Przywracanie potencjału spoczynkowego komórek serca — film z polskimi napisami

W tym filmie chciałbym porównać dwa typy komórek serca. W tym filmie chciałbym porównać dwa typy komórek serca. Te, o których mówimy najczęściej, czyli komórki rozrusznikowe oraz kardiomiocyty. Jest między nimi trochę ciekawych podobieństw, a także sporo różnic. a także sporo różnic. Po tej stronie wykresu będziemy mieli skalę w miliwoltach, dodatnie i ujemne. Na drugim tak samo. Po lewej będziemy mieli komórkę rozrusznikową, a po prawej komórkę roboczą (kardiomiocyt). Zacznijmy od komórki rozrusznikowej. Jak wiemy, potencjał spoczynkowy komórki rozrusznikowej sięga około minus 60 i powoli rośnie. sięga około minus 60 i powoli rośnie. Mówiliśmy o tym już kilka razy. Aż pojawia się potencjał czynnościowy i ta wartość bardzo gwałtownie rośnie, po czym znów spada do wyjściowej. I taka sytuacja powtarza się raz po raz. Po drugiej stronie mamy komórkę mięśniówki roboczej serca, czyli tą, która wykonuje całą ciężką pracę - skurcz serca. czyli tą, która wykonuje całą ciężką pracę - skurcz serca. A więc typowy kardiomiocyt. Potencjał spoczynkowy kardiomiocytu jest niższy, wynosi około minus 90 i jest bardziej płaski. Ale pod wpływem impulsu, jego potencjał rośnie znacznie bardziej gwałtownie. Mamy więc porównanie naszych dwóch komórek i wyraźnie widać różnicę. Następnie potas zaczyna wnikać do komórki i wracamy do punktu wyjścia, ale inaczej niż w komórce rozrusznikowej, potas i wapń się równoważą, ale inaczej niż w komórce rozrusznikowej, potas i wapń się równoważą, więc pojawia nam się faza plateau. W końcu jednak przeważa potas i dochodzi do repolaryzacji, czyli powrotu do potencjału spoczynkowego. To bardzo schematyczne przedstawienie tego, na czym to polega. A teraz zrobię sobie trochę miejsca. A teraz zrobię sobie trochę miejsca. Zrobię trochę miejsca i narysuję dwie komórki. Niech to będzie nasza komórka rozrusznikowa, a obok będzie komórka mięśniówki roboczej serca. Nasz kardiomiocyt. Narysowałem je tej samej wielkości, ale to tylko po to, żeby łatwiej było je porównywać. Jaka jest pierwsza rzecz, która dzieje się z komórką rozrusznikową? Jaka jest pierwsza rzecz, która dzieje się z komórką rozrusznikową? Potencjał błony zaczyna rosnąć, ponieważ sód zaczyna napływać do wnętrza komórki. ponieważ sód zaczyna napływać do wnętrza komórki. Narysuję linie, żeby pokazać, jak sód napływa do komórki. Sód napływa do środka i widzimy gwałtowny wzrost. Nagle pojawia się potencjał czynnościowy. Te białe linie będą nam przedstawiały kanały napięciowo-zależne. Te białe linie będą nam przedstawiały kanały napięciowo-zależne. To kanały napięciowo-zależne i przechodzi przez nie przede wszystkim wapń. i przechodzi przez nie przede wszystkim wapń. Zatrzymajmy się tu na moment. Mówiąc, że do komórki napływa sód albo wapń, Mówiąc, że do komórki napływa sód albo wapń, nie mam na myśli tego, że to jedyne jony napływające do komórki. nie mam na myśli tego, że to jedyne jony napływające do komórki. Mówiąc, że napływa sód, chodzi mi o to, że jest on głównym jonem, dla którego przepuszczalna jest błona, ale nie jedynym. Mówiliśmy już o tym, że gdy sód napływa do komórki w fazie czwartej, innym jonom także udaje się przecisnąć. innym jonom także udaje się przecisnąć. Warto o tym pamiętać. Wymieniam najważniejszy w danym momencie jon, ale nie jedyny. Myślę, że warto o tym przypomnieć, żebyśmy mieli pełen obraz tego, co się dzieje. żebyśmy mieli pełen obraz tego, co się dzieje. Okej. Wróćmy do głównego wątku. Mamy tu kolejny kanał napięciowo-zależny