Fisiologia sistema circolatorio e digerente

LEGGE DELLA DOMINANZA DEL GRUPPO PIÙ FREQUENTE

-La regione del miocardio con frequenza maggiore impone il proprio ritmo a tutto il resto del cuore e

ne diventa il pacemaker

-Gli atri si devono depolarizzare prima dei ventricoli perchè prima di contrarsi i ventricoli devono

essere pieni di sangue e vengono riempiti grazie alla contrazione degli atri. L’unico accesso ai

ventricoli per la depolarizzazione è il nodo atrioventricolare dal nodo senoatriale

-Dall’apice alla base dei ventricoli l’impulso viene propagato dalle fibre del Purkinje e grazie alle

giunzioni comunicanti, l’apice deve attivarsi prima perché l’arteria e l’aorta sono nella parte superiore

della cavità ventricolare quindi il sangue viene spinto verso l’altro dalla contrazione che parte dal

basso (apice)

-Il nodo atrioventricolare ritarda la trasmissione del PA di circa un 0,1 s tra atrio e ventricolo

FASI DEL POTENZIALE D’AZIONE

1) Potenziale del nodo SA

2) potenziale del miocardio atriale

3) potenziale del nodo AV

I numeri descrivono le diverse fasi del PA

Caratteristiche:

-ventricolo più lungo del PA del nodo SA (questo ha impulso elettrico, solo di natura elettrica)

-ventricolo e atrio= funzione meccanica, il ventricolo deve convertire energia elettrica in meccanica

Quando anche una sola di queste conduttanze smette di funzionare il cuore va incontro a fenomeni

aritmici,che può portare al decesso

IL POTENZIALE D’AZIONE NEL MIOCARDIO DI LAVORO

Il potenziale d’azione ventricolare

In assenza di stimolazione, la membrana delle cellule nodo SA presenza un potenziale instabile,

prepotenziale, in assenza di stimolazione o corrente polarizzante generato dal tessuto di condizione,

il potenziale di membrana è stabile e presenta valore pari a -85/-90 mV e in assenza di stimolo

elettrico, il potenziale di riposo rimane stabile.

Fase 4= il potenziale di membrana è stabile, non varia e ha un valore di -85,90 mV

(il potenziale di equilibrio del K è -80/90 mV,il potenziale di riposo di un cardiomiocita

ventricolare/atriale ha un potenziale vicino a quello del K)

In condizioni di riposo, in assenza di stimolazione, il potenziale di membrana di un cardiomiocita

atriale o ventricolare ha permeabilità elevatissima per il K .Quando un canale ionico si apre, la sua 7

missione è portare la membrana al suo potenziale di equilibrio. Il canale responsabile si chiama

canale del K “inward rectifier"

Quando la membrana riceve uno stimolo depolarizzante che in condizione fisiologiche viene

trasmesso dal processo di conduzione, si depolarizza, vengono attivati i canali voltaggio dipendenti

per il Na, (si apre quando la membrana diventa più positiva) entra, depolarizza la membrana, apre

altri canali, e causa una fase di rapida depolarizzazione chiamata fase 0. Durante questa fase, la

membrana può addirittura invertire la polarità e diventare positiva, la parte positiva è chiamata fase

di eccedenza

Quando la membrana viene depolarizzata, si attivano i canali voltaggio dipendenti del sodio, la

membrana si depolarizza velocemente.Quando i canali sodio si aprono, il potenziale di membrana

tende ad arrivare al potenziale di equilibrio del sodio, +60/65, non arriva mai a + 65.

(nei neuroni il potenziale d’azione raggiunge il picco dove non può andare oltre, i canali voltaggio

dipendenti vanno incontro a inattivazione, esiste una seconda gate che si chiude al persistere della

depo e impedisce il flusso degli ioni).

La corrente si attiva rapida e rapidamente si inattiva, e l’ingresso di sodio si interrompe.I neuroni

hanno una fase di ripolarizzazione .Invece nei cardiomiociti ventricolari, ci sono diversi canali ionici

del sodio da quelli dei neuroni.

Dopo aver raggiunto il picco nella fase di eccedenza, (max depolarizzazione) la membrana presenta

una fase 1 di ripolarizzazione (precoce ma transiente ) e si porta a un valore di 0 mV

I = transient outward K current, corrente di K che presenta rapida attivazione con rapida

to

inattivazione ma quest’ultima non è completa. Responsabile della fase 1, si attiva una corrente più

lenta, che è una corrente al calcio (voltaggio dipendente al calcio), questa corrente è più lenta

rispetto alla corrente di sodio e di potassio e consente un ingresso di ulteriori cariche elettriche

positive. Questa corrente presenta una inattivazione incompleta, corrente al calcio di tipo L, si crea

equilibrio tra cariche entranti calcio e uscenti potassio.

Fase 2= intorno allo 0 mV. Fase più lunga del PA, corrispondente fase plateau, resta depolarizzato ad

un valore costante perché c’è equilibrio tra piccola corrente uscente potassio e corrente calcio. La

fase di plateau dura 200/250 ms. Il calcio che entra attraverso i canali voltaggio dipendenti di tipo L,

induce la contrazione del muscolo cardiaco.

Quando i canali al calcio voltaggio dipendente si iniziano ad inattivare (fine fase 2), si attivano

correnti al K, una rapida e una dopo, lenta,

fase 3 = fase di ripolarizzazione finale o terminale

Canali ionici del muscolo ventricolare

Più rapido il PA del miocardio ventricolare,

il cuore immette sangue in circolo, il muscolo scheletrico esercita una tensione che serve per

muovere gli arti.

