Potencjał czynnościowy kardiomiocytów — film z polskimi napisami

Zobaczymy dziś jak to jest, że serce się kurczy. Żeby to zrobić, musimy przenieść się do poziomu komórkowego Żeby to zrobić, musimy przenieść się do poziomu komórkowego i przyjrzeć się komórkom mięśniowym serca, czyli kardiomiocytom. Tak nazywamy komórki mięśniowe serca, te odpowiedzialne są za jego skurcze. Gdybyśmy spojrzeli na jedną z takich komórek pod mikroskopem, Gdybyśmy spojrzeli na jedną z takich komórek pod mikroskopem, wyglądałaby mniej więcej tak, z mnóstwem białek w środku. W czasie rozkurczu, są one od siebie oddzielone. W czasie rozkurczu, są one od siebie oddzielone. Natomiast w czasie skurczu, a każda z tych komórek bierze udział w skurczu serca, wygląda to zupełnie inaczej. Białka nachodzą na siebie. Tak właśnie wygląda skurcz. To nasza komórka w skurczu. A to w rozkurczu. Impulsem do skurczy jest, zrobię jeszcze jedną strzałkę, bo po wykonaniu pracy musi nastąpić rozkurcz, by możliwy był kolejny skurcz. A zapalnikiem skurczu jest wapń. Wszystko to może się wydawać skomplikowane, skurcze, rozkurcze i cała reszta. Ale jeśli zapamiętasz, że to wapń jest odpowiedzialny za skurcz, Ale jeśli zapamiętasz, że to wapń jest odpowiedzialny za skurcz, będzie ci dużo łatwiej. Dużo łatwiej będzie ci odnaleźć się w cyklu pracy serca. Dużo łatwiej będzie ci odnaleźć się w cyklu pracy serca. Narysuję teraz taki cykl, a konkretnie cykl pracy pojedynczej komórki. To, co stale odbywa się w każdej komórce mięśniówki serca. To, co stale odbywa się w każdej komórce mięśniówki serca. Pojedynczy cykl pracy serca, cykl komórki serca, będziemy liczyć w miliwoltach. Będziemy tu używać miliwoltów. Można by było użyć innej jednostki, ale miliwolty są chyba najprostsze i najlepiej opisują, co dzieje się z komórką na poziomie jonowym. i najlepiej opisują, co dzieje się z komórką na poziomie jonowym. i najlepiej opisują, co dzieje się z komórką na poziomie jonowym. Najważniejszymi jonami, tymi które w największym stopniu wpływają na komórki serca, są jony wapnia, sodu i potasu. Zapiszę je tutaj. I zapiszę je na skali, żebyśmy cały czas widzieli jakie są ich potencjały idealne. Wapń lubi trzymać się na 123 miliwoltach, sód na 67. Oznacza to, że gdyby były to jedyne jony przemieszczające się przez błonę, jej ładunek byłby dodatni. Z kolei potas woli, by była ona ujemna. Z kolei potas woli, by była ona ujemna. Ta skala przedstawia potencjał błonowy kardiomiocytu. Ta skala przedstawia potencjał błonowy kardiomiocytu. Przejście z dołu tej skali, z wartości ujemnych do dodatnich, nazywamy depolaryzacją. Depolaryzacja to zmiana potencjału błonowego z ujemnego na dodatni. Depolaryzacja to zmiana potencjału błonowego z ujemnego na dodatni. Natomiast odwrotnie, przejście potencjału z dodatniego na ujemny, nazwiemy repolaryzacją. Znajomość tych pojęć będzie nam później potrzebna, Znajomość tych pojęć będzie nam później potrzebna, bo będziemy się nimi jeszcze posługiwać. bo będziemy się nimi jeszcze posługiwać. Zrobię więcej miejsca. Zacznijmy od schematu komórki. Niech to będzie nasza komórka. Dorysuję jej połączenia szczelinowe, czyli maleńkie połączenia komórek. Kilka w tym miejscu, jakieś tutaj i tutaj. Podpiszę je. Połączenia szczelinowe. A teraz kanały jonowe. Niech tu będzie kanał potasowy. Wiemy już, że potas dąży do opuszczenia komórki i będzie to robił właśnie tędy, zostawiając za sobą ujemnie naładowaną błonę komórkową. zostawiając za sobą ujemnie naładowaną błonę komórkową. Przypomnę, że potas to główny jon wewnątrzkomórkowy. Przypomnę, że potas to główny jon wewnątrzkomórkowy. Jak mówiłem, potencjał błony staje się przez to ujemny. Jak mówiłem, potencjał błony staje się przez to ujemny. Gdyby