i przechodzi przez niego głównie potas. Potas opuszcza komórkę i żeby było bardziej przejrzyście, pójdę o krok dalej i oznaczymy sobie fazy. Tutaj będziemy mieli fazę numer cztery. To jest faza zero, tutaj faza pierwsza. To fazy potencjału czynnościowego. W fazie czwartej, główną rolę odgrywają jony sodu. W fazie zero - jony wapnia. A w fazie pierwszej, najważniejsze są jony potasu. W przypadku kardiomiocytu, najważniejszym jonem w punkcie wyjścia jest potas. Najważniejszym jonem jest opuszczający komórkę potas i to on odpowiada za utrzymanie potencjału spoczynkowego. Gdy pojawia się potencjał czynnościowy, do gry włączają się kanały napięciowo-zależne. Oto nasze kanały bramkowane napięciem. Do komórki zaczyna napływać sód. Jony sodu wchodzą do komórki. I w fazie pierwszej, udział biorą kanały potasowe brakowane napięciem. I w fazie pierwszej, udział biorą kanały potasowe brakowane napięciem. Podobnie jak na szczycie kardiomiocytu, potas opuszcza komórkę, ale kanały bramkowane napięciem mogą się zamykać lub otwierać, w zależności od napięcia. Mamy też inne jony wnikające do komórki, jony wapnia. Wapń też wnika do wnętrza komórki. Jak wcześniej, zrobimy małą powtórkę i podpiszemy sobie fazy potencjału czynnościowego. Tutaj mamy fazę czwartą, tutaj fazę zero, jeden, dwa i trzy. Jeden, dwa i trzy, a co z tym potasem? Potas to jon dominujący w fazie numer cztery. Sód wnika do komórki w czasie potencjału czynnościowego, w fazie zero, a kanały potasowe bramkowane napięciem zaangażowane są w fazy pierwszą, drugą i trzecią. To dość niezwykła cecha i kanały te nie należą do jednej rodziny. To różne rodzaje kanałów jonowych i napięciowo-zależne kanały potasowe biorą udział w kilku różnych fazach, i napięciowo-zależne kanały potasowe biorą udział w kilku różnych fazach, a kanały wapniowe w fazę drugą. Teraz wyraźnie widać, że w różnych fazach potencjału czynnościowego zaangażowane są różne kanały jonowe. zaangażowane są różne kanały jonowe. Chciałbym też zwrócić uwagę na coś, co odgrywa ważną rolę w komórkach roboczych serca. W komórkach rozrusznikowych też to znajdziemy, W komórkach rozrusznikowych też to znajdziemy, ale tego rola jest w nich niejasna. A mowa o siateczce śródplazmatycznej. Siateczce śródplazmatycznej, o której lubię myśleć jako o wzmacniaczu. Siateczka śródplazmatyczna. Czasem opisywana w skrócie jako "SR". Dlaczego przypomina mi wzmacniacz? Siateczka śródplazmatyczna, Siateczka śródplazmatyczna, to organellum komórkowe. Znajduje się wewnątrz komórki. Siateczka śródplazmatyczna to organellum pełne jonów wapnia. Siateczka śródplazmatyczna to organellum pełne jonów wapnia. To dosłownie zbiornik jonów wapnia. Leży sobie w komórce, z całym tym wapniem i czeka na sygnał z komórki, i czeka na sygnał z komórki, że wniknęły do niej jony wapnia. Gdy wapń wnika do komórki, łączy się ze swoimi receptorami. Przyłącza się do receptora, a wtedy wapń zgromadzony w siateczce śródplazmatycznej a wtedy wapń zgromadzony w siateczce śródplazmatycznej zostaje uwolniony do komórki. Po co tak się dzieje? Skoro mamy już wapń z zewnątrz, po co nam jeszcze wapń z siateczki śródplazmatycznej? po co nam jeszcze wapń z siateczki śródplazmatycznej? Chodzi o to, że siateczka śródplazmatyczna opróżnia się bardzo szybko, Chodzi o to, że siateczka śródplazmatyczna opróżnia się bardzo szybko, więc kilka jonów z zewnątrz przyłącza się do receptora i powoduje uwolnienie ogromnej ilości jonów wapnia z siateczki do komórki. i powoduje uwolnienie ogromnej ilości jonów wapnia z siateczki do komórki. i powoduje uwolnienie