Потенциал на действие при кардиомиоцитите

Да разгледаме как точно се съкращава сърцето. За да направим това, трябва да слезем до клетъчно ниво. Трябва да разгледаме клетките на сърдечния мускул. Наричаме ги кардиомиоцити. Това са клетките в сърдечния мускул. Това са клетките, които извършват съкращението. Ако погледнеш с микроскоп, ако разгледаш една от тези клетки, може да изглежда ето така, с протеини във вътрешността. Когато е отпусната, тези протеини са раздалечени. Когато се съкрати, понеже всяка клетка трябва да се съкрати, за да може да се съкрати сърцето, тези протеини изглеждат напълно различно. Напълно се припокриват. Това припокриване е това, което наричаме съкращение. Това е съкратената версия на клетката. А първата беше отпуснатата версия. Спусъкът, който кара да премине от съкращение – и, разбира се, вероятно трябва да начертая и това. Разбира се, в някакъв момент трябва да се върне към отпуснато състояние, за да може да направи това отново, да бие отново. Но спусъкът за съкращаване е калций. Лесно е да се объркаш, когато мислиш за всички тези съкращения и отпускания. Но ако просто разглеждаш калция и мислиш за факта, че калцият е спусъкът, тогава няма да се объркаш. Винаги ще можеш да намериш пътя си, що се отнася до мястото на сърцето в цикъла му. Ще начертая сърдечния цикъл, и, по-точно, цикълът на една отделна клетка. Това е през какво ще премине една клетка във времето. Сърдечният цикъл или цикълът за една сърдечна клетка се измерва в миливолтове. Ще използваме миливолта. Можеш да използваш много различни неща. Но това вероятно е едно от най-простите неща, които да обобщят какво се случва с всички различни йони, които се движат през тази клетка. Главните йони, тези, които най-много ще повлияят на сърдечната ни клетка, ще са калций, натрий и калий. Ще поставя тези трите тук. Поставям ги като референтни точки, за да можеш да следиш къде "искат" да са тези неща. Калцият иска да е при 123 миливолта. Натрият – при 67. Това означава, че ако само тези йони се движеха през клетката, натрият би предпочел нещата да са положителни. А калият, от друга страна, би предпочел да направи мембранния потенциал отрицателен. Тази скала е само скалата за мембранния потенциал. Ако се придвижим нагоре по скалата, ако отидем от отрицателна към положителна стойност, процесът се нарича деполяризация. Това означава, че преминаваме от отрицателно число нагоре към нещо положително. Ако направиш обратното, ако преминеш от положителна стойност към отрицателна стойност, това се нарича реполяризация. Това са просто два термина, които искам да познаваш, понеже после ще можеш да схванеш интересните неща, които се случват в тази клетка. Ще направя място тук. Да започнем с малка картинка на клетката. Да кажем, че това тук е клетката ни. Ще начертая малките цепковидни контакти, които са малки връзки между клетки. Може би две тук. Може би едно тук и може би едно тук. Ще надпиша това. Това са цепковидни контакти. Също така ще начертая няколко канала. Тук, да кажем, имаме калиев канал. Знаем, че калият предпочита да излезе от клетката. Това ще е пътят, по който калият ще се движи, и ще остави отрицателен мембранен потенциал, нали така? Нека да кажем, че калият е главният йон за тази клетка, какъвто той е. Тогава мембранният ни потенциал ще е много, много отрицателен. Ако това беше единственият йон, щеше да е -92. Но не е. Това всъщност е просто доминантният йон. Той е тук и мембранният ни потенциал е около -90 и продължава около -90. Да кажем, че нищо не се променя за кратък период от време. Оставаме при -90. Така изглеждат нещата, когато доминантният йон, за когото клетката е пропусклива, е калият. Сега да кажем, че в съседна клетка има малко деполяризация. Отива до положителна стойност и през цепковидния контакт протичат малко натрий и малко калций. Това протича през цепковидния контакт, нали така? Какво ще се случи с мембранния потенциал? Това беше -90, но сега, когато имаