Heart Electrophysiology 1.1-1.5 PDF
Document Details
Uploaded by EnthralledPromethium
Tags
Summary
This document provides detailed information about the heart, including the anatomy of the heart and blood vessels, the cardiac cycle, and the conduction system. It also discusses the electrical activity of heart cells, and finally, common cardiac arrhythmias, like premature ventricular beats and atrial fibrillation.
Full Transcript
1.1אלקטרופיזיולוגיה של הלב Saturday, October 22, 2022 20:39 אנטומיה של הלב וכלי הדם מערכת הלב וכלי הדם ) (Cardiovascular system - CVSמורכבת מהלב וכלי הדם .מספקת את הדם לכל התאים בגוף דרך שני מחזורים ,שמתחילים בכלי דם גדולים שמסתעפים לרשת נימים -דרכם מתרחש שחלוף של נוטרי...
1.1אלקטרופיזיולוגיה של הלב Saturday, October 22, 2022 20:39 אנטומיה של הלב וכלי הדם מערכת הלב וכלי הדם ) (Cardiovascular system - CVSמורכבת מהלב וכלי הדם .מספקת את הדם לכל התאים בגוף דרך שני מחזורים ,שמתחילים בכלי דם גדולים שמסתעפים לרשת נימים -דרכם מתרחש שחלוף של נוטריאנטים וגזים בתהליכי דיפוזיה. תפקידים: אספקת חמצן וסילוק פחמן דו-חמצני צינון שמירה על מאזן הנוזלים מערכת ההובלה -מובילה מרכיבים של מערכת החיסון ,נוטריינטים ועוד. אנטומיה של הלב מחולק ל 4-מדורים :עליה וחדר ימין ,עליה וחדר שמאל. בכל צד של הלב שני מסתמים חד -כיוונים שמונעים חזרת דם ונפתחים עקב הלחץ הנוצר במדורים השונים של הלב: בצד ימין :המסתם התלת-צניפי ) (Tricuspid valveבין עליה וחדר ימין ,המסתם הריאתי ) (Pulmonary valveבין חדר ימין ל.Pulmonary trunk- בצד שמאל :המסתם הדו-צניפי ) (Mitral/Bicuspid valveבין עליה וחדר שמאל ,המסתם האורטלי ) (Aortal valveבין חדר שמאל לאבי העורקים. הדם יוצא מהלב דרך עורקים ,ונכנס אליו דרך ורידים. oבצד ימין :הדם נכנס אל עליה ימין דרך ה SVC-וה ,IVC-ויוצא מחדר ימין דרך עורק הריאה. oבצד שמאל :דם נכנס אל עליה שמאל דרך ורידי הריאה ויוצא מחדר שמאל דרך אבי העורקים. כיווץ הלב מחזור הלב ) (Cardiac cycleמחולק לסיסטולה ודיאסטולה: סיסטולה ) - (Systoleכיווץ החדרים והזרקת הדם אל תוך כלי הדם הגדולים )נקרא גם Ventricular .( contractionבשלב זה המסתם בין העליה לחדר סגור ,והמסתם בין החדר לכלי הדם פתוח .כ 3/1-ממשך מחזור הלב. דיאסטולה ) - (Diastoleהרפיית שרירי החדרים ומילויים בדם .המסתם בין העליה לחדר פתוח והדם זורם פנימה ,והמסתם בין החדר לכלי הדם הגדולים סגור .מהווה כ 3/2-ממשך מחזור הלב ,על מנת לאפשר ללב מספיק זמן להתמלא .בשלב האחרון בדיאסטולה מתרחש כיווץ של העליות שדוחף את הדם הנותר בעליות לחדרים. מסלולי זרימת הדם דם עני בחמצן :רשת נימים ← ורידים גדולים ← הורידים הנבובים ← עליה ימין ← מסתם טריקוספידלי ← חדר ימין ← שסתום פולמונרי ← עורק הריאה ← נימי הריאה ← שחלוף גזים. דם עשיר בחמצן :נימי הריאה ← ורידי הריאה ← עליה שמאל ← שסתום מיטראלי ← חדר שמאל ← שסתום אורטלי ← אבי העורקים ← עורקים ← נימים ← שחלוף גזים. אנטומיית כלי הדם כלי הדם הגדולים אלסטיים מאד ,בעלי דפנות עבות עשויות שריר חלק. כלי הדם הקטנים )ובפרט הנימים( חסרי שריר חלק ,בעלי דופן דקה עשוית אנדותל .מעבור חומרים מתבצע בדיפוזיה דרך תאי האנדותל ,או במעבר דרך פנסטרציות בכלי הדם. זרימת הדם הכוח המניע :הפרש הלחצים בין אבי העורקים לבין המערכת הנימית ,כאשר הלחץ באורטה משתנה בהתאם לשלב במחזור הלב .הכוח מניע את הדם בצורה חד-כיוונית )במערכת הורידית -נוכחות שסתומים חד כיווניים מסייעת(. מהירות הזרימה :מהירות הזרימה מקסימלית בכלי הדם הגדולים ,כי הלחץ בהם גבוה במיוחד ,כלי הדם קשיחים ,וכל כמות הדם צריכה לעבור דרך כלי קטן )באופן יחסי לשטח החתך ,בהמשך(. שטח החתך של המדור :מכיוון שהנימים מחוברים במקביל אחד לשני ,מדובר למעשה על מדור עם שטח חתך גדול מאד .מסיבה זו, מהירות הזרימה בהם קטנה משמעותית מאשר בכלים הגדולים )על מנת לשמור על זרם קבוע( .שטח החתך הגדול מאפשר חילוף חומרים. 67% מהדם נמצא במערכת הורידית .כלי הדם במערכת זו קיבוליים יותר מהעורקים )יכולים לקבל יותר נפח בלי עליה משמעותית בלחץ(. לחץ :לחץ מקסימלי באורטה ,משתנה בהתאם לפעימות הלב .לחץ כמעט אפסי בצד הורידי של המערכת. חשוב לזכור -נפח הפעימה )כמות הדם המוזרקת ע"י כל אחד מהחדרים( זהה בין שני הצדדים )ימין ושמאל( .