fysiologie H21 kanalen, actiepotentialen

wat is de intrinsieke snelheid van de SA knoop

vuurt 60(-100) keer per minuut in rust

hoe lang duurt het voor het signaal van de SA knoop na ontstaan bij de AV knoop komt

1/10e van een seconde

wat is de intrinsieke snelheid van de SA knoop

vuurt 60(-100) keer per minuut in rust

hoe lang duurt het voor het signaal van de SA knoop na ontstaan bij de AV knoop komt

1/10e van een seconde

waardoor wordt de hoeveelheid stroom die loopt tussen cel A en B beïnvloedt bij gap junctions

• het verschil in voltage tussen de 2 cellen (hoe groter het verschil hoe meer stroom loopt)

• de elektrische weerstand tussen de cellen (hoe kleiner de afstand tussen de twee cellen, hoe minder weerstand door de gap junction, hoe meer stroom)

waardoor kan een actiepotentiaal sneller door een keten van cellen doorgegeven worden?

• meer ionkanalen geopend in het actieve deel van het hart (dus het deel waar het actiepotentiaal aan het begin van de keten ontstaat), waardoor de depolariserende stroom groter wordt

  • van de rode lijn naar de blauwe lijn

• de threshold wordt verlaagd, waardoor een kleinere stroom al voldoende is om een actiepotentiaal op te wekken

  • de meer negatieve threshold, dan kan bij punt B ook een actiepotentiaal gevormd worden

wat is de intracellulaire stroom

wanneer cel A gaat depolariseren gaan er kanalen open en komt er een positieve stroom cationen de cel in. hierdoor gaat cel A depolariseren, maar het zorgt ook voor een flow van positieve stroom richting cel B, dat is de intracellulaire stroom

en dit kan weer zorgen voor depolarisatie van cel B

wat is de extracellulaire stroom

de positieve lading die bij depolarisatie in cel B komt ontlaadt de membraancapaciteit van cel B en zorgt zo voor de depolarisatie van cel B en ook voor vrijlating van de extracellulaire positieve lading die met het membraan geassocieerd was

de extracellulaire stroom is de beweging van deze extracellulaire lading van cel B naar het extracellulaire gebied van cel A

waarop is elk punt van een elektrocardiogram (ECG) gebaseerd?

de som van de instantane electrische vectoren die door de extracellulaire stroom van de vele cellen van het hart gegenereerd wordt

welke 4 tijdsafhankelijke en voltage-gated membraanstromen zijn belangrijk bij het actiepotentiaal

• Na+ stroom

• Ca2+ stroom

• K+ stroom

• If (pacemaker) stroom

waarvoor is de Na stroom (I­_Na) verantwoordelijk

de snelle depolarisatie in atriale en ventriculaire myocyten en in purkinje vezels

waarvoor is de Ca stroom (I_Ca) verantwoordelijk

de snelle depolarisatie fase van het actiepotentiaal in de SA en AV knoop

de trigger voor contractie in alle cardiomyocyten

waarvoor is de K stroom (I_K) verantwoordelijk

de repolarisatie fase in alle cardiomyocyten

waarvoor is de pacemaker stroom (I_f) verantwoordelijk

gedeeltelijk voor de pacemaker activiteit in SA knoop cellen, AV knoop cellen en pukinjevezels

welke elektrogene transporters dragen de stroom over het plasmamembraan

de NCX1 (Na-Ca exchanger)

de Na-K pomp

welke fases zijn er in het actiepotentiaal van een nodale cel

0, 3, 4

welke fases zijn er in het actiepotentiaal van een cardiale spiercel

0, 1, 2, 3, 4

wat is fase 0

de upstroke van het actiepotentiaal

waardoor komt fase 0

de upstroke:

kan enkel door I_Ca komen en is dan langzaam

of komt door I_Ca en I_Na en is dan snel

waardoor is de upstroke in nodale cellen langzamer dan in ventriculaire spiercellen

in nodale cellen komt de upstroke enkel door I_Ca

en in ventriculaire spiercellen door zowel I_Ca als I_Na

wat is fase 1

het snelle repolarisatiedeel van het actiepotentiaal (bestaat niet altijd)

waardoor ontstaat fase 1

het snelle repolarisatiedeel:

er is bijna volledige inactivatie van I_Ca of I_Na en kan ook afhangen van de activatie van I_to een kleine uitwaartse K-stroom