Il ventricolo deve contrarsi quando è pieno di sangue, la fase di plateau del PA ventricolare,

corrisponde alla sistole ventricolare, il ventricolo o atrio si contrae durante la fase di plateau, perché

entra il calcio necessario per attivare il muscolo

fase 3,fase 1 e fase 0 = diastole

Se il ventricolo si contrae prima di essere pieno di sangue, questo pomperà una quantità di sangue

inferiore generando una contrazione che non segue il normale ritmo sinusale,contrazione

extrasistole. Questa è quindi una contrazione ventricolare che ha luogo al di fuori del ritmo nodo SA.

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Le contrazioni del muscolo cardiaco devono avvenire in modo separate. Fin quando il PA è nella fase

2, la membrana ha valore di 0, depolarizzazione, i canali voltaggio dipendenti al sodio non possono

essere attivati di nuovo (perchè sono inattivi). Il cuore durante la fase di plateau è insensibile ad una

nuova stimolazione elettrica (fase di refrattarietà)

Se la membrana non si ripolarizza i canali al sodio rimangono inattivi. Al termine del PA, il muscolo

scheletrico sarà sensibile ad una nuova stimolazione elettrica, inducendo una nuova contrazione che

si sommerà ad una nuova contrazione la massima tensione muscolare, può essere generata dal

tetano muscolare

Il potenziale d’azione nel miocardio di lavoro: atrio vs ventricolo

L’atrio è necessario PA più rapida, garantita da un ulteriore canale al K, ultrarapido, che si attiva nella

fase 1 ma rimane attivato nella fase 2. Controbilancia l’ingresso di calcio nella fase 2, quindi la fase 2

dura di meno

Canali del Na ventricolari

- quasi identici ai canali del Na dei neuroni (strutturalmente e funzionalmente)

- apertura molto rapida e inattivano (come neuroni)

- non sono sensibili alla tetrodotoxin

- inattivi nel tessuto nodale, presenti cellule nodo SA e AV

- responsabili dell’innesco e della propagazione del PA in cellule non nodali

Canali del Ca ventricolari

- L-type (sensibili alle diidropiridine)

- strutturalmente abbastanza simili ai canali al sodio, quello che cambia è la sequenza

amminoacidica

- somiglianza funzionale con i canali al sodio (attivati dalla depolarizzazione, ma rispetto al

sodio hanno inattivazione molto lenta e incompleta) mentre canali al sodio si inattivano

velocemente e completamente

generano un flusso di corrente molto minore

Canali del K cardiaci

- strutturalmente simili al canale di k dei neuroni

- I e un canale del K inattivamente, rapida ripolarizzazione al plateau

to

- I presente un'attivazione rapida e una inattivazione incompleta, compete con il Ca per

kur

ridurre durata del plateau nell’atrio ikr e Iks, strutturalmente e funzionalmente complessi, si

comportano come delayed rectifier

IL POTENZIALE D’AZIONE DEL NODO SA

Durante la fase 4, il PA è instabile, prende il nome di depolarizzazione diastolica o prepotenziale, o

potenziale pacemaker.Nelle cellule del nodo SA, è presente una corrente che non c’è nelle fibre

muscolari,ventricolari e atriali. Questa corrente viene chiamata corrente funny (f), è una corrente

voltaggio dipendente, attivata da una variazione di potenziale di membrana. Ma qual è la variazione

del potenziale di membrana che attiva i canali Na,K,Ca? è una depolarizzazione.

La corrente funny è attivata in iperpolarizzazione,, si attiva quando la membrana diventa più

negativa, quando il potenziale di membrana diventa più negativo di -60mV. La corrente f è una 9

corrente entrante di ioni sodio che apporta cariche positive alla membrana, per cui quando la

corrente f si attiva entrano cariche elettriche positive e la membrana inizia a depolarizzarsi. Quello

che accade, man mano che la membrana si depolarizza durante PA precedente per apertura canali k

(rapidi e lenti),( la membrana raggiunge valore -60mV), la fase di ripolarizzazione cessa. Questo

perchè quando la membrana diventa più negativa si aprono canali responsabili della corrente funny,

si attiva corrente lenta entrante di sodio che da inizio a depolarizzazione diastolica indipendente da

qualunque stimolazione esterna. Il max valore potenziale diastoli (-60mV) e attiva in successione due

correnti voltaggio dipendenti al calcio. 1) voltaggio dipendente al calcio di tipo T, ha una bassa soglia

di attivazione, si attiva per modeste depolarizzazioni, attivata dalla corrente funny e contribuisce alla

depolarizzazione diastolica fino ad arrivare ad una soglia di circa -40/35 mV, a questa soglia si

attivano 2) correnti di tipo L, hanno una minore conduttanza rispetto al sodio, apertura più lenta, per

cui depolarizzazione rapida è in realtà meno rapida rispetto a quello delle fibre muscolari,atriali e

ventricolari.

Il PA nelle cellule nodali,SA,AV canali al calcio, canali voltaggio dipendente di tipo L, l’automatismo

cardiaco è dovuto alla corrente funny che si attiva in iperpolarizzazione,

Canali ionici nelle cellule nodali

CANALI PACEMAKER HCN

Canale pacemaker che media la corrente funny. Questo canale, è un canale attivato da

iperpolarizzazione .

Modulata da un nucleotide ciclico (amp) , importante ai fini della regolazione cardiaca.

Questi canali (e quindi If) sono attivati alla fine di ogni PA, quando la membrana si iperpolarizza

(-60mV).In altre parole, presentano una voltaggio-dipendenza particolare (funny). La loro apertura

genera una corrente cationica entrante che, depolarizzando la membrana, produce il prepotenziale e

innesca il PA successivo.

ELETTROCARDIOGRAMMA (ECG)

Registrazione dell’attività ele