שני הצדדים מתואמים -מכיוון שכל נפח הדם צריך לעבור בשניהם אחד אחרי השני. תאי שריר הלב תאי שריר הלב/קרדיומיוציטים ) (Cardiomyocytesהם תאי השריר הבונים את שריר הלב .מזכירים מבחינה היסטולוגית את תאי שריר השלד. פספוס ) - (Striationנובע מהסרקומרים ,שהם יחידות הכיווץ של תאי השריר. - T-tubules קיפולי ממברנה שנכנסים אל תוך מבנה הסיב ומתווכים את מעבר הסידן אל תוך הציטופלזמה של התא .עשירים בתעלות סידן. גרעין -בשונה משריר השלד ,קרדיומיוציטים הם תאים בודדים בעלי 1-2גרעינים וכמות גדולה של מיטוכונדריה )לא תאי ענק עם גרעינים מרובים(. - Intercalated discs הארכיטקטורה הרקמתית של תאי שריר הלב; התאים מסודרים בשורות סדורות ומחוברים ע"י Gap junctionsשמאפשרים העברת יונים מיידית .הדיסקים הם המבנים הלבנים )בסלייד היסטולוגי( הנוצרים ע"י ה Gap junctions-והדזמוזומים שמחברים בין התאים .מבנה זה קריטי במהירות וכיווניות העברת פוטנציאל הפעולה הללבי. פעילות חשמלית בתאי הלב תאי שריר הלב הם תאים אקסיטביליים שמייצרים פוטנציאל פעולה -שינוי מהיר וספציפי במתח הממברנה שלהם. משך פוטנציאל הפעולה ארוך משמעותית מאשר בתאים אחרים :כ 200ms-בתאי שריר הלב ,לעומת 2-5ms בנוירונים ותאי שריר שלד. הצימוד החשמלי-מכני ומנגנון כיווץ השריר תזכורת :מתח המנוחה של תאי שריר הלב סביב .-80mVדה-פולריזציה היא עליה במתח הממברנה של תאי שריר הלב )ז"א -מתח חיובי יותר( ,ורה-פולריזציה היא ירידה במתח הממברנה של תאי שריר הלב .מתח הממברנה מושפע ממעבר יונים תעלות שונות בממברנה ושינוי הריכוזים שלהם. שיווי משקל נרנסט של היונים בשריר הלב :נתרן ,70mV+אשלגן ,-94mVסידן .+132mVמתח הממברנה סביב - 70mVעקב המוליכות הגבוהה של אשלגן דרך הממברנה. משך פוטנציאל הפעולה חופף כמעט לחלוטין לכיווץ השריר -על מנת למנוע הגעה של פו"פ נוסף בזמן כיווץ השריר. .1 .2 .3 .4 .5 .6 .7 .8 .9 .10 סיגנל דה-פולריזטורי מגיע מתא שכן ,עובר על פני הממברנה ונכנס אל תוך ה T-tubules-לעומק הסיב. תעלות הסידן מסוג Lשנמצאות בריכוז גבוה ב T-Tubules-נפתחות בעקבות הדה-פולריזציה ,וסידן נכנס אל תוך התא. - Calcium induced calcium sparkהסידן נקשר ל ,(RyR) Ryanodine receptor-שנמצא על ממברנת ה .SR-ה RyR-הוא בעצמו תעלת סידן ,ולכן פתיחת ה RyR-מאפשרת יציאת הסידן מתוך ה.SR- בשונה מתאי שריר שלד ,הקשר בין תעלת הסידן וה RyR-לא פיזי ,אלא מתווך ע"י העלייה בריכוז הסידן. עליית ריכוז הסידן מאפשרת קשירה של RyRנוספים ,עד ליצירה של .Calcium signal סידן נקשר לטרופונין על שרשרות האקטין וגורם לשינוי קונפורמציה. ראשי המיוזין נקשרים לאקטין והקרדיומיוציט מתכווץ. הסידן משתחרר מהטרופונין ומתרחשת הרפיה של הקרדיומיוציט. סידן נשאב אל תוך ה SR-ע"י משאבת ) SERCAדורש .(ATP NCX antiportמשחלף נתרן )← 3תא( וסידן )← 1חוץ תא( ,עד מנת לחזור לריכוז המקורי של הסידן בציטופלזמה. NaK ATPaseמשחלף נתרן )← 3חוץ תא( ואשלגן )← 2תא( על מנת לשמור על ריכוז הנתרן בתא. סוגי פוטנציאלי פעולה בשריר הלב יש שלושה סוגים שונים של פו"פ בשריר הלב: פוטנציאל פעולה בחדר -מסוג .Fast response פוטנציאל פעולה בעליה -מסוג .Fast response פוטנציאל פעולה בתאי קוצב -מסוג .Slow response ההבדלים בפוטנציאלי הפעולה השונים נובעים מסוגי התעלות השונים שמופיעים בכל אחד מסוגי התאים. פאזות פוטנציאל הפעולה מFast response fibers- מצב מנוחה )פאזה :(4פתוחות בעיקר תעלות אשלגן מסוג . IK1חדירות ↑ של אשלגן ,מתח ממברנה ≈ פוטנציאל שיווי- משקל של אשלגן. דה-פולריזציה מהירה )פאזה :(0פתיחה של תעלות נתרן תלויות מתח גורמת לדה-פולריזציה מהירה. /Notchפתיחת תעלות אשלגן מהירות )פאזה :(1פתיחה של תעלות אשלגן IKtoלפרק זמן קצר גורמת ליציאה של אשלגן מהתא וירידת מתח הממברנה. פתיחת תעלות סידן )פאזה :(2תעלות סידן תלויות מתח נפתחות לאט יותר מתעלות נתרן ואשלגן .נכנס סידן ויוצא אשלגן )בעיקר דרך תעלות ,(IKrשני היונים חיוביים ומתח הממברנה דה-פולריזטורי וקבוע. פתיחת תעלות אשלגן איטיות )פאזה :(3תעלות אשלגן איטיות ) (IKsמוציאות אשלגן וגורמות לרה-פולריזציה .נסגרות כאשר המתח מתקרב למצב המנוחה. פאזה 0 לפני תחילת פאזה ,0התא נמצא במצב מנוחה )פאזה ,(4במתח של סביב .