wat is I_to

transient outwards current

een tijdelijke uitwaartse K stroom die kan bijdragen aan het snelle repolarisatiedeel van het actiepotentiaal

wat is fase 2

de plateaufase (prominent aanwezig in ventriculaire spiercellen)

waardoor ontstaat fase 2

de plateaufase:

de repolarisatie wordt uitgesteld door de binnenstroom van Ca en Na ionen door hun hoofdkanalen en een kleine membraanstroom door NCX1

wat is fase 3

het repolarisatieonderdeel van het actiepotentiaal

waardoor komt fase 3

repolarisatie:

komt door I_K

wat is fase 4

de elektrische diastolische fase van het actiepotentiaal

wat is het diastolische potentiaal

Vm tijdens fase 4

wat is het maximale diastolische potentiaal

de meest negatieve Vm tijdens fase 4

wat veroorzaakt de pacemakeractiviteit in SA knoop en AV knoop cellen in fase 4

veranderingen in I_K, I_Ca en I_f

wat veroorzaakt de pacemaker activiteit in purkinjevezels

I_f

wat is de grootste stroom in de hartspier

de Na stroom

waar zijn de Na kanalen aanwezig

overvloedig in ventriculaire en atriale spier en purkinje vezels

(afwezig in SA en AV knoop)

welk kanaal hoort bij I­_Na

een voltage gated kanaal met α en β₁ subunits

de α subunit is Nav1.5

waarvoor is het Na-kanaal gevoelig

De unieke cardiale α subunit (Nav1.5) heeft meerdere fosforyleringsplaatsen en is daardoor gevoelig voor stimulatie door cAMP-dependent protein kinase

opening en sluiting Na-kanalen

kunnen snel activeren (0.1-0.2 ms) door lokale depolarisatie

sluiten door inactivatie (tijdsafhankelijk proces van sluiten wanneer de Vm lang op eenzelfde niveau blijft)

bij welke fasen speelt de natriumstroom een rol

• snelle activatie door depolarisatie leidt tot een enorme inwaartse stroom die ten grondslag ligt aan het merendeel van de snelle upstroke (fase 0)

• door tijdsafhankelijke inactivatie sluiten de kanalen, dit is gedeeltelijk verantwoordelijk voor de snelle repolarisatie (fase 1)

• er blijft een erg klein deel van de stroom over I_Na,late wat helpt de plateaufase te verlengen (fase 2)

waarvoor zorgt de depolarisatie die door de Na stroom geactiveerd wordt

de I_Na­ in naburige cellen

en ook andere membraanstromen in naburige cellen: I_Ca en I_K

wat helpt bij het blokkeren van Ina

lokale verdovende antiarrytmische medicatie

welke Ca kanalen zijn er

voornamelijk het L-type Ca kanaal: Cav1.2

T-type Ca kanaal is in mindere mate aanwezig

bij welke fasen speelt de Ca stroom een rol

• in de SA knoop voor het bijdragen aan de pacemaker activiteit

• in SA en AV knoop als inwaartse bron verantwoordelijk voor de upstrokes

• in de ventriculaire en atriale spiercellen en in de purkinjevezels zorgt het samen met Ina voor de upstroke fase —> het vergroot de snelheid van het geleiden van de actiepotentialen

• kleine overgebleven Ica blijft aanwezig in fase 2 en helpt de plateaufase verlengen

waardoor komt de elektrische vertraging in de AV knoop

bij SA en AV knoop cellen is de grote Ina stroom er niet voor de upstrokefase en alleen de kleinere Ica stroom. daardoor wordt de membraancapaciteit van naburige cellen minder snel ontladen en wordt het actiepotentiaal minder snel doorgegeven

opening en sluiting Ca kanalen

bij positievere waarden van Vm activeren ze snel (binnen 1 ms)

inactiveren ook snel bij een compleet en tijdsafhankelijk proces (halftijd 10-20 ms)

wat zorgt voor het blokkeren van Ica

blokkers van L-type Ca kanalen

waarom duren cardiale actiepotentialen langer dan die van skeletspieren

omdat in hartspieren de K stromen zo langzaam aan gaan

bij welke fasen speelt I_K een rol

• zorgt voor het repolariseren van het membraan aan het eind van het actiepotentiaal (fase 3)

