanare cariche positive dalla cellule e favorisce così l’iperpolarizzazione parziale della fase 1 e l’iperpolarizzazione della fase 3 e 4.
C’è una densità diversa di questi canali nelle cellule ventricolari, atriali e del NSA: questo da un diverso valore di potenziale di membrana (che infatti è più negativo andando dalle cellule ventricolari, alle atriali, a quelle del NSA).
2-La corrente Ik, che passa attraverso i canali Kv, la quale ha invece attivazione lenta, che permane per tutta la durata del PA. E’ infatti responsabile della fase 2, 3 e 4.
3-La corrente Ito, che passa dai canali KA, che ha attivazione molto rapida in corrispondenza della depolarizzazione: contribuisce quindi alla fase 1. Se viene somministrata 4-aminopiridina, che è un bloccante di questi canali, si ha la formazione di un PA senza fase 1 e con una fase di ripolarizzazione molto più rapida.
Descrivere la corrente di sodio nel PA a risposta rapida
La corrente di sodio è una corrente entrante, che quindi porta cariche positive dentro la cellula e che contribuisce alla depolarizzazione della membrana. E’ responsabile della fase 0 di depolarizzazione rapida della membrana. Con somministrazione di TTX, si ha l’inibizione di questi canali e la scomparsa della fase 0.
Descrivi le correnti di calcio nel PA a risposta rapida
Sono presenti 2 diverse correnti di calcio:
1-La corrente ICAL, che passa attraverso i canali CAL (long lasting), viene attivata durante la depolarizzazione e contribuisce alla fase 1 e 2 del PA. Questi canali sono quelli responsabili dell’accoppiamento eccitazione contrazione: la corrente interagisce con i canali dell’adenosina del RS, che permette la liberazione di calcio, il quale genera poi la produzione di forza. Su questi canali agiscono infatti sia sostanze prodotte dal SN, come noradrenalina e acetilcolina, sia farmaci calcio-antagonisti. La noradrenalina, ad esempio, si lega ai recettori beta-adrenergici e porta alla produzione di adenilato ciclasi, pKa, AMPc, attivazione della protein chinasi AMPc-dipendente e quindi attivazione dei canali del calcio di tipo L tramite fosforilazione. In questo modo si ha la maggior probabilità di apertura di questi canali. L’acetilcolina, al contrario, agisce inibendo la produzione di adenilato ciclasi e quidi l’inibizione dell’apertura dei canali del calcio. L’acetilcolina agisce anche sui canali di tipo T. I farmaci calcio-antagonisti hanno un funzionamento simile a quello dell’adetilcolina e sono ad esempio il dilitiazem. Essi vengono somministrati in caso di problemi alla contrattilità del cuore: agiscono inducendo minor rilascio di calcio, con conseguente minor sviluppo di forza e maggior rilassamento muscolare. In questo modo si abbassa la resistenza e il cuore fa meno fatica a pompare il sangue anche se ha problemi alla contrattilità. Questi sono i cosidetti farmaci riduttori del post-carico. La ridotta resistenza vascolare riduce il post-carico, ovvero la pressione arteriosa, che si oppone alla propulsione del sangue.
2-La corrente ICAT, che passa dai canali CAT (transient), è invece una corrente più veloce, che è responsabile della fase 0 e 1. Questi canali hanno attivazione e inattivazione rapida.
Riassumere tutte le correnti responsabili del PA a risposta rapida
Fase 0: canali del sodio e canali T del calcio.
Fase 1: canali Ik1 e Ito, canali T e L del calcio.
Fase 2: canali L del calcio, canali Ik e Ik1 del potassio.
Fase 3: canali Ik del potassio, canali Ik1.
Fase 4: canali Ik1 e Ik del potassio.