-80mVריכוז הנתרן גבוה מחוץ לתא ופנים-התא שלילי יותר ,ולכן נתרן נמשך אל תוך התא. .1בהגעת דה-פולריזציה מתא שכן ,מתח הממברנה עולה עד כ -65mV-ותעלות נתרן תלויות מתח )(NaV נפתחות .תעלות מסוג זה מורכבות מ 4-דומיינים של 6סגמנטים טרנס-ממברנליים ,כאשר S4הוא חיישן מתח -שינוי במתח גורם לחומצות האמינו החיוביות שבונות אותו לנוע בתוך הממברנה ולשנות את קונפורמציית ה.Pore- .2כניסת הנתרן גורמת להגדלת הסיגנל הדה-פולריזטורי ,עד להגעה למתח הסף הדרוש ליצירה של פוטנציאל פעולה .מתח הממברנה עובר דה-פולריזציה מהירה מאד. .3שער האינאקטיבציה סוגר את תעלות הנתרן .התעלות נכנסות לתקופה הרפרקטורית ויוכלו להפתח רק אחרי החלמה ) .(Recoveryהאינאקטיבציה מתרחשת אחרי כ.1-2ms- השיפוע של פאזה 0מעיד על היכולת של פתיחת תעלות הנתרן :שיפוע נמוך יכול להעיד על מחלה שגורמת לאי- י כולת של התעלות להפתח בצורה מהירה ותקינה )לוקח לתא להגיע יותר זמן למצב שבו מספיק תעלות נתרן נפתחות על מנת להגיע לפו"פ(. בחסימה של תעלות הנתרן ע"י - TTXאפשר להפוך את התא מ fast response-לפוטנציאל פעולה שדומה ל.slow response- היפרקלמיה ) - (Hyperkalemiaריכוז גבוה של אשלגן מחוץ לתא .פוטנציאל שיווי המשקל של אשלגן חיובי יותר ,מה שגורם ליותר תעלות נתרן להיות פתוחות לפני פריצת הפו"פ .משך הפו"פ )אם יפרוץ( יהיה קצר יותר עקב כניסה של תלות אשלגן לאינאקטיבציה ,והאמפליטודה תקטן. פאזה 1ו-פאזה 2 פאזה 1ו-פאזה 2 פאזה .Repolarization notch - 1מתרחשת רה-פולריזציה קטנה ומהירה עקב פתיחת תעלות אשלגן תלויות מתח מסוג - Iktoתעלות שנפתחות לפרק זמן קצר ומוציאות כמות קטנה של יוני אשלגן מחוץ לתא וגורמות לרה-פולריזציה קלה .הן נפתחות לאט יותר מתעלות הנתרן ולכן ה Notch-מופיע אחרי פאזה .0 בתאים באזורים שונים של הלב נראה Notchבגודל שונה ,בגלל הבדלים בריכוזי התעלות הללו ).(ref יש לתעלות אלו חשיבות גדולה ב.Brugada syndrome- פאזה - 2פלאטו .שלב ייחודי לתאי שריר הלב .בשלב זה נפתחות תעלות סידן תלויות מתח מסוג ,Lשמאפשרות את כניסת הסידן .הן פועלות במקביל לתעלות אשלגן מסוג Ikto ,IK1 ,Ikrוכך נשמר מתח ממברנה קבוע .בסופו של דבר תעלות הסידן עוברות אינאקטיבציה )לאט יותר מ .(NaV-בשלב זה ,רוב תעלות הנתרן כבר באינאקטיבציה. כניסת הסידן גורמת לכיווץ תא השריר. הסיבה שבגללה זרם האשלגן לא גובר מאד על הסידן היא תופעת ישור הזרם )) (Inward rectificationפאזה .(4 פאזה 3 רה-פולריזציה של הממברנה שמונעת ע"י זרם תעלות האשלגן דרך תעלות אשלגן מסוג ,Iksוגם דרך IK1 ,Iktoועוד. במקביל ,תעלות הסידן שעדיין פתוחות נסגרות. דיכוי של פעילות תעלות Iksגורם ל.LQR1 Syndrome- בתאי העליה יש סוגים שונים של תעלות אשלגן ,וריכוזן גבוה יותר -לכן פאזה 3למעשה מתאחדת עם פאזה 2ואין כמעט פלאטו .התעלה העיקרית בעליות היא תעלת .IKur פאזה 4 פאזת המנוחה של הקרדיומיוציט .בשלב זה ,התעלה העיקרית שפועלת היא IK1שנפתחת במהלך פאזה .3תעלה זו היא תעלה מיישרת זרם -היא מעבירה אשלגן בקצב שונה בהתאם למתח הממברנה ,כאשר הזרם במתחים גבוהים מפוטנציאל שיווי המשקל של אשלגן הוא קטן ודועך ככל שהמתח עולה )לכן -התעלה פעילה בעיקר בפאזה .(4 התקופה הרפרקטורית תגובה רפרקטורית אבסולוטית ) - (Absolute/Effective refractory period - ERPתקופה בו לא יכול להווצר פו"פ ,לא משנה מה גודל הגירוי הדה-פולריזטורי .נמשכת לאורך כמעט כל הכיווץ החדר. תקופה רפרטורית יחסית ) - (Relative refractory period - RRPתקופה בה יכול להווצר פו"פ רק אם ניתן גירוי דה-פולריזטורי חזק מספיק .קצרה יותר בתאי fast responseוארוכה ב.slow response- - Diastolic interval משך הזמן שבין שני פוטנציאלי פעולה עוקבים. - (ADP) Action potential duration משך פוטנציאל הפעולה. התקופה הרפרקטורית נובעת מסגירת שער האינאקטיבציה של תעלות נתרן .מעל ריכוז מסוים של תעלות נתרן באינאקטיבציה ,לא יוכל להתחיל פוטנציאל פעולה. הגבלת קצב פעילות הלב :התקופה הרפרקטורית מהווה גבול מקסימלי לקצב פעימת הלב .ככל שהמרווח הדיאסטולי קצר יותר ,ה ADP-מתקצר בהתאם )ע"י ↑ הגברה של ריכוז תעלות האשלגן שנפתחות ,מה שמקצר את פאזה 2בחדרים( .עם זאת ,כאשר קצב הלב גבוה מדי )< 200פעימות לדקה( ,הגירוי הדה-פולריזטורי מתרחש במהלך התקופה הרפרקטורית ולא נוצר פוטנציאל פעולה או כיווץ של הלב -ולכן ,ערכים אלו הם ערכי סף מקסימליים לקצב הלב. קיצוב ע"י :(AV decremental conduction) AV nodeבתאי הקוצב )מסוג (slow responseהתקופה הרפרקטורית היא ארוכה במיוחד ,ונתינה של סיגנל במהלך התקופה הרפרקטורית היחסית גורם לשינוי בצורת פוטנציאל הפעולה .