Širdies plakimas tikriausiai labiau susijęs su gyvenimo reiškiniu nei bet kuri kita samprata ar procesas tiek mediciniškai, tiek metaforiškai. Kai žmonės diskutuoja apie negyvus daiktus ar net abstrakčias sąvokas, jie vartoja tokius terminus kaip „Jos rinkimų kampanija vis dar turi pulsas “ir„ Komandos šansai, kai ji prarado savo žvaigždės žaidėją “apibūdinti, ar nagrinėjamas dalykas yra„ gyvas “, ar ne. ne. Kai greitosios medicinos personalas susiduria su kritusia auka, pirmiausia reikia patikrinti, ar auka turi pulsą.
Širdies plakimo priežastis yra paprasta: elektra. Kaip ir tiek daug dalykų biologijos pasaulyje, tačiau tikslus ir suderintas būdas, kuriuo elektrinis aktyvumas skatina širdies darbą gyvybiškai svarbus kraujas kūno audinių link, maždaug 70 kartų per minutę, 100 000 kartų per dieną dešimtmečius, yra nuostabiai elegantiškas operacija. Viskas prasideda nuo kažko, vadinamo an Veiksmo potencialas, šiuo atveju širdies veikimo potencialas. Fiziologai suskirstė šį įvykį į keturias skirtingas fazes.
Kas yra veiksmo potencialas?
Ląstelių membranos turi vadinamąjį elektrocheminį gradientą per membranos dvigubą fosfolipidinį sluoksnį. Šį gradientą palaiko į membraną įterpti baltymų „siurbliai“, kurie perkelia kai kurių tipų jonus (įelektrintas daleles) per membraną viename kryptimi, o panašūs „siurbliai“ kitų tipų jonus juda priešinga kryptimi, todėl susidaro situacija, kai įkrautos dalelės „nori“ tekėti viena kryptimi, po to, kai jis buvo uždarytas kita, kaip rutulys, kuris vis „nori“ grįžti pas tave, kai kelis kartus jį meti tiesiai į oro. Šiems jonams priklauso natris (Na+), kalio (K.+) ir kalcio (Ca2+). Kalcio jonų grynasis teigiamas krūvis yra du vienetai, dvigubai didesnis nei natrio jonų arba kalio jonų.
Norėdami suvokti, kaip išlaikomas šis gradientas, įsivaizduokite situaciją, kai šunys ant smeigtuko juda viena kryptimi ožkos gretimame garde gabenamos kitame, o kiekvienas gyvūno tipas ketina grįžti į vietą, kurioje jis yra prasidėjo. Jei trys ožkos yra perkeltos į šunų zoną kiekvienam dviem šunims, perkeltiems į ožkos zoną, tada kas yra atsakingas už tai, kad būtų išlaikytas nuolatinis žinduolių disbalansas per tvorą laikas. Ožkos ir šunys, kurie bando grįžti į pageidaujamas vietas, nuolat „pumpuojami“ lauke. Ši analogija yra netobula, tačiau siūlo pagrindinį paaiškinimą, kaip ląstelių membranos palaiko elektrocheminį gradientą, dar vadinamą membranos potencialu. Kaip pamatysite, pagrindiniai šioje schemoje dalyvaujantys jonai yra natris ir kalis.
An Veiksmo potencialas yra grįžtamasis šios membranos potencialo pokytis, atsirandantis dėl "pulsacijos efekto" - aktyvavimo srovės, susidariusios staigiai difuzijai per membraną, sumažina elektrocheminę gradientas. Kitaip tariant, tam tikros sąlygos gali sutrikdyti pusiausvyros būklės membranos jonų disbalansą ir leisti jonams tekėti dideliu kiekiu ta linkme, kuria jie „nori“ - kitaip tariant, prieš siurblį. Tai sukelia veiksmo potencialą, judantį išilgai nervinės ląstelės (dar vadinamos neuronu) arba širdies ląstelės tuo pačiu bendru būdu banga eis išilgai stygos, laikomos beveik įtemptomis abiejuose galuose, jei vienas galas yra „brūkštelėjo“.
Kadangi membrana paprastai turi krūvio gradientą, ji laikoma poliarizuota, t būdingi skirtingi kraštutinumai (labiau neigiamai įkrautas vienoje pusėje, labiau teigiamai įkrautas Kitas). Veiksmo potencialą sukelia depoliarizacija, kuri laisvai reiškia laikiną normalaus krūvio disbalanso panaikinimą arba pusiausvyros atstatymą.