Descrivere il PA a risposta lenta
Il pontenziale di azione a risposta lenta si forma dalle cellule nodali, ovvero dalle cellule del nodo seno-atriale e del nodo atrio-ventricolare, che hanno attività pacemaker. L’attività pacemaker è un’attività spontanea che hanno queste cellule, che vanno incontro a depolarizzazione in assenza di stimolazione. Le depolarizzazioni che seguono la prima sono dovute, seconde due diverse scuole di pensiero, ad una corrente depolarizzante del potassio o ad uno scambiatore sodio/caldio. Nel primo caso parliamo della corrente If (funny) che, al contrario di quelle uscenti e iperpolarizzanti che abbiamo visto nel PA a risposta rapida, si attivano in presenza di ripolarizzazione. Tale corrente è quindi attiva in presenza di Vm minore del potenziale di equilibrio del potassio e quindi è entrante: depolarizza la cellula. Nella seconda ipotesi invece si pensa che i responsabili delle depolarizzazioni dovute all’attività pacemaker siano da attribuire ad uno scambiatore sodio/calcio, che sposta il sodio intracellularmente (3) e il calcio extracellularmente (1). Anche in questo caso si ha una depolarizzazione.
Si ha quindi una corrente depolarizzante dovuta alla corrente If, poi una corrente dovuta al sodio, la corrente dovuta ai canali T e L del calcio e infine la corrente dovuta allo scambiatore sodio/calcio.
Come cambia la durata del potenziale di azione e la lunghezza del ciclo cardiaco in base alla variazione della frequenza cardiaca?
La durata del potenziale di azione definisce i ms di durata del singolo potenziale di azione; mentre la lunghezza del ciclo cardiaco descrive i ms che intercorrono tra due potenziali di azione. Andando ad aumentare la frequenza cardiaca, diminuisce sia il ciclo cardiaco che la durata del potenziale di azione, mentre aumenta l’intensità della corrente Ik.
Cosa succede se aumenta la frequenza cardiaca ma non diminuisce la durata del potenziale di azione?
Se aumenta la frequenza cardiaca ma non diminuisce la durata del potenziale di azione, la durata della sistole non varia poichè essa deriva dalla durata del potenziale di azione; quello che varia è invece la durata della diastole, che si riduce e diventa insufficiente per un corretto riempimento del cuore di sangue. Si ottiene così il crollo della pompa.
Una delle caratteristiche delle cellule cardiache è quella di diminuisce la fase di sitole e aumentare la fase di diastole, in caso di aumento della frequenza cardiaca. In questo modo, anche con frequenza elevata, è possibile un corretto riempimento da parte del cuore.
Questo ha a che fare con i canali IK1, che sono quelli che determinano la ripolarizzazione in fase 3. Essi infatti, quando viene aumentata la frequenza cardiaca, perdono la capacità di deattivazione e quindi restano attivi nelle depolarizzazioni successive. In questo modo, nelle depolarizzazioni successive, i canali del potassio sono ancora aperti e si ha una fase 3 di ripolarizzazione più rapida. Si può così ottenere una riduzione della durata del potenziale di azione.
Quali sono i possibili metodi per cambiare la frequenza del potenziale di azione?
Ci possono essere due metodi:
1-Rallentamento della depolarizzazione: in questo modo il pacemaker diventa più lento e ci vuole più tempo per il superamento della soglia.
2-Abbassamento del potenziale di membrana diastolico: in questo modo è necessario più tempo per il superamento della soglia.
Cosa succede se viene stimolato il SN ortosimpatico?
Se viene stimolato il SN ortosimpatico, si ha una maggior probabilità di apertura dei canali del calcio, quindi una maggior depolarizzazione e quindi un aumento della frequenza. Inoltre aumenta l’ampiezza. Questi cambiamenti si vedono in un tempo di 2-3 secondi.
In un confronto con un potenziale di azione di controllo, vediamo che con la stimolazione del SN ortosimpatico si ha una depolarizzazione maggiore e il PA ha bisogno di meno tempo per insorgere.
Cosa succede se viene stimolato il SN parasimpatico?