שינוי זה מאפשר ל AV node-לקצב את החדרים בצורה עצמאית כאשר ה SA node-גורם לגירויים במהירות גבוהה מדי. שינוי בפוטנציאל הפעולה בFast - response fibersכתלות בDI- שינוי בפוטנציאל הפעולה בSlow response fibers- תאי הקוצב בלב תקין יש שני מוקדים של תאי קוצב ומערכת הולכה ,מסוג .Slow response fibersתאים אלו הם קרדיומיוציטים שעוברים התמיינות שכוללת שינוי בצורתם )הופכים להיות כדוריים( ושינוי בהרכב התעלות היוניות בממברנה שלהם. - SA node קוצב הלב הראשי .נמצא בפסגת עליה ימין .קצב הקיצוב האוטומטי )ללא מעורבות מערכת העצבים האוטונומית( הוא כ 80-פעימות בדקה. - AV node קוצב לב משני .נמצא בתחתית עליה ימין .אחראי על הולכת הסיגנל לחדרים ועל קיצוב הלב במקרה של אי-תפקוד ה .SA node-קצב הקיצוב המקסימלי שלו הוא כ 30-פעימות בדקה .מהירות הולכה נמוכה בתוך ה ,AV node-על מנת לאפשר לעליות להתכווץ לפני כיווץ החדרים. סיבי פורקינייה ) - (Purkinje fibersסיבים של מערכת ההולכה המתחילים ב ,AV node-עוברים דרך הספטום ומתפזרים בשריר הלב .בחלקם הפרוקסימלי ביותר נמצא ה ,Bundle of His-ממנו מתפצלים הסיבים עצמם .בעלי מהירות ההולכה המהירה ביותר. מסלול פוטנציאל הפעולה בלב .1פוטנציאל הפעולה הנוצר ב SA node-עובר לתאי העליות דרך .Gap junctionsמכיוון שמדובר בכמות קטנה של רקמה ,אין צורך בסיבי הולכה מיוחדים. .2הגירוי מתפשט בעליה ומגיע ל .AV node-שם הוא נתקל בשלד הלב שמבודד את הסיגנל ,וגורם לכך שהוא עובר אך ורק דרך הקוצב. .3הגירוי הדה-פולריזטורי עובר דרך Bundle of Hisוסיבי פורקינייה שבתוך הספטום. .4הספטום מופעל משמאל לימין. .5הסיגנל החשמלי מגיע לקצה הספטום ,מסתובב ועולה במעלה קירות החדרים ,כאשר קודם מופעל הצד הפנימי ביותר של שריר הלב והסיגנל מתפשט כלפי חוץ )לכיוון האפיקרד(. כיווץ כל התאים בחדרים או בעליות מתבצע בו זמנית -משך פוטנציאל הפעולה קצר יותר ככל שהתא מופעל בשלב מאוחר יותר במסלול פוטנציאל הפעולה )זאת אומרת -לתאים באנדוקרד יש פו"פ ארוך יותר מתאים באפיקרד(. מהירות ההולכה גורמים המשפיעים על מהירות ההולכה: האמפליטודה של פוטנציאל הפעולה -יוני הנתרן עוברים בין התאים דרך ה .Gap junctions-אמפליטודת פוטנציאל הפעולה מעידה על ריכוז הנתרן שנכנס לתא דרך התעלות ,ולכן גם על מפל הריכוזים הנוצר בין תאים שכנים .האמפליטודה היא בדרך כלל אותו הדבר ,אבל יכולים להיות אזורים ברקמה שמבטאים כמויות שונות של תעלות נתרן ,ולכן האמפליטודה יכולה להיות מעט שונה באזורים אלו. כמות .GJ המרחק בין התאים -המרחק שהיון צריך לעבור בשביל להפעיל את התא השכן. גיאומטריה של התאים -פיצולי תאים מקטינים את מהירות ההולכה ,בגלל שאותה כמות יונים מתחלקים בין יותר תאים. פוטנציאל הפעולה בSlow response fibers- תעלות בSlow response fibers- - Ifunnyתעלת נתרן-אשלגן תלוית מתח -נפתחות רק בפוטנציאל פעולה נמוך מ .-50mV-הזרם העיקרי שעובר בהן הוא של נתרן אל תוך התא )דה-פולריזטורי(. תעלות סידן תלויות מתח -מסוג Lו.T- תעלות אשלגן תלויות מתח. פאזות פוטנציאל הפעולה בSlow response fibers- פאזה :4תעלות Ifunnyפתוחות וגורמות לדה-פולריזציה איטית של התא .ככל שמתח הממברנה עולה לכיוון ,-50mVהתעלות מתחילות להסגר .במקביל לסגירתן ,נפתחות תעלת הסידן תלויות המתח. פאזה :0תעלות הסידן תלויות המתח נפתחות עם הדה-פולריזציה של הממברנה ,לאט יותר מתעלות הנתרן ב) Fast response-לכן שיפוע הפו"פ הוא מתון(. פאזה :1+2לא קיימות ,בגלל שאין תעלות נתרן שמשתתפות בפו"פ. פאזה :3תעלות אשלגן תלויות מתח נפתחות באיטיות במקביל לסגירת תעלות הסידן .אשלגן יוצא מתוך התא והתא עובר רה-פולריזציה למתחים היפר- פולריזטוריים ,שגורמים לפתיחת תעלות Ifunnyוחזרה לפאזה .0 ויסות קוצבים ע"י מערכת העצבים קצב פעימות הלב משתנה בהתאם לצרכים המטבוליים של הגוף ,בעזרת מערכת העצבים האוטונומית. עצב הואגוס )פאראסימפטתי( -מאיט את קצב הלב עד 40-50פעימות לדקה .הנוירוטרנסמיטור הפעיל העיקרי הוא אצטילכולין. השרשרת הסימפטתית )סימפטתי( -מגבירה את קצב הלב עד כ 200-פעימות בדקה .הנוירוטרנסמיטור הפעיל העיקרי הוא נוראדרנלין. רצפטורים מתווכים רצפטורים מתווכים רצפטורים אדרנרגים מסוג - (β1 Adrenergic receptor) β1הרצפטורים הסימפטתיים העיקריים )קיים גם .(β2 רצפטורים מסוג GPCRשמופעלים ע"י קישור נוראדרנלין ,וגורמים לעליה בקצב הלב .עם קישור הנוראדרנלין מופעל האנזים Adenylyl cyclaseוכמות ה cAMP-בתא עולה .עליה ב cAMP-גורמת לזרמי סידן ואשלגן מוגברים. קיצור פאזה 0בקוצבים cAMP :מפעיל את הקינאז ← PKAגורם לשינוי קונפורמציה בתעלות סידן מסוג L ← פאזה 0בפוטנציאל הקוצב מתרחשת במהירות גבוהה יותר ← תדירות הגירוי הדה-פולריזטורי עולה ← משך פוטנציאל הפעולה החדרי והעלייתי מתקצר. קיצור פאזה 4בקוצבים cAMP :נקשר ל Ifunny-וגורם להפעלה מהירה יותר ← קיצור פאזה .4 קיצור פו"פ בשריר הלב :יחידות βγשל ה GPCR-נקשרות לתעלות האשלגן ומפעילות אותן ,מה שמאיץ את פאזה 3בתאי החדרים והעליות. הגברת עוצמת הכיווץ :שינוי הקונפורמציה בתעלות סידן מסוג Lמתרחש גם בתאי העליות והחדרים ,ולכן כמות הסידן שנכנסת אל התאים גדלה ושאיבת הסידן ל SR-נהיית מהירה יותר ,ולפיכך הכיווץ מהיר יותר. רצפטורים מוסקרניים מסוג - (M2 muscarine receptors) M2הרצפטורים הפאראסימפטתיים ,גם הם מסוג .GPCRנמצאים בעליות ובתאי הקוצב .קיצור של אצטילכולין גורם לעיכוב של ,Adenylyl cyclaseמה שגורם לירידה בכמות ה cAMP-בתא ,ולכן האפקט יהיה הפוך לחלוטין מהפעלה סימפטתית. פאזה 4ו 0-בקוצב מתונות יותר עקב ירידה בפעילות תעלות סידן. כמות הסידן שנכנסת אל התא נמוכה יותר ,ולכן פעילות ה SERCA-איטית יותר והכיווץ איטי יותר. תעלות האשלגן נפתחות לאט יותר -פאזה 3ארוכה יותר. 1.2מעגל re-entry Tuesday, October 25, 2022 19:51 - Re-entryמצב שבו פוטנציאל הפעולה מפעיל איזור בלב שאינו אמור להיות מופעל בנקודת זמן מסוימת. בפעילות תקינה של הלב יש שני מנגנונים שמונעים :re-entry גירויים דה-פולריזטוריים מתקדמים בכיוון אחיד. גירויים שמגיעים לתאים במהלך ה ERP-לא יגרמו לפו"פ. מצב תקין :כל רקמת הלב תקינה הסיגנל מתחיל ב ,S-מתפצל ל- Rו .L-בנקודת החיבור בין RלL- נוצר סיגנל אחד בלבד ,עקב כניסה של כל אחד מהתאים ל- ERPאחרי הסיגנל הראשון. מצב לא תקין :רקמה צלקתית שחוסמת מעבר סיגנלים לחלוטין הסיגנל מתחיל ב S-ונתקע בשתי הזרועות ,לא ממשיך .לא נוצר re- entryמכיוון שאין המשך של מעבר הסיגנל. מצב לא תקין :רקמה צלקתית שחוסמת מעבר סיגנלים בצד אחד הסיגנל שפונה ל R-יעצור ברקמה .הסיגנל שעובר בL- ימשיך ,יעבור בחיבור בין שתי הזרועות ויעצור ברקמת הצלקת .לא נוצר .re-entry מצב לא תקין :רקמה צלקתית שחוסמת מעבר סיגנלים בכיוון אחד בלבד הסיגנל שפונה ל R-יעצור ברקמה הצלקתית .הסיגנל שעובר בL- ימשיך לנוע ,יגיע לרקמה ,ויגיע לתאים שבזרוע Sכאשר הם כבר לא ב .ERP-יווצר פו"פ נוסף בתאים אלו .re-entry - ניתן להבין שדרושים שלושה תנאים על מנת ליצור :re-entry חסימה חשמלית חד כיוונית בסיב ההולכה. תזמון מתאים ,כך שהסיגנל יגיע לחסימה כאשר התאים כבר לא בERP- משך ה ERP-צריך להיות קצר מספיק מעגל re-entryמקומי ) - (Local re-entryמעגל באזור קטן של העליה או החדר. מעגל re-entryגלובלי ) - (Global re-entryמעגל re-entryשמערב את העליות והחדרים .הסיגנל מגיע לעליה ויורד אל החדר בדרך עקיפה )לדוגמא -דרך מסלול פתולוגי שנקרא ,(Bundle of Kentחוזר אל העליות ויוצר .re-entry פתולוגיות שכוללות מעגל re-entry Brugada syndrome סינדרום ברוגדה ) (Brugada syndromeמתרחש בעקבות מוטציה ב) NaV-תעלת נתרן תלוית מתח( .משך הפו"פ מתקצר במהלך עליית קצב לב )לדוג' -במהלך פעילות גופנית( ,ובמצב תקין הקיצור יהיה מתואם בכל תאי השריר. כאשר קצב הלב עולה באדם עם סינדרום ברוגדה ,קורה הדבר הבא: .1התאים באזור האפיקרדיאלי והאנדוקרדיאלי מתחילים את הפו"פ .זרם האשלגן חזק יותר על מנת לקצר את משך הפוטנציאל. .2בתאים באזור האפיקרדיאלי )=פוטנציאל פעולה קצר יותר( ,זרם האשלגן מתגבר על זרם הנתרן החלש. .3התאים באזור האפיקרדיאלי נכנסים ל ERP-מוקדם ויוצאים ממנו בעוד התאים הפנימיים עדיין בדה- פולריזציה. .4יונים עוברים דרך ה Gap junction-וגורמים לדה-פולריזציה בתאים החיצוניים. .5התאים החיצוניים מופעלים מחדש = .re-entry בשלב זה ,הדופק עולה לכ 300-400-פעימות בדקה ,הלב לא מתכווץ ולא מתמלא ולכן החולים מתים בפתאומיות. Wolf-Parkinson-White syndrome סינדרום בו קיימת דרך עקיפה בין העליות לחדרים ,ונגרם re-entryגלובלי .