Potenziale d'Azione nel Cuore

Le cellule del nodo SA sono responsabili del ritmo cardiaco. Hanno un'attività pacemaker che determina la frequenza di contrazione del cuore.

Le cellule internodali permettono la rapida diffusione dell'impulso elettrico dagli atri al nodo atrioventricolare (NAV).

Il NAV rallenta la conduzione del segnale elettrico e determina la sincronizzazione tra atri e ventricoli.

Il fascio di His, le branche destra e sinistra e le cellule di Purkinje conducono rapidamente l'impulso elettrico ai ventricoli.

I canali ionici sono proteine transmembrana che permettono il passaggio degli ioni attraverso la membrana cellulare.

I canali voltaggio-dipendenti si aprono quando il potenziale di membrana raggiunge un valore specifico.

I canali chemio-dipendenti si aprono quando una sostanza chimica si lega a loro.

Il potenziale di membrana a riposo è determinato dalla permeabilità selettiva della membrana a diversi ioni. La permeabilità della membrana al potassio (K+) è maggiore rispetto al sodio (Na+), quindi il potenziale di membrana a riposo è più vicino al potenziale di equilibrio del potassio (EK).

L'equazione di Goldman descrive il potenziale di membrana in base alla permeabilità della membrana a diversi ioni. Predice che il potenziale di membrana si avvicina al potenziale di equilibrio dell'ione con la permeabilità più alta.

La depolarizzazione è la riduzione del potenziale di membrana, avvicinandosi al valore zero. La membrana diventa meno negativa.

L'iperpolarizzazione è l'aumento del potenziale di membrana, diventando più negativo rispetto al valore di riposo.

La ripolarizzazione è il ritorno del potenziale di membrana al suo valore di riposo.

Il potenziale d'azione è una rapida variazione del potenziale di membrana che si verifica nelle celluleseccitabile. La membrana si depolarizza rapidamente fino a raggiungere un valore positivo, per poi ripolarizzarsi fino al suo valore di riposo.

I canali ionici voltaggio-dipendenti sono proteine ​​di membrana che aprono e chiudono in risposta alle variazioni del potenziale di membrana. Sono fondamentali per la generazione del potenziale d'azione.

La legge del tutto o nulla afferma che il potenziale d'azione si genera o non si genera, e se si genera, ha sempre la stessa ampiezza indipendentemente dalla intensità dello stimolo.

Il potenziale d'azione si propaga lungo l'assone senza diminuire in ampiezza, permettendo una trasmissione del segnale a lunga distanza.

Il potenziale d'azione è una rapida variazione del potenziale di membrana della cellula, causata da un flusso di ioni attraverso la membrana cellulare. È un evento tutto o nulla, cioè o si verifica completamente o non si verifica affatto.

La fase ascendente è caratterizzata dall'ingresso di ioni sodio (Na+) nella cellula, rendendo il potenziale di membrana positivo. La fase discendente, invece, è caratterizzata dall'uscita di ioni potassio (K+) dalla cellula, riportando il potenziale di membrana al suo valore di riposo negativo.

La soglia è il livello minimo di depolarizzazione che la membrana deve raggiungere per innescare un potenziale d'azione.

La durata del potenziale d'azione varia a seconda del tipo di cellula. Nel tessuto nervoso dura 1-2 millisecondi, nel tessuto muscolare 5-10 millisecondi e nel tessuto cardiaco 200-400 millisecondi.

Durante la fase di depolarizzazione, una piccola quantità di ioni Na+ entra nella cellula, riducendo la forza elettrica che si oppone all'uscita degli ioni K+ . Questo fa sì che gli ioni K+ escano dalla cellula, contribuendo alla fase discendente del potenziale d'azione.

Il potenziale d'azione nelle cellule cardiache ha una durata maggiore rispetto alle altre cellule eccitabili, perché i canali di calcio, in particolare i canali L-type, rimangono aperti più a lungo, consentendo un influxo costante di ioni calcio.

La modulazione della frequenza di scarica dei potenziali d'azione è un meccanismo che permette alle cellule di trasmettere informazioni in modo più complesso. Ad esempio, una frequenza di scarica più elevata può indicare uno stimolo più forte.

Il potenziale d'azione è un processo fondamentale per la comunicazione tra le cellule. Consente la trasmissione di segnali nervosi e la contrazione muscolare.

La variazione del potenziale di membrana causa un cambiamento nel flusso di ioni attraverso la membrana cellulare, il che a sua volta induce modifiche nel comportamento della cellula. Ad esempio, nelle cellule nervose il potenziale d'azione può portare alla liberazione di neurotrasmettitori.