• draagt in SA en AV knoop bij aan de pacemaker activiteit door langzaam de diastolische voltage te inactiveren

waaruit bestaat I_K

• I_Kr een relatief snel component

• I_Ks een relatief langzaam component

door welke kanalen wordt I_Kr vervoerd

heteromere HERG/miRP1 kanalen

door welke kanalen wordt I_Ks vervoerd

heteromere KvLQT1/minK kanalen

openen en sluiten K kanalen

er is een kleine stroom aanwezig bij negatieve membraanpotentialen

hij wordt bij depolarisatie langzaam geactiveerd (20-100 ms)

hij inactiveert niet

welk kanaal hoort bij de Ito / A-type stroom en hoe wordt het geactiveerd

het is de early outward K-stroom in atriale en ventriculaire spiercellen

het Kv4.3 kanaal

wordt geactiveerd door depolarisatie

welk kanaal hoort bij de G-eiwit geactiveerde K-stroom en hoe wordt het geactiveerd

prominente stroom in SA en AV knoop cellen

Acetylcholine activeert muscarinereceptoren en activeert door de β en γ subunits van een G-eiwit

het kanaal is GIRK K-kanalen

welk kanaal hort bij Katp stroom en hoe wordt het geactiveerd

ATP gevoelige K kanalen

geactiveerd door lage intracellulaire ATP concentraties → bestaan uit subunits (Kir 6.1 of Kir6.2) en vormen SUR1 of SUR2 kanalen

welk kanaal hoort bij de If stroom en waardoor wordt het geactiveerd

is aanwezig in SA en AV knoop cellen en purkinje vezels

aspecifiek cationkanaal: HCN

geactiveerd door hyperpolarisatie aan het eind van fase 3

wat draagt er allemaal bij aan de vorm van een actiepotentiaal

• samenstelling van ionkanalen

• eigenschappen van de kanalen op een bepaald moment

• de intracellulaire junctions

• geomterie van de cel

welke fundamentele principes onderliggen de pacemaker activiteit

• inwaartse / depolariserende membraanstromen gaan interacties aan met uitwaartse / hyperpolariserende membraanstromen om regelmatige cycli van spontane depolarisatie en repolarisatie tot stand te brengen

• in een bepaalde cel kunnen deze stromen in fase 4 in een kleine range van diastolische potentialen op elkaar inwerken

  • in SA en AV knoop cellen tussen -70 en -50 mV

  • in purkinjevezles tussen -90 en -65 mV

welke stromen bepalen het intrinsieke ritme in de SA knoop

I_Ca, I_K en I_f

wat is het maximale diastolische potentiaal in SA knoop cellen

tussen de -60 en -70 mV

waar ligt de drempelwaarde in de SA knoop cellen

ongeveer -55 mV

welke stromen zijn afhankelijk voor het intrinsieke ritme van de AV knoop

I_k, I_Ca en I_f

wat is de intrinsieke pacemakersnelheid van de AV knoop

ongeveer 40 beats/minuut

wat is de intrinsieke pacemakersnelheid van de purkinjevezels

ongeveer 20 beats/min

van welke membraanstromen hangt het actiepotentiaal van de purkinje vezels af

I_Ca, I_K, I_Na en I_f.

wat is het maximale diastolische potentiaal in de purkinje vezels

ongeveer -80 mV

wat is het rustpotentiaal van atriale en ventriculaire myocyten

-80 mV

van welke tijds en voltage afhankelijke membraanstromen hangt het actiepotentiaal van atriale spiercellen af

I_Na, I_K en I_Ca

wat zijn de bachmanns bundels

de 4 speciale geleidingsbundels in de atriale spier

waarheen geleiden de 4 bachmanns bundels

• een geleidt het actiepotentiaal van de SA knoop naar het linker atrium

• de andere drie geleiden het van de SA knoop naar de AV knoop

hoe depolariseert het myocardium

altijd van endocardium (binnenkant) naar epicardium (buitenkant)

van welke tijds en voltage afhankelijke membraanstromen hangt het actiepotentiaal van ventriculaire spiercellen af

I_Na, I_Ca en I_K

wat is het rustpotentiaal van ventriculaire spiercellen

-80 mV

wat is de effectieve refractaire period

de periode waarin een hartspiercel geactiveerd is en als dat zo is kan hij niet nog meer geactiveerd worden de stromen I_Na, I_Ca worden grotendeels geïnactiveerd

een verdere elektrische stimulus heeft geen verdere invloed op het actiepotentiaal

wat is de relatieve refractaire periode

een elektrische stimulus kan een actiepotentiaal stimuleren, maar wel een kleinere dan normaal