קיימים שלושה מצבים: - Sinus rhythm antegrade הסיגנל יורד לחדרים בדרך עקיפה ושני אזורים בחדר מופעלים בו-זמנית .במצב זה לא נוצר מעגל re- .entry - Orthodromic AV reentry הסיגנל יורד לחדרים דרך ה ,AV node-חוזר בדרך עקיפה ומפעיל את העליות. - Antidromic AV reentry הסינגל יורד לחדרים בדרך עקיפה וחוזר לעליות דרך הAV - .node Paroxysmal supraventricular tachycardia מצב בו מהירות ההולכה בסיבי ה AV node-השונים אינה זהה ,מה גרום ל re-entry-בתוך ה AV node-עצמו וחזרה של הסיגנל לעליות .בפועל ,קצב הלב מוגבר אך עדיין יש התאמה בין העליות לחדרים. 1.3אק"ג Thursday, October 27, 2022 18:24 אלקטרוקרדיוגרמה ) (Electrocardiogramאו אק"ג ) - (ECG/EKGשיטה בה רושמים גל חשמלי המתקדם בבית החזה ע"י הנחת אלקטרודות על הגוף. המידע המתקבל מאק"ג כולל: אוריינטציה אנטומית של הלב גודל חללי הלב הפרעות קצב או הולכה מזהה נזק איסכמי ומעיד על משמעותו השפעה של תרופות על קצב הלב הבסיס התיאורטי של אק"ג תיאוריית המוליך המרחבי תיאוריית המוליך המרחבי ) (Volume conductorמתבססת על חוק קולון ,שאומר כי סביב כל מטען חשמלי יש שדה חשמלי ,שהוא וקטור. כאשר יש הפרדת מטענים -כמו על תאי שריר הלב -נוצר דיפול חשמלי ) .(Electric dipoleבמקרה של תאי הלב, הדיפול החשמלי משתנה בעת דה-פולריזציה ורה-פולריזציה ונע לאורך הלב .מכיוון שכל תאי הלב פועלים בצורה סינכרונית ,נוצר סיגנל גדול שניתן למדידה ממרחק גדול )בשונה ,לדוגמא ,משרירי השלד(. מדידת הדיפול החשמלי ניתן למדוד את התקדמות הגלים החשמליים בעזרת אלקטרודות )במקרה של אק"ג -מונחות על העור(: סיגנל חיובי גל חיובי שמתקדם לעבר אלקטרודה חיובית גל שלילי שמתרחק מאלקטרודה חיובית סינגל שלילי גל חיובי שמתרחק מאלקטרודה חיובית גל שלילי שמתקרב לאלקטרודה חיובית גודל הסיגנל תלוי בשני מאפיינים: צפיפות המטענים -בתאים צפיפות המטענים אחידה ,ולכן ערך זה לא ישפיע בפועל על מדידות האק"ג. זווית המדידה של האלקטרודה -ככל שהזווית גדולה יותר ,היא תופסת יותר שטח מלא מטענים ,ולכן הסיגנל גדול יותר .הזווית נמדדת בסטרדיאנים )המקבילה התלת-מימדית של רדיאנים( ,עד למקסימום של .4π בהסתכלות על מצבים שונים בלב ,נוכל להבחין במצבים הבאים: תא בודד במצב מנוחה -הסינגל הוא תא בודד בדה-פולריזציה -הסינגל שני תאים במנוחה -הסיגנל בכל אפס ,מכיוון שהדיפול החשמלי בשתי הוא אפס ,מכיוון שהדיפול החשמלי אחת מהאלקטרודות הוא אפס, בדומה ל(1)- בשתי הממברנות הפוך. הממברנות הפוך. שני תאים סמוכים במהלך דה-פולריזציה שמתקדמת לאורכם -האלקטרודה הראשונה תמדוד סיגנל שלילי ,מכיוון שבשני המקרים המתח השלילי קרוב לאלקטרודה. האלקטרודה השלישית תמדוד סיגנל חיובי, מכיוון שהמטען החיובי קרוב לאלקטרודה. שני תאים סמוכים במהלך רה-פולריזציה שמתקדמת לאורכם )בכיוון הפוך( - האלקטרודה הראשונה תמדוד סיגנל שלילי, והאלקטרודה השלישית תמדוד סיגנל חיובי )בדומה ל ,4-למרות שמדובר ברה-פולריזציה, מכיוון שלמעשה המצב התאי זהה( המסקנה: .1במנוחה ,לא נראה סיגנל באק"ג ,מכיוון שהממברנה הפרוקסימלית והממברנה הדיסטאלית מאזנות אחת את השניה. .2בדה -ורה-פולריזציה נראה סיגנל באק"ג ,אך לא נוכל לדעת מה משמעותו בלי ידע נוסף על המכשיר ,מיקום האלקטרודות ,והמסלול הצפוי של הזרם החשמלי. מדידת אק"ג מדידת האק"ג מבוססת על מיקום של אלקטרודות במקומות קבועים מראש ,וחישוב של לידים ) - (Leadsהפרשי המתחים בין האלקטרודות השונות. בכל אחד מהלידים ,האמפליטודה של הסינגל תלויה בהיטל של וקטור השדה החשמלי על הציר הנמדד. אק"ג סקלרי משולש אנטהובן ) (Einthoven's triangleהוא משולש המתאר את המיקום המקובל של שלוש אלקטרודות :יד ימין ) ,(RAיד שמאל ) ,(LAורגל שמאל ) .(LLשלושת אלו יוצרות את לידים :III-I - Lead I מודד את ההפרש בין יד שמאל לימין .הפרש המתחים הנ"ל מייצג את ההפרש בין צד ימין ושמאל של הלב ,ומתאר את נדידת הזרם החשמלי לרוחב הלב. - Lead II מודד את הפרש המתחים בין רגל שמאל ליד ימין ,ולכן מתאר את נדידת הסיגנל באלכסון ,מעליה ימין לחדר שמאל. - Lead III מודד את הפרש המתחים בין רגל שמאל ליד שמאל ,כאשר האלקטרודה האחרונה נהפכת, ומתאר את נדידת הזרם החשמלי מעליה שמאל לכיוון קודקוד הלב ,חדר שמאל וחדר ימין. הסטה ימינה ) 120° -בקירוב :מעליה הסטה שמאלה ) 0° -בקירוב :מצד זווית תקינה ) 60° -בקירוב :מעליה ימין לשמאל( שמאל לחדר ימין( ימין לכיוון קודקוד הלב( ליד :Iהזרם נע במקביל ובכיוון הליד ליד :Iהזרם נע משמאל לימין ),(- ליד :Iהזרם נע מימין לשמאל ),(+ ) (+ולכ האמפליטודה מקסימלית. האמפליטודה דומה למצב ).