Il potenziale d'azione è un processo complesso che coinvolge diversi tipi di canali ionici e molti fattori che influenzano il suo corso. La comprensione dei meccanismi di base del potenziale d'azione è cruciale per comprendere il funzionamento del sistema nervoso e altre funzioni vitali.

Durante il riposo, la corrente uscente di potassio (K+) è bilanciata da una piccola corrente entrante di sodio (Na+) e calcio (Ca2+). La corrente di potassio è bassa perché il potenziale di membrana è vicino al potenziale di equilibrio elettrochimico di questo ione. Anche le correnti di sodio e calcio sono basse perché i canali per questi ioni sono chiusi a riposo.

Un potenziale d'azione a livello di miocardiocita è un'onda di depolarizzazione e ripolarizzazione della membrana cellulare che permette la contrazione del muscolo cardiaco. Questo processo è diviso in 4 fasi: 1. Depolarizzazione rapida: apertura dei canali del sodio voltaggio-dipendenti, con l'ingresso di ioni sodio nella cellula. 2. Ripolarizzazione rapida: attivazione dei canali del potassio transienti, con l'uscita di ioni potassio dalla cellula. 3. Plateau: apertura dei canali del calcio lenti, con l'ingresso di ioni calcio nella cellula. 4. Ripolarizzazione lenta: apertura dei canali del potassio lenti, con l'uscita di ioni potassio dalla cellula.

La depolarizzazione è dovuta all'ingresso di ioni calcio nella cellula tramite l'attivazione di canali del calcio di tipo L e, in parte, di tipo T. Il calcio è responsabile dell'aumento della permeabilità della membrana cellulare, provocando l'inversione del potenziale di membrana.

La fase 0 del potenziale d'azione di un miocardiocita è caratterizzata da una depolarizzazione rapida causata dall'apertura dei canali del sodio voltaggio-dipendenti. L'ingresso di sodio nella cellula porta ad un'inversione del potenziale di membrana, raggiungendo un valore di soglia di attivazione che varia da -65 mV.

La fase 3 del potenziale d'azione di un miocardiocita è caratterizzata da una ripolarizzazione completa della membrana cellulare. Questa fase è dovuta all'attivazione dei canali lenti del potassio, con l'uscita di ioni potassio dalla cellula. Questo flusso di potassio porta alla restituzione del potenziale di membrana al suo valore di riposo.

Il potenziale di membrana si mantiene stabile a circa 0 mV grazie all'equilibrio tra le correnti entranti e uscenti. Questo equilibrio è determinato da un ingresso lento di calcio (Ica) attraverso i canali del calcio di tipo L e da una corrente uscente di potassio (Ikv) che bilancia l'ingresso di calcio.

La corrente entrante di calcio (Ica) è responsabile dell'eccitazione-contrazione del cuore. L'ingresso di calcio nel miocardio attiva il rilascio di calcio dai depositi cellulari, causando la contrazione del muscolo cardiaco.

La fase 3 del potenziale d'azione cardiaco rappresenta la ripolarizzazione, durante la quale il potenziale di membrana torna al suo valore di riposo. Questa fase è caratterizzata da un'uscita maggiore di ioni potassio rispetto all'ingresso di calcio, determinando un decremento del potenziale di membrana.

I canali Kir (inward rectifier) sono canali del potassio che si aprono a riposo, contribuendo a mantenere il potenziale di membrana stabile. Questi canali sono importanti per la ripolarizzazione e il ritorno al potenziale di riposo del cuore.

La fase 4 del potenziale d'azione cardiaco corrisponde alla fase di riposo o diastole elettrica, durante la quale il potenziale di membrana stabilizzato. L'equilibrio tra le correnti entranti e uscenti è determinato principalmente dai canali del potassio (gK1).

La corrente uscente di potassio (Ikv) è un tipo di corrente di potassio che si attiva in ritardo e contrasta l'ingresso di calcio durante il potenziale d'azione. Questo contribuisce alla ripolarizzazione della membrana.

I canali del calcio di tipo L sono canali che si aprono lentamente e permettono l'ingresso di calcio nel miocardio. Sono sensibili alla diidropiridina, un farmaco che può bloccare il loro funzionamento.

La ripolarizzazione della membrana si verifica quando le correnti uscenti (soprattutto di potassio) diventano maggiori delle correnti entranti (soprattutto di calcio). Questo processo è importante per il ritorno al potenziale di riposo e per la preparazione al prossimo battito cardiaco.

Il potenziale di equilibrio per il potassio è il livello di potenziale al quale le forze che spingono il potassio verso l'esterno e verso l'interno della cellula si bilanciano. Questo valore è importante per comprendere il potenziale di membrana a riposo.