ogromnej ilości jonów wapnia z siateczki do komórki. Dochodzi w ten sposób do wzmocnienia działania wapnia. Miej to w pamięci. Mówiąc o fazie drugiej i wnikaniu wapnia do komórki, nie wspomniałem wcześniej o jednej rzeczy. nie wspomniałem wcześniej o jednej rzeczy. O tym wzmocnieniu, które umożliwia nam siateczka śródplazmatyczna. O tym wzmocnieniu, które umożliwia nam siateczka śródplazmatyczna. Dobrze. Czas przejść do sedna tego filmu. Czas przejść do sedna tego filmu. Wiemy już, że niektóre jony wchodzą do komórki, a inne z niej wychodzą, Wiemy już, że niektóre jony wchodzą do komórki, a inne z niej wychodzą, ale w jaki sposób komórka wraca do punktu wyjścia? ale w jaki sposób komórka wraca do punktu wyjścia? W którymś momencie musi przecież wrócić do stanu sprzed potencjału czynnościowego. W którymś momencie musi przecież wrócić do stanu sprzed potencjału czynnościowego. Inaczej na zewnątrz zabrakłoby sodu i wapnia, bo komórki całkowicie by się nimi wypełniły. bo komórki całkowicie by się nimi wypełniły. Innymi słowy, gdyby sód i wapń cały czas wnikały do komórki rozrusznikowej, a potas ją opuszczał, to w pewnym momencie nie byłoby już gradientu - różnicy potencjałów. Jak więc przywrócić ten gradient? Oto jest pytanie. Przypomnij sobie pompę sodowo-potasową, ATP-azę. Pompy jonowe w kolorze różowym oznaczają u mnie zależność od energii. Pompy jonowe w kolorze różowym oznaczają u mnie zależność od energii. Ta pompa jonowa wyrzuca sód na zewnątrz. Na każde wyrzucone trzy jony sodu, przypadają dwa jony potasu, które wchodzą do środka. Są też inne pompy jonowe, które robią coś bardzo podobnego, ale z wapniem. Wyrzucają wapń z komórki. Mówią mu "do zobaczenia kolego". Zatem wapń opuszcza komórkę. Ale jest na to jeszcze inny sposób. Istnieją jeszcze inne pompy, narysuję taką w tym miejscu, pompy, które wyrzucają wapń, ale nie są różowe. Nie potrzebują do tego energii. Jak to możliwe, że pierwsze dwie potrzebują ATP, dlaczego pierwsze dwie potrzebują ATP, a ta trzecia nie? Wszystko dzięki gradientowi stężenia sodu. Wszystko dzięki gradientowi stężenia sodu. Sód za wszelka cenę chce dostać się do komórki. Sód za wszelka cenę chce dostać się do komórki. Dąży do tego, ze względu na różnicę jego stężeń w komórkach i poza nimi. Dąży do tego, ze względu na różnicę jego stężeń w komórkach i poza nimi. Dąży do tego, ze względu na różnicę jego stężeń w komórkach i poza nimi. Utrzymanie gradientu stężeń sodu wymaga zużycia energii, ale można go wykorzystać do wyrzucania jonów wapnia z komórki. Przywrócenie potencjału spoczynkowego wymaga więc kilku różnych mechanizmów. Przywrócenie potencjału spoczynkowego wymaga więc kilku różnych mechanizmów. Trzeba jakoś pozbyć się sodu, o czym już sobie powiedzieliśmy. Trzeba ściągnąć potas z powrotem do komórki, co miało miejsce tutaj. Oraz pozbyć się całego wapnia, które zalało komórkę, co dzieje się tutaj i tu. W taki sposób radzą sobie komórki rozrusznikowe. A co z kardiomiocytami? A co z kardiomiocytami? W jaki sposób przywracają wyjściowe stężenia jonów po przejściu potencjału czynnościowego? One również wykorzystują w tym celu ATP-azy. Te dwie pompy, o których mówiłem na poprzednim przykładzie. Te dwie pompy, o których mówiłem na poprzednim przykładzie. Tutaj też je narysuję. Trzy jony sodu na zewnątrz. Dokładnie jak poprzednio, tak? A dwa jony potasu do środka. To załatwia już dużą część równowagi jonowej. I jak poprzednio, są też pompy sodowo-wapniowe, czyli te wyrzucające wapń z komórki, podczas gdy sód napływa do środka. Jak dotąd wygląda to dokładnie