(1 אבל ההיטל על הציר קטן ולכן ליד :IIהזרם נע מימין לשמאל ,ולכן ליד :IIמקביל לליד IIIבמצב ).(1 האמפליטודה נמוכה יחסית. ליד :IIהזרם נע במקביל לציר ובכיוונו ליד :IIIנע במקביל לציר ובכיוונו ) ,(+יש היטל חיובי קטן על הליד. ליד :IIIמצב הפוך מליד ,IIולכן מקביל לליד IIבמצב ).(1 ) ,(+ולכן האמפליטודה מקסימלית. הליד שלילי ).(- ליד :IIIהזרם נע לכיוון האלקטרודה החיובית ) ,(+אבל ההיטל על הציר קטן ,ובהתאם גם האמפליטודה. לידים נוספים באק"ג מתקדם מוסיפים לידים נוספים ,על מנת למדוד את תנועת הזרם במרווחים של ) 30°לעומת ,60°כפי שניתן לעשות עם משולש אנהובן( .לידים אלו נקראים .Augmented leads - Lead aVL מודד את הפרש המתחים בין יד שמאל לממוצע המתחים בין יד ימין ורגל שמאל )אמצע הלב(. - Lead aVF מודד את הפרש המתחים בין הרגל לבין ממוצע שתי הידיים )אמצע הלב(. - Lead aVR מודד את הפרש המתחים בין יד ימין לממוצע המתחים בין יד שמאל ורגל שמאל )אמצע הלב(. צורת גל האק"ג תחילת פוטנציאל הפעולה ב SA node-לא נרשם ,מכיוון שמדובר במספר תאים קטן. :P waveהתפשטות פו"פ )דה-פולריזציה( בעליות ,מכיוון הSA - nodeל ,AV node-זאת אומרת -מקצה הימני של הלב לכיוון מרכז הלב )שמאל ולמטה(. :P-R intervalהעליה נמצאת בפאזה ) 2פלאטו( ,ופוטנציאל הפעולה מפעיל את ה AV node-ונע בתוך הbundle of His- )פעילות של מס' קטן של תאים ולכן לא נרשם( :QRSמספר תהליכים המתרחשים במהירות אחד אחרי השני, כחלק מדה-פולריזציה של החדרים .ככל שמהירות ההולכה איטית יותר ,הקומפלקס רחב יותר. :Q wave oהספטום מופעל ,כאשר הזרם הכללי שנוצר הוא לכיוון ימין )מתרחק מרגל שמאל( ולכן הגל שלילי. :R wave oפוטנציאל הפעולה מפעיל את סיבי השריר בחדרים ,לכיוון חוד הלב .מדובר בתאים רבים שעוברים דה-פולריזציה בכיוון רגל שמאל ,ולכן האמפליטודה גבוהה. : S wave oפוטנציאל הפעולה מתפשט כלפי חוץ ,הצד האחורי של הלב מופעל כלפי מעלה והרחק מרגל שמאל ,ולכן מתקבל גל Sשלילי )יותר מ .(Q-בליד ) Iשמתייחס לציר ימין-שמאל( לא נראה כמעט סיגנל. :S-T intervalבפאזה 2של פו"פ בחדרים ,לא נקבל סיגנל .בשלב זה ,מתרחשת מרבית התכווצות הלב. - T waveמייצג את פאזה ) 3רה-פולריזציה( של הלב .הרה-פולריזציה מתחילה באפיקרד ונעה לכיוון האנדוקרד )פנימה ולמעלה( ,ולכן הסיגנל הוא חיובי )מצב 5במדידת הדיפול החשמלי ,מעל( .הרה-פולריזציה לוקחת הרבה זמן, ולכן הגל רחב. Q-T interval oמתייחס לפרק הזמן הכולל של הדה -והרה-פולריזציה של החדרים. מקטעי האק"ג בלידים 1-3לאורך זמן: גל ) Qדה-פולריזציית הספטום בכיוון ימין( בליד Iיתקבל סיגנל שלילי )דה-פולריזציה בכיוון ההפוך לליד( בליד IIיתקבל סיגנל שלילי קטן )דה- פולריזציה כמעט מאוזנת לליד ,אך מעט לכיוון ימין -הפוך מכיוון הליד( בליד IIIיתקבל סיגנל חיובי )דה-פולריזציה בכיוון שמאל←ימין ,בהתאם לליד ,ומעט כלפי מעלה -בהתאם לליד( גל ) Rדה-פולריזציה של שריר הלב לכיוון חוד הלב( בליד Iיתקבל סיגנל חיובי )דה-פולריזציה בכיוון ימין←שמאל ,בהתאם לליד( בליד IIיתקבל סיגנל חיובי עם אמפליטודה גבוהה מאד )דה-פולריזציה במקביל לציר של ליד זה( בליד IIIיתקבל סיגנל חיובי ,המשך של גל Q )דה-פולריזציה כלפי מטה ,בהתאם לליד ,אבל שמאל←ימין( גל ) Sדה-פולריזציה של האפיקרד ודופן הלב האחורית( בליד Iיתקבל סיגנל חיובי ,אך נמוך מ.R- בליד IIיתקבל סיגנל שלילי מעט )ירידה חדה מתחת ל ,(0-מכיוון שהדה-פולריזציה נעה לכיוון הכללי של האלקטרודה השלילית ,אך כמעט מאוזנת ביחס לציר. בליד IIIיתקבל סיגנל שלילי )ירידה חדה מתחת ל ,(0-בדומה ל.II- סטריפ אק"ג לאורך זמן וחישוב אמפליטודת הגל ציר ה X-מייצג את ציר הזמן באק"ג ,ולכן הרחבה או הצרה של מקטעים מעידה על מהירות הולכה איטית או מהירה מהרגיל. ציר ה Y-מייצג את האמפליטודה באק"ג ,ולכן שינוי בגובהם של מקטעים מעיד על שינוי בכיוון ההולכה החשמלית ,או ירידה בעוצמה שלה. המדידה של אלו מתבצעת ע"י שימוש במשבצות בגודל סטנדרטי שנמצאות על כל סטריפ אק"ג: ציר ה) X-זמן( -משבצת קטנה היא ,40msמשבצת גדולה היא .200ms ציר ה) Y-אמפליטודה( -משתנה ממכשיר למכשיר. משך תקין למקטעים השונים גל משך תקין שינוי ברוחב מעיד על... P wave 100ms Pרחב -עליה גדולה או מהירות הולכה איטית P-R interval 160-200ms P-Rרחב -הולכה איטית לאורך מערכת ההולכה QRS <120ms QRSרחב -הולכה איטית או פגומה ,חדרים גדולים QT interval 430ms QTארוך -הולכה פגומה ,בדרך כלל רה-פולריזציה איטית )מוטציה בתעלות האשלגן( 1.4הפרעות קצב נפוצות Friday, October 28, 2022 07:39 הפרעות קצב ) - (Cardiac arrhythmiaהפרעות בקצב פעימת הלב ,הנוצרות מבעיה בהיווצרות פוטנציאל הפעולה או ההולכה שלו .