Attività elettrica del cuore

Il potenziale d'azione nel muscolo scheletrico e nei cardiomiociti ventricolari

B. Infatti, nel muscolo scheletrico il potenziale d’azione dura davvero poco, ovvero 0,01 secondi mentre nei cardiomiociti ventricolari il potenziale d’azione ha una durata molto più ampia, ovvero intorno ai 250/300 millisecondi o detto in secondi 0,25/0,30 secondi. Questa durata molto più ampia è dovuta alla fase di plateau che è dovuta all’apertura dei canali al calcio di tipo L che sono da un punto di vista elettrico responsabili di questa fase di plateau in cui il potenziale rimane a valori di circa 0 millivolt mentre da un punto di vista meccanico questo calcio che entra attraverso i canali L localizzati soprattutto a livello dei tubuli T ma anche lungo il sarcolemma il calcio che entra in parte partecipa al ciclo dei ponti trasversali andandosi a legare alla troponina C ed in parte va ad attivare il recettore rianodinico promuovendo l’ulteriore ingresso di calcio dal reticolo sarcoplasmatico nel citoplasma. Il risultato di questo.muscolo cardiaco ventricolare, ci riferiamo alla fase di sistole, che dura più a lungo rispetto alla contrazione nel muscolo scheletrico. Il potenziale d'azione nel muscolo cardiaco ventricolare ha una durata maggiore rispetto a quello nello scheletro. Questo è evidente nel secondo grafico in A, dove viene rappresentata la forza contrattile sviluppata dalle cellule muscolari cardiache ventricolari. Possiamo notare che la forza sviluppata nel muscolo cardiaco ventricolare dura per un tempo più lungo rispetto a quella nel muscolo scheletrico. Nel grafico del miogramma a livello cardiaco, la fase in cui si ha lo sviluppo di forza fino al raggiungimento di un valore massimo, che permane per un tempo più lungo rispetto al muscolo scheletrico, è chiamata sistole. Durante la sistole nel muscolo cardiaco ventricolare si ha una contrazione vera e propria, rappresentata tratteggiata nel grafico. Quindi, quando parliamo di contrazione nel muscolo cardiaco ventricolare, ci riferiamo alla fase di sistole, che ha una durata più ampia rispetto alla contrazione nel muscolo scheletrico.

Il muscolo cardiaco è più corretto parlare di sistole cardiaca, intendendo proprio la fase della contrazione. Alla fase della contrazione o sistole segue la fase di rilassamento, in cui la tensione, quindi la forza contrattile, diminuisce fino ai valori iniziali. Questa fase di rilassamento nel cuore va sotto il nome di diastole.

Il cuore, come muscolo, va incontro a cicli di sistole e diastole che sono eventi meccanici innescati dall'evento elettrico. Nel caso delle cellule muscolari cardiache, in questo caso ventricolari, l'evento elettrico è il potenziale d'azione che si genera a livello del sarcolemma delle fibrocellule muscolari ventricolari.

Un'altra correlazione è che la fase di sistole, che dura di più rispetto alla fase della diastole, coincide con la fase zero, cioè di rapida depolarizzazione, con la parziale e temporanea ripolarizzazione e con la fase di plateau. Quindi, quando la fase di plateau termina, in quanto...

Inizia nuovamente la fase di ripolarizzazione, data dai canali per il potassio voltaggio-dipendenti, inizia la fase di diastole, ovvero la fase di rilassamento. Quando abbiamo parlato del potenziale d'azione abbiamo detto che la cellula eccitabile che è in fase di potenziale d'azione conosce due momenti di refrattarietà:

1. La refrattarietà assoluta
2. La refrattarietà relativa

Anche la fibrocellula muscolare cardiaca, essendo eccitabile, va incontro ad una refrattarietà. La refrattarietà dei cardiomiociti ventricolari è per la maggior parte una refrattarietà assoluta. Nel grafico in A con la linea verde è indicato il periodo di refrattarietà, periodo in cui la nostra cellula muscolare ventricolare non è in grado di generare altri potenziali d'azione anche se dovesse arrivare uno stimolo. Nel caso del cardiomiocita ventricolare, la refrattarietà assoluta dura dall'inizio della

rapida depolarizzazione fino quasi alla fine della ripolarizzazione. Nel cardiomiocita ventricolare la refrattarietà è per la maggior parte di natura assoluta. Quindi, se in questo periodo dovesse arrivare un altro stimolo, il cardiomiocita di lavoro non risponde perché è in refrattarietà assoluta. Quindi, nei cardiomiociti ventricolari il periodo di refrattarietà relativo, nel quale la cellula può rispondere con un altro potenziale d'azione, è ridotto al minimo. Quindi, se in questo punto, verso la fine, dovesse arrivare un altro potenziale pacemaker, il cardiomiocita ventricolare risponde con un altro potenziale d'azione. Quest'ultima condizione non è una condizione fisiologica ma è una condizione patologica detta extrasistole, ossia la condizione in cui arriva un altro potenziale d'azione pacemaker quando il potenziale d'azione della fibrocellula muscolare ventricolare.

è in refrattarietà relativa. Di conseguenza questo altro potenziale d’azione che insorge crea una sistole che va a cadere nella fase di diastole ed è una condizione patologica perché il cuore si affatica.