La stimolazione del SN parasimpatico ha un’azione inibitoria poichè viene secreta acetilcolina, che va a diminuire l’attività dell’adenilato ciclasi e quindi diminuisce la probabilità di apertura dei canali del calcio. Si ha quindi una diminuzione della frequenza cardiaca, nell’arco di meno di 1 secondo. Si può anche osservare l’assenza di un potenziale di azione. Questa stimolazione del parasimpatico ha questo effetto sui canali del potassio e del sodio.
Vediamo quindi la diminuzione della depolarizzazione e il fatto che c’è bisogno di più tempo per ottenere l’insorgenza del potenziale di azione.
Come si propaga l’impulso nervoso nelle varie zone del cuore?
L’impulso parte dal nodo seno-atriale, con una velocità di conduzione di 1 m/s, e si propaga al nodo atrio ventricolare, con una valocità di conduzione di 0,05 m/s; dopodichè l’impulso si propaga al sistema di conduzione, quindi fascio di his, branche del fascio di his e fibre del purkinjie, con una velocità di conduzione di 1-4 m/s; infine l’impulso depolarizza i ventricoli.
Perchè osserviamo un solo battito anche se le zone che si depolarizzano nel cuore sono tante?
Osserviamo un solo battito perchè l’impulso che arrivs dal NSA è più grande e quindi la sua depolarizzazione sopprime le depolarizzazioni che si propagano alle altre zone del cuore, aumentando anche l’iperpolarizzazione delle altre zone del cuore grazie all’aumento della funzionalità della pompa sodio/potassio. Tale pompa infatti porta nettamente una carica positiva fuori dalla cellula, contribuendo al mantenimento dell’iperpolarizzazione. In questo modo viene anche ritardata la partenza del PA nelle cellule vicine.
Quando si generano i blocchi di primo, secondo e terzo grado del cuore?
I blocchi del cuore si generano quando l’impulso del NSA subisce delle variazioni nella sua trasmissione al NAV. I blocchi che possiamo trovare sono:
1-Blocco di primo grado: si ha un ritardo nella trasmissione dal NSA al NAV. Il blocco di primo grado può essere identificato se l’intervallo P-Q supera i 200 ms.
2-Blocco di secondo grado: si ha solo una frazione di impulsi trasmessi dal NSA al NAV. Ad esempio si ha un impulso al nodo atrio-ventricolare ogni due impulsi del nodo seno-atriale.
3-Blocco di terzo grado: si ha un blocco completo della trasmissione tra NSA e NAV. Ovvero la trasmissione dal NSA al NAV è slegata: si osserva comunque una depolarizzazione dovuta però all’attività spontanea delle fibre del purkinjie.
Come si può registrare l’attività elettrica del cuore?
L’attività elettrica del cuore viene registrata ponendo degli elettrodi sul corpo, che risulta in un tracciato, ovvero nell’ECG. L’ECG ha infatti diverse onde che rappresentano la depolarizzazione delle varie parti del cuore e che originano, se messe insieme, l’attività elettrica del cuore formata da onda P, complesso QRS, onda T e onda U. L’onda P rappresenta la depolarizzazione a carico degli atri; il complesso QRS rappresenta la depolarizzazione a carico dei ventricoli; l’onda T rappresenta la ripolarizzazione a livello dei ventricoli; l’onda P, che non sempre è visibile, rappresenta la ripolarizzazione del fascio di conduzione.
L’ampiezza delle onde dipende dal numero di elettrodi posti sul corpo, ma la loro forma resta sempre la stessa. Nella registrazione dell’ECG nella realtà si pongono diversi elettrodi in varie parti del corpo, in modo da poter registrare bene l’attività elettrica, poichè una massa piccola come quella del NSA genera una depolarizzazione più difficile da identifiare. Quelle che studieremo noi sono invece le tracce delle registrazioni di Einthoven.
Come si propaga la depolarizzazione nei ventricoli?
Nei ventricoli la depolarizzazione si propaga dalla base all’apice e dalla aprte interna alla parte esterna, tornando poi indietro.