(begint aan het eind van de plateaufase, wanneer Ik in grootte toeneemt en Ina en Ica beginnen te herstellen van inactivatie)

wat is een negatief chronotoop effect

de vuringssnelheid wordt verlaagd

wat kan een negatief chronotoop effect veroorzaken (verlaging van de vuringssnelheid)

• steilheid van de depolarisatie in fase 4 neemt af

• het maximale diastolische potentiaal wordt negatiever

• de threshold wordt positiever

het kost dus meer tijd om de threshold te bereiken

wat is een positief chronotopisch effect

de vuringssnelheid wordt verhoogd

wat kan een positief chronotoop effect veroorzaken (verhoging van de vuringssnelheid)

• steilheid van de depolarisatie in fase 4 neemt toe

• het maximale diastolische potentiaal wordt minder negatief

• de threshold wordt negatiever

het kost dus minder tijd om de threshold te bereiken

waardoor en waar in het hart wordt acetylcholine afgegeven

door de parasympatische n. vagus

afgegeven aan de SA en AV knopen

wat doet acetylcholine

• vermindert de I_f in de SA knoop waardoor de steilheid van de depolarisatie van fase 4 verminderd wordt

• opent de GIRK kanalen, waardoor relatieve K geleiding toeneemt en het maximale diastolische potentiaal van de SA knoop cellen wordt negatiever

• het vermindert de I_Ca in de SA knoop, waardoor de steilheid van de fase 4 depolarisatie afneemt en de threshold een positievere waarde krijgt

er is een tragere hartslag

heeft vergelijkbare effecten op de AV knoop, maar omdat dit niet de pacemaker is uit dit zich in een tragere geleidingssnelheid:

• inhibitie van I_Ca wat in AV cellen de threshold ook positiever maakt —> moeilijker voor cellen om de naburige cellen te depolariseren

wat zijn catecholaminen

adrenaline en noradrenaline

verhogen de hartslag

waarop werken catecholaminen

β1-receptoren

wat doen catecholaminen

• verhogen de I_f in knoopcellen, waardoor de steilheid van de depolarisatie in fase 4 toeneemt

• verhogen de I_Ca in alle myocard cellen

  • maakt de depolarisatie in fase 4 steiler en maakt de threshold ook negatiever in AV en SA knoop cellen

• produceren verkorte actiepotentialen (door effecten op andere stromen)

wat is een positief inotropisch effect

er is een toename in de sterkte van de contractiekracht

hoe zorgen catecholaminen voor een positief ionotropisch effect (toename van sterkte van contractiekracht)

• toegenomen calcium influx (Ica) zorgt voor een grotere lokale toename in [Ca]i en een grotere calcium-induced-calcium release

• er is een vergroting van de gevoeligheid van het calcium release kanaal voor cytoplasmatisch Ca

• de SERCA pomp wordt gestimuleerd, dus beter naar binnen pompen Ca het SR in, dus kan later meer vrijgelaten worden

• hoger Ica zorgt dat er meer calcium aan SERCA bindt en dus in totaal meer Ca uiteindelijk het SR in kan gaan

wat is een vagale maneuvre

dingen die de parasympatische activiteit verhogen, zoals acetylcholine (kunnen de ventriculaire slag ook verminderen) —> worden gebruikt bij atriële tachycardie zoals atrium fibrilleren (dan vermindert de activatie van de ventrikels)

wat is een valsalva maneuvre

• er wordt een geforceerde uitademingsspanning tegen een geforceerde luchtweg gelever, de druk in de thorax stijgt

  • als de luchtweg geopend wordt, daalt de druk in de thorax, waardoor de aorta uitgerekt wordt

  • de aortacale baroreceptoren worden gestimuleerd en het nervus vagus reflex wordt geactiveerd

hoe kan ventriculaire tachycardie behandeld worden

• massage van de splitsing in de halsslagader in de nek zorgt direct voor stimulatie van de baroreceptoren, nervus vagus wordt geactiveerd

• Acetylcholine, wat de parasympatische activiteit verhoogt

• valsalva maneuvre

• digitalis verbindingen (verhoogt de vagale impulsen en verlaagt sympatische impulsen)