Il cuore in condizione fisiologiche non è in grado di rispondere a potenziali d’azione perché il periodo di refrattarietà assoluta è molto ampio, quello di refrattarietà relativa è ridotto al minimo e se dovesse arrivare uno stimolo in questa fase di refrattarietà relativa non saremmo più in una condizione fisiologica ma patologica.

Il fatto che il periodo di refrattarietà assoluta sia così lungo implica un’altra caratteristica del muscolo cardiaco, ovvero quello di non dare origine al tetano. Cioè, mentre nel muscolo scheletrico abbiamo detto che si può avere la sommazione e il tetano completo o incompleto, nel muscolo cardiaco questo non è possibile.

perché nel muscolo cardiaco il periodo di refrattarietà assoluto è molto più lungo rispetto a quello del muscolo scheletrico. Quindi, il cuore non può mai andare in tetano, non può mai dare sommazione. La forza contrattile del cuore si sviluppa durante la sistole. Da un punto di vista meccanicistico questo dipende dal periodo di refrattarietà assoluta che è molto più lunga mentre da un punto di vista funzionale il cuore non può andare in tetano perché altrimenti si affaticherebbe e quindi non funzionerebbe in maniera corretta.

Fino a questo momento è emerso che il cuore è un organo in grado di autogenerare potenziali d'azione grazie alla presenza di cellule pacemaker. Questi potenziali d'azione sono poi in grado di generare potenziali d'azione a livello dei cardiomiociti di lavoro che hanno la funzione di provocare l'evento meccanico e cioè la contrazione. Infatti,

se in sala operatoria isoliamo il cuore da un paziente e lo immergiamo in un becker, in cui è presente una opportuna soluzione fisiologica, il cuore continua a battere. Questo è uno dei motivi secondo il quale il cuore può essere trapiantato. In condizioni fisiologiche, il numero di potenziali pacemaker che un cuore normale produce in un minuto varia da 67-68 a 72 battiti al minuto. I battiti non sono altro che i potenziali pacemaker. Il fatto che il cuore abbia una attività autoritimica significa che il battito cardiaco, quindi il numero di potenziali pacemaker nell'unità di tempo non possa essere modulato? In realtà il battito cardiaco o frequenza cardiaca così detta perché quando misuro 67-72 battiti al minuto altro non sto facendo che misurare la frequenza cardiaca, ovvero numero di eventi al minuto può essere modulato e non generato dal sistema nervoso autonomo. In questa immagine è rappresentato come il sistemail sistema nervoso simpatico che arriva al cuore parte dalla colonna vertebrale, precisamente dalla regione toracica. Le fibre simpatiche si estendono lungo il midollo spinale e formano una catena di gangli simpatici. Questi gangli inviano segnali al cuore attraverso i nervi cardiaci simpatici. Il sistema nervoso parasimpatico ha un effetto inibitorio sul cuore, rallentando la frequenza cardiaca e riducendo la forza delle contrazioni. Al contrario, il sistema nervoso simpatico ha un effetto eccitatorio sul cuore, aumentando la frequenza cardiaca e aumentando la forza delle contrazioni. In sintesi, il sistema nervoso autonomo regola l'attività del cuore attraverso le sue due branche, il sistema nervoso parasimpatico e il sistema nervoso simpatico, che hanno effetti opposti sul cuore.le fibre del sistema nervoso simpatico, che devono raggiungere il cuore, fuoriescono dal midollo spinale a livello dei segmenti toracici T1, T2, T3 e T4. Le fibre che escono dal midollo spinale sono dette fibre pregangliari, perché vanno a formare sinapsi a livello dei gangli, cioè dei raggruppamenti che si trovano al di fuori del midollo spinale. Queste fibre formano sinapsi a livello dei gangli e dalle sinapsi fuoriescono le fibre postgangliari che costituiscono il nervo cardiaco simpatico. Le fibre postgangliari raggiungono il cuore a livello del nodo senoatriale, del nodo atrioventricolare e alcune fibre simpatiche raggiungono il miocardio ventricolare. Quando si dice che raggiungono il miocardio ventricolare, si intende che questa componente del sistema nervoso simpatico fa contatto sinaptico di tipo chimico con le cellule muscolari ventricolari, ossia i cardiomiociti ventricolari. Una differenza fondamentale è che il sistema nervoso parasimpaticoraggiunge il cuore e prende contatto sinaptico di natura chimica solo con le cellule pacemaker. Il sistema nervoso simpatico raggiunge il cuore e prende contatto sinaptico di natura chimica sia con le cellule pacemaker ossia con le cellule dei nodi e sia con le fibrocellule muscolari ventricolari. Abbiamo detto che le due branche del sistema nervoso autonomo hanno un effetto antagonista l'una rispetto all'altra. In questo loro antagonismo che si esplica questa funzione modulatoria. Funzioni sul cuore del simpatico e del parasimpatico In questa immagine sono presentati i meccanismi molecolari in A del sistema nervoso simpatico e in basso in B del sistema nervoso parasimpatico delle cellule pacemaker. Quindi, adesso vedremo l'effetto antagonista del parasimpatico e del simpatico sulle cellule pacemaker. Il sistema nervoso simpatico ha un effetto tachicardico mentre il sistema nervoso parasimpatico ha un effetto bradicardico. Ciò significa che quando viene attivato il sistema

nervoso simpatico l’