Kokie yra skirtingi veiksmo potencialo etapai?
Yra penkios širdies veikimo potencialo fazės, sunumeruotos nuo 0 iki 4 (mokslininkams kartais kyla keistų minčių).
0 fazė yra membranos depoliarizacija ir „greitų“ (t. y. didelio srauto) natrio kanalų atidarymas. Taip pat sumažėja kalio srautas.
Fazė 1 yra dalinė membranos repoliarizacija dėl greito natrio-jonų pratekėjimo sumažėjimo, kai užsidaro greiti natrio kanalai.
2 etapas yra plokščiakalnio fazė, kuriame kalcio jonų judėjimas iš ląstelės palaiko depoliarizaciją. Jis gauna savo pavadinimą, nes šioje fazėje elektrinis krūvis per membraną keičiasi labai nedaug.
3 etapas yra repoliarizacija, nes natrio ir kalcio kanalai užsidaro ir membranos potencialas grįžta į pradinį lygį.
4 etapas mato membranos vadinamąjį poilsio potencialą –90 milivoltų (mV) dėl Na + / K + jonų siurblio darbo. Vertė yra neigiama, nes ląstelės viduje esantis potencialas yra neigiamas, palyginti su potencialu už jos ribų, ir pastaroji traktuojama kaip nulio atskaitos sistema. Taip yra todėl, kad kiekvienam dviem į ląstelę pumpuojamiems kalio jonams iš ląstelės pumpuojami trys natrio jonai; primename, kad šių jonų ekvivalentinis krūvis yra +1, todėl ši sistema lemia teigiamo krūvio grynąjį nutekėjimą arba ištekėjimą.
Miokardas ir veiksmo potencialas
Taigi, ką iš tikrųjų lemia visi šie jonų pumpavimo ir ląstelių membranų sutrikimai? Prieš aprašant, kaip elektrinė veikla širdyje virsta širdies plakimu, naudinga ištirti raumenį, kuris pats sukelia tuos ritmus.
Širdies (širdies) raumuo yra viena iš trijų žmogaus kūno raumenų rūšių. Kiti du yra griaučių raumenys, kurie yra savanoriškai kontroliuojami (pavyzdžiui, jūsų žasto bicepsai) ir lygūs raumenys, kurių sąmoningai nekontroliuoja (pavyzdžiui: žarnyno sienelių raumenys, judinantys virškinantį maistą kartu). Visų tipų raumenys turi daug panašumų, tačiau širdies raumens ląstelės pasižymi unikaliomis savybėmis, tenkinančiomis unikalius tėvų organo poreikius. Viena vertus, širdies „plakimo“ inicijavimą kontroliuoja specialūs širdies miocitai arba širdies ir raumenų ląstelės, vadinamos širdies stimuliatoriaus ląstelės. Šios ląstelės kontroliuoja širdies plakimo tempą, net jei nėra išorinio nervo įvado, vadinamos savybės autoritmiškumas. Tai reiškia, kad net ir nesant nervų sistemos įvadui, širdis teoriškai vis tiek galėtų plakti tol, kol yra elektrolitų (t. Y. Minėtų jonų). Žinoma, širdies plakimo tempas - dar vadinamas pulso dažniu - labai skiriasi, ir tai įvyksta dėl to diferencinis įvestis iš daugybės šaltinių, įskaitant simpatinę nervų sistemą, parasimpatinę nervų sistemą ir hormonai.
Taip pat vadinamas širdies raumuo miokardas. Jis yra dviejų tipų: miokardo susitraukimo ląstelės ir miokardą laidžios ląstelės. Kaip jau spėjote, susitraukiančios ląstelės kraują perpumpuoja veikdamos laidžių ląstelių, kurios perduoda signalą susitraukti. 99 procentai miokardo ląstelių yra susitraukiančios veislės ir tik 1 procentas yra skirtas laidumui. Nors šis santykis pagrįstai palieka didesnę širdies dalį darbui atlikti, tai taip pat reiškia, kad ląsteles formuojančių ląstelių defektas širdies laidumo sistemą organui gali būti sunku apeiti naudojant alternatyvius laidumo kelius, kurių yra tik taip daugelis. Laidos ląstelės paprastai yra daug mažesnės nei susitraukiančios ląstelės, nes joms nereikia įvairių baltymų, susijusių su susitraukimu; jie turi dalyvauti tik ištikimai įgyvendinant širdies raumens potencialą.
Kas yra 4 fazės depoliarizacija?