Come si registra l’attività elettrica sulla superficie del corpo?
Una parte del cuore, a riposo, ha l’interno negativo e l’esterno positivo: la differenza di potenziale è =0. Si utilizzano due elettrodi per la misurazione dell’attività elettrica. Quando arriva l’impulso, con conseguente depolarizzazione, da sx verso dx inizia la depolarizzazione di quella parte del cuore. Quando metà dela superficie è depolarizzata, si ha il valore massimo di differenza di potenziale e la traccia dell’attività elettrica inizia a salire. Dopodichè si avrà tutta la zona depolarizzata, la differenza di pot =0 e la traccia che torna a zero. Inizia poi la ripolarizzazione: quando avremo metà della superficie ripolarizzata, avremo metà della traccia in discesa e la diffenza di potenziale più bassa. Quando la ripolarizzazione è completa si torna alle condizioni iniziali e la traccia torna a zero.
Come avvengono le misurazioni di Einthoven?
Le misurazioni di Einthoven vengono fatte attraverso le misurazioni di 3 derivazioni, che, nel complesso, costituiscono un triangolo equilatero con il cuore al centro.
Prima derivazione: polso destro e polso sinistro.
Seconda derivazione: polso destro e caviglia sinistra.
Terza derivazione: polso sinistro e caviglia sinistra.
Per analizzare poi l’attività elettrica, le tre derivazioni vengono espresse sotto forma di assi che tra loro differiscono di 60 °C, e che hanno una direzione positiva e una negativa.
Un esempio riguarda l’attività elettrica in funzione del tempo che viene registrata da un ventricolo. Esso infatti di depolarizza partendo dalla base all’apice e dalla parte interna a quella esterna. L’attività elettrica si misura grazie a un vettore campo elettrico: vengono quindi presi tutti i vettori campo elettrico della depolarizzazione del ventricolo e vengono uniti per l’origine. Essi vengono poi riportati, tutti insieme, in funzione di un asse orizzontale, che rappresenta la prima derivazione. I vettori che puntano a sx sono negativi e quelli che puntano a dx sono positivi. Questi vettori vengono poi riportati in funzione del tempo e vanno a rappresentare l’andamento della depolarizzazione nel tempo.
Che onde e intervalli dobbiamo analizzare in un ECG?
Ci sono diversi intervalli che possono essere analizzati in un ECG:
1-Ampiezza dal complesso QRS: rispetto alla linea isoelettrica in cui l’attività elettrica è zero, bisogna andare a contare i quadritini sopra e sotto di essa, fare la differenza tra essi e riprotare il numero ottenuto nella derivazione corrispondente. Una volta calcolata l’ampiezza nelle tre derivazioni, se la prima e la terza sono simili, si va a fare la somma vettoriale: il vettore che si ottiene si somma poi alla seconda derivazione. si ottiene un vettore risultante in seconda derivazione che, in base ai gradi di differenza con la prima derivazione, ci da l’asse elettrico medio del cuore, che normalmente è di 60°C. Se la prima e la terza derivazione non sono uguali, si fa la somma vettoriale tra due derivazioni casuali e si ripete il passaggio. L’asse elettrico medio del cuore può anche essere diverso dai 60°C: nelle persone robuste è più vicino allo 0, nelle persone slanciate è più vicino ai 90°C.
2-Intervallo P-R: intervallo tra l’inizio dell’onda P e il picco del complesso QRS. Se questo inervallo supera i 200 ms c’è un blocco di primo grado.
3-Intervallo QT: diminuisce in presenta dell’aumento della frequenza cardiaca. Quando aumenta la frequenza cardiaca si verifica una diminuzione della fase di sistole e un aumento della fase di diastole e quindi, grazie alla funzionalità dei canali del potassio, si ha una diminuzione dell’intervallo QT. Se tale intervallo non diminuisce, la pompa non può funzionare correttamente perchè non si ha un corretto riempimento di sangue da parte del ventricolo.