ההפרעות יכולות לנבוע מבעיה בקוצב הלב ,או עקב פעילות של מוקדים אקטופיים )- (Ectopic foci יצירה של דה-פולריזציה באזורים שלא אמורים לקצוב את הלב. מחלקים את הפרעות הקצב ל 4-קבוצות ע"פ מוקד הפרעה :ה ,SA node-תאי העליות ,ה AV node-ותאי החדרים. קצבים סינואטריאליים קצבים סינואטריאליים ) - (Sinoatrial rhythmקצבים הנוצרים עקב שינוי בקצב יצירת פוטנציאל הפעולה בSA - nodeבתגובה לצרכים מטבוליים של הגוף )לדוגמא - עליית קצב הלב בזמן פעילות גופנית( .השינוי בקצב בדרך כלל נובע מהשפעה של מערכת העצבים האוטונומית על הלב. קצב סינוס ) - (Sinus rhythmקצב לב בו לפני כל גל QRSיש גל .Pמתייחס גם לקצב סינוס שאינו מהיר או איטי. סינוס טכיקרדיה ) - (Sinus tachycardiaקצב לב סדיר ומהיר ,שהוא קצב סינוס. סינוס ברדיקרדיה ) - (Sinus bradycardiaקצב לב סדיר ואיטי ,שהוא קצב סינוס. מצבים פיזיולוגיים תקינים מצבים פתולוגיים סינוס טכיקרדיה התרגשות ,עוררות, פעילות גופנית איבוד דם ,הלם ,כאב ,פעילות יתר של בלוטת התריס ,חום ,חרדה. סינוס ברדיקרדיה ספורטאים ,שינה הפרעת הולכה ב ,SA node-היפותרמיה ,היפותירואידיזם ,גירוי של עצב הואגוס ,תרופות )חוסמי סידן ,חוסמי בטא( ,עליה בלחץ התוך גולגולתי, אוטם שריר הלב -בעיקר בקיר התחתון. הפרעות הולכה בAV Node- נקראות גם .AV blockנובעות מפגיעה בהולכה של הגירוי החשמלי ב) AV node-ז"א -במעבר בין העליות לחדרים(. יכולות להגרם בגלל תרופות שונות ,אוטם בשריר הלב ,מחלת מסתמים או מיוקרדיטיס. - 1st degree AV blockזמן ההולכה דרך ה AV node-ארוך מהרגיל ,אך כל הסיגנלים מעוברים. מאפייני אק"ג: מקטע PRמאורך )מעל (200ms לפני כל QRSקיים גל .P - 2nd degree AV block Type Iנקרא גם Mobitz 1או .Wenckebachדומה ל1st - ,degreeאך אחת למספר כיווצי עליה לא יהיה כיווץ חדר ,ביחס קבוע )לדוגמא - .(2:1 מאפייני אק"ג: מקטע PRמתארך עם כל פעימה. גל Pללא מקטע QRSאחריו אחת למספר קבוע של פעימות ,אחריו מקטע PRחוזר לאורך המקורי. - 2nd degree AV block Type IIחסימה פתאומית של הסיגנל החשמלי אחת למספר פעימות .יכול לגרום להתפתחות re-entry ולכן מסכן חיים. מאפייני אק"ג: מקטע PRתקין. גל Pללא מקטע QRSאחריו אחת למספר פעימות. - 3rd degree AV blockנקרא גם .Complete AV blockה AV node-לא מעביר כלל את הסיגנל המגיע אליו ,וקוצב באופן עצמאי .נראה אי-התאמה בין פעילות העליות והחדרים ,וברדיקרדיה .מהווה סכנה מיידית עקב סיכוי להתפתחות .re-entry מאפייני אק"ג: גלי Pו QRS-לא קשורים אחד לשני. מקטעי QRSמרוחקים אחד מהשני )קצב איטי( His bundle ECG מאשר לזהות אם מקור הבעיה הוא ב AV node-או במערכת ההולכה )בפרט .(Bundle of His :מבוצע ע"י הכנסת אלקטרודה בעזרת צנתר אל תוך העליה הימנית. ניתן לראות בו שלושה גלים חשובים: - A wave גל חיובי גדול שמתאר את הפעלת העליות. - H wave גל חיובי קטן שמתאר את מעבר הסיגנל ב- .bundle of His - V wave גל חיובי גדול ומורכב שמתאר את הפעלת החדרים. אם הבעיה היא ב ,AV node-נראה פער בין Aל .H-אם הבעיה היא ב ,bundle of His-נראה הגדלה של המרחק בין Hל.V- פעימות מוקדמות פעימות מוקדמות ) - (Premature beatsכיווצי חדרים או עליות עקב הופעה של מוקד אקטופי בעליה או בחדר. פעימה עלייתית מוקדמת )- (Premature atrial beat נוצר מקור פעימה בעליה שאינו ה.SA node- מאפייני אק"ג: פעימה שלמה המופיעה זמן קצר אחרי הפעימה הקודמת. קצב לב חוזר להיות סינוס בפעימה העוקבת. פעימה חדרית מוקדמת )(Premature ventricular beat מקוד אקטופי בתוך החדרים ,שגורם לסיגנל לנוע בכיווןההפוך )לכיוון העליות(. מאפייני אק"ג: QRS הפוך ללא גל Pלפניו. פעימה עוקבת מאוחרת עקב כניסת החדר לתקופה רפרקטורית ?