zależało to wyłącznie od potasu, to wynosiłby -92. Ale tak nie jest. Potas jest dominującym, ale nie jedynym jonem, dlatego potencjał wynosi jakieś -90 dlatego potencjał wynosi jakieś -90 i na takim poziomie się utrzymuje. Niewiele zmienia się w czasie i błona pozostaje na minus 90. Tak to wygląda, gdy jonem o największej przepuszczalności jest dla komórki potas. Teraz zajmijmy się sąsiednią komórką. Załóżmy, że zaczęła się w niej depolaryzacja. Jej potencjał rośnie i przez połączenia szczelinowe zaczynają przeciekać jony sodu i wapnia. Sód i wapń zaczynają przeciekać przez te połączenia. Sód i wapń zaczynają przeciekać przez te połączenia. Co będzie teraz z potencjałem błonowym? Wyjściowo wynosił minus 90, ale do komórki zaczynają dostawać się jony o ładunku dodatnim, więc jej potencjał zaczyna rosnąć, tak? Rośnie gdzieś do tego poziomu. I dzieje się to bardzo bardzo szybko. Z minus 90 podnosi się do minus 70. A więc na ten moment, usunę ten podpis, na ten moment mamy minus 70 i zaczynają otwierać się inne kanały. Jeszcze ich nie narysowałem. Wymażę najpierw sód i wapń, żeby zyskać trochę miejsca. Wymażę najpierw sód i wapń, żeby zyskać trochę miejsca. Otwierają się nowe kanały jonowe, a mianowicie kanały sodowe. Szybko je dorysuję. Kanały sodowe. Jest ich bardzo dużo. Otwiera się bardzo bardzo dużo szybkich kanałów sodowych. "Szybkich", bo sód przepływa przez nie w bardzo dużym tempie. "Szybkich", bo sód przepływa przez nie w bardzo dużym tempie. Zatem sód wdziera się do środka. Dzieje się tak dlatego, że na zewnątrz jest go znacznie więcej niż w środku. Dzieje się tak dlatego, że na zewnątrz jest go znacznie więcej niż w środku. Dzieje się tak dlatego, że na zewnątrz jest go znacznie więcej niż w środku. A więc sód wchodzi do komórki i powoduje to szybki wzrost potencjału błonowego do wartości dodatnich. Sód dąży do osiągnięcia 67. Nie uda się dojść aż do 67, bo potas cały czas opuszcza komórkę, ale się tam zbliża. Nie udaje się też dlatego, że te kanały bramkowane napięciem ulegają zamknięciu. Te kanały sodowe są kanałami bramkowanymi napięciem i zamykają się tak szybko, jak się otworzyły. i zamykają się tak szybko, jak się otworzyły. Żeby to pokazać, zrobię małe "kopiuj-wklej". Zaznaczę naszą komórkę i przekopiuję ją tutaj. To ta sama komórka, tylko kanały bramkowane napięciem ulegają zamknięciu. Pozbędę się więc tych strzałek. Ale jesteśmy teraz na wartościach dodatnich, zatem otwarcie tych kanałów spowodowało depolaryzację. zatem otwarcie tych kanałów spowodowało depolaryzację. Zaznaczę jeszcze szybko, że są zamknięte, żeby nic się nie pomyliło. Jony sodu już nie napływają. Jony potasu nadal wydostają się na zewnątrz, ale tak jest po prostu cały czas. Poza tymi kanałami potasowymi, tym malutkim kanale, który tu narysowałem, mamy jeszcze inne kanały potasowe, które otwierają się w tym miejscu. To kanały potasowe bramkowane napięciem. To kanały potasowe bramkowane napięciem. Były tu oczywiście cały czas, Były tu oczywiście cały czas, ale nie były otwarte. Oznaczę to jako "x". Kanały te otwierają się pod wpływem depolaryzacji. Kanały te otwierają się pod wpływem depolaryzacji. Zmiany potencjału z ujemnego na dodatni. Teraz, gdy komórka osiągnęła dodatni potencjał i jest gdzieś na plus 20, nasze kanały potasowe bramkowane napięciem się otwierają. Te kanały się otwierają. I nie trudno zgadnąć, co się zaraz stanie. Jak myślisz, w którą stronę będzie teraz szedł potencjał błonowy? Jak myślisz, w którą stronę będzie teraz szedł potencjał błonowy? Skoro kanały sodowe stały się nieprzepuszczalne, a potas masowo opuszcza komórkę, będzie dochodziło do repolaryzacji. Przepływ jonów potasowych obniża potencjał błonowy. Przepływ jonów potasowych obniża potencjał błonowy. Powiedzmy, że schodzi gdzieś do plus 5 i gdyby dalej to kontynuować, to spadłby aż do minus 90. Ale dzieje się coś innego. Znów posłużę się "kopiuj-wklej", ale tym razem będzie chodziło o wapń, o którym mówiłem, żeby mieć go z tyłu głowy. Jony wapnia zaczynają wnikać do komórki. Pozbądźmy się więc tego. I tak to mniej więcej wygląda. Nie zapominajmy o potasie. Potas nadal sobie tędy wypływa. Ale teraz, wapń wnika do komórki. Narysuję to na schemacie. Mamy kanały wapniowe bramkowane napięciem, które umożliwiają wnikanie wapnia do komórki. Wapń wchodzi do środka, a potas wychodzi na zewnątrz. Co to oznacza dla potencjału błonowego? Napływ wapnia skutkuje wzrostem potencjału błonowego. Napływ wapnia skutkuje wzrostem potencjału błonowego. Natomiast wypływ potasu skutkuje spadkiem potencjału. Natomiast wypływ potasu skutkuje spadkiem potencjału. A z racji tego, że dzieje się to równolegle, otrzymujemy coś takiego. Wykres się wypłaszcza. Ponieważ te zjawiska zachodzą równolegle. Przepływ potasu i wapnia odbywają się w tym samym czasie, więc otrzymujemy płaską linię i potencjał błonowy utrzymuje się na pewnym poziomie. Powiedzmy, że gdzieś około plus 5. Powiedzmy, że gdzieś około plus 5. Dla jasności, kanały wapniowe również są bramkowane napięciem. A co będzie się działo teraz? Jak na razie wszystko było chyba jasne. Mamy w naszej komórce wszystkie te kanały, które umożliwiają ruch różnych jonów. A teraz dochodzimy do czegoś takiego. Postaram się to jakoś rozjaśnić. Kanały wapniowe zamykają się równie szybko, co otwierają, Kanały wapniowe zamykają się równie szybko, co otwierają, zatem wapń przestaje wnikać do komórki. Wapń był jednym z jonów utrzymujących równowagę potencjału błonowego. Wapń był jednym z jonów utrzymujących równowagę potencjału błonowego. Wypływ potasu dąży do jego spadku, a wapń ten spadek równoważy. Co się więc teraz stanie? Otwarte pozostają już tylko kanały potasowe, więc potencjał błony znów zaczyna spadać. więc potencjał błony znów zaczyna spadać. I spada do wartości około minus 90. To ostatnia faza repolaryzacji, gdzie kanały wapniowe się zamykają. Kanały potasowe bramkowane napięciem przestają działać niedługo później i również się zamykają. A moment zamknięcia tych kanałów jest momentem powrotu do punktu wyjścia, gdzie tylko odrobina potasu wydostaje się stale z komórki. gdzie tylko odrobina potasu wydostaje się stale z komórki. Natomiast wszystkie kanały bramkowane napięciem są zamknięte. Potencjał błonowy komórki znów jest ujemny, w granicach minus 90 i komórka jest gotowa na kolejny potencjał czynnościowy. Chciałbym teraz zwrócić uwagę na nazewnictwo. To jest faza czwarta, potencjał utrzymuje się w niej na stabilnym ujemnym poziomie, a komórka jest w stanie rozluźnienia. Później przychodzi potencjał czynnościowy i osiąga najpierw minus 70, czyli potencjał progowy. To jest nasz potencjał progowy. Ten moment oznaczamy jako fazę 0. Jak można się domyślić, będą za nią fazy 1, 2 i 3. Faza 1 to ta, w której otwierają się kanały potasowe bramkowane napięciem. Faza 1 to ta, w której otwierają się kanały potasowe bramkowane napięciem. W fazie 2 są one równoważone przez kanały wapniowe. W fazie 2 są one równoważone przez kanały wapniowe. W fazie 3 znów otwarte zostają tylko kanały potasowe bramkowane napięciem, W fazie 3 znów otwarte zostają tylko kanały potasowe bramkowane napięciem, po czym wracamy do fazy 4. W tym miejscu też jest faza 4. Faza 0 odbywa się bardzo gwałtownie, dlatego nazywamy ją fazą szybkiej depolaryzacji w odróżnieniu do powolnej depolaryzacji, która ma miejsce w komórkach rozrusznikowych. Ten szybki potencjał czynnościowy to zasługa dynamicznie działających kanałów sodowych bramkowanych napięciem.