Širdies raumens ląstelių potencialo 4 fazė vadinama diastoliniu intervalu, nes šis laikotarpis atitinka diastolę arba intervalą tarp širdies raumens susitraukimų. Kiekvieną kartą, kai girdi ar pajunti širdies plakimą, tuo baigiasi širdies susitraukimas, kuris vadinamas sistole. Kuo greičiau plaka jūsų širdis, tuo didesnę susitraukimo-atsipalaidavimo ciklo dalį ji praleidžia sistolėje, tačiau net tada, kai sportuojate visiškai ir stumiate pulsą į 200 diapazone, jūsų širdis vis dar yra diastolėje, todėl 4 fazė yra ilgiausia širdies veikimo potencialo fazė, kuri iš viso trunka apie 300 milisekundžių (trys dešimtadaliai antra). Kol veiksmo potencialas vyksta, toje pačioje širdies ląstelių dalyje negalima inicijuoti jokių kitų veiksmų potencialų membrana, kuri yra prasminga - kai tik ji prasideda, potencialas turėtų sugebėti užbaigti miokardo stimuliavimo darbą susitraukimas.
Kaip minėta aukščiau, 4 fazės metu elektrinio potencialo per membraną vertė yra apie –90 mV. Ši vertė taikoma susitraukiančioms ląstelėms; laidams praleisti, jis yra arčiau −60 mV. Akivaizdu, kad tai nėra stabili pusiausvyros vertė, nes kitaip širdis tiesiog niekada nemuštų. Vietoj to, jei signalas sumažina kontraktilinės ląstelės membranos vertės neigiamumą iki maždaug –65 mV, tai sukelia membranos pokyčius, kurie palengvina natrio jonų antplūdį. Šis scenarijus reiškia teigiamą grįžtamojo ryšio sistemą tuo, kad membranos sutrikimas, kuris stumia ląstelė teigiamos įkrovos vertės kryptimi sukelia pokyčius, kurie dar labiau interjerą daro teigiamas. Pro šiuos veržiantis natrio jonams įtampa nukreipti jonų kanalai ląstelės membranoje miocitas patenka į 0 fazę, o įtampos lygis artėja prie savo veikimo potencialo maksimumo, apytiksliai +30 mV, o tai reiškia bendrą įtampos iškraipymą iš 4 fazės maždaug 120 mV.
Kas yra plokščiakalnio fazė?
2 veiksmo potencialo fazė dar vadinama plokščiakalnio faze. Kaip ir 4 fazė, tai reiškia fazę, kurioje įtampa per membraną yra stabili arba beveik tokia. Skirtingai nei 4 fazės atveju, tai vyksta atsveriančių veiksnių fazėje. Pirmasis iš jų susideda iš įtekančio natrio (antplūdžio, kuris po greito antplūdžio 0 fazėje ne visai sumažėjo iki nulio) ir įtekančio kalcio; kitas apima tris išorinių rūšių tipus lygintuvo srovės (lėtas, tarpinis ir greitas), visi jie pasižymi kalio judėjimu. Ši lygintuvo srovė yra tai, kas galiausiai yra atsakinga už širdies raumens susitraukimą, nes šis kalio ištekėjimas inicijuoja a kaskada, kurioje kalcio jonai jungiasi su ląstelių susitraukiančių baltymų (pvz., aktino, troponino) aktyviomis vietomis ir juos veiksmas.
2 fazė baigiasi, kai baigiasi vidinis kalcio ir natrio srautas, o kalio srautas (lygintuvo srovė) tęsiasi, stumdamas ląstelę link repoliarizacijos.
Širdies ląstelių veikimo potencialo keistenybės
Širdies ląstelių veikimo potencialas skiriasi nuo nervų veikimo galimybių įvairiais būdais. Vienas dalykas ir, svarbiausia, jis yra daug ilgesnis. Iš esmės tai yra saugumo faktorius: kadangi širdies ląstelių veikimo potencialas yra ilgesnis, tai reiškia kad laikotarpis, per kurį atsiranda naujas veikimo potencialas, vadinamas refrakteriniu periodu, taip pat yra ilgesnis. Tai svarbu, nes jis užtikrina sklandų širdies kontaktą, net kai ji dirba maksimaliu greičiu. Paprastoms raumenų ląstelėms trūksta šios savybės, todėl jos gali užsiimti vadinamosiomis tetaniniai susitraukimai, vedantys į mėšlungį ir panašiai. Tai nepatogu, kai griaučių raumenys taip elgiasi, bet būtų mirtina, jei miokardas pasielgtų taip pat.