tak samo jak po lewej, Jak dotąd wygląda to dokładnie tak samo jak po lewej, ale pamiętajmy, że tutaj mamy jeszcze siateczkę śródplazmatyczną. Siateczkę śródplazmatyczną, która wyrzuca do komórki mnóstwo jonów wapnia. Wapń musi jakoś do niej powrócić. W jaki sposób? To również odbywa się za pomocą pompy jonowej. To również odbywa się za pomocą pompy jonowej. Narysuję to po tej stronie. To też jest pompa wymagająca energii z ATP i transportuje ona wapń do środka. A więc transportujemy wapń do siateczki śródplazmatycznej przy pomocy kolejnej ATP-azy, bardzo podobnej do tych w błonie komórkowej. Wygląda właściwie tak samo, tylko znajduje się w innym miejscu. Przejdźmy więc przez naszą listę. Sód jest wyrzucany na zewnątrz przez tę pompę, Sód jest wyrzucany na zewnątrz przez tę pompę, Potas musi wrócić do komórki i dzieje się to w tym miejscu. I musimy się jeszcze pozbyć wapnia, który napływa z dwóch stron. I musimy się jeszcze pozbyć wapnia, który napływa z dwóch stron. Jak sobie z tym radzimy? Wyrzucamy go tutaj, wyrzucamy go z powrotem do siateczki śródplazmatycznej i wymieniamy go na sód. W ten sposób udaje nam się zresetować naszą komórkę. Na koniec chciałbym jeszcze wspomnieć o zagadnieniu przepuszczalności. Na koniec chciałbym jeszcze wspomnieć o zagadnieniu przepuszczalności. Chociażby w kontekście wapnia, czy łatwiej wchodzi do komórki, czy z niej wychodzi? czy łatwiej wchodzi do komórki, czy z niej wychodzi? W większości przypadków można powiedzieć że pompy jonowe wymagające dostarczenia energii oraz te warunkowane przez różnicę stężeń pracują w określonym tempie. Pracują z określoną szybkością. Tu jest tak samo, mamy tylko jedną dodatkową pompę, ale pracują one w określonym tempie. Jednak gdy zwiększymy przepuszczalność, w tym przypadku dla jonów wapnia. Jeśli zwiększymy przepuszczalność dla wapnia, to więcej go może przenikać w tym kierunku. A jeśli zmniejszymy przepuszczalność dla wapnia, mówię to o tym kanale jonowym, gdy zmniejszymy przepuszczalność, to wniknie tu mniej wapnia. Mam nadzieję, że nadążasz. Załóżmy, że nie zmienię, usunę jeszcze tę linię. Nie zmienię tego, jak działa przepuszczalność. Nie zmienię tego, jak działa przepuszczalność. Zmienię tylko to, i to dość ciekawe zagadnienie, co gdybyśmy zmienili tylko tempo pracy tej pompy? Gdyby zaczęła pracować bardziej flegmatycznie, powiedzmy, że tak się dzieje, to wzrosłaby ilość wapnia w tym miejscu. Więcej wapnia zostawałoby w komórce. A gdybyśmy sprawili, że ta pompa pracowałaby szybciej i intensywnie wyrzucała wapń na zewnątrz, to wapnia byłoby w komórce bardzo mało. Czyli odwrotnie. Teraz byłoby tu mało wapnia. Zatem zmiana prędkości pracy tych pomp Zatem zmiana prędkości pracy tych pomp wpływa na równowagę jonową komórki. wpływa na równowagę jonową komórki. A to wpływa z kolei na jej potencjał błonowy. A to wpływa z kolei na jej potencjał błonowy. Warto mieć to na uwadze, bo zazwyczaj myślimy o tych procesach w takiej formie jak to narysowałem tutaj. bo zazwyczaj myślimy o tych procesach w takiej formie jak to narysowałem tutaj. Jedne jony wchodzą do komórki, inne z niej wychodzą i wydaje się, że to bardzo stateczne mechanizmy, że niewiele się w nich zmienia w czasie. Jednak można się spotkać także ze schematami przedstawiającymi repolaryzację błony, Jednak można się spotkać także ze schematami przedstawiającymi repolaryzację błony, z przykładami takich mechanizmów, gdzie pompy jonowe pracują z większą lub mniejszą intensywnością i jak to wpływa na równowagę jonową komórki. i jak to wpływa na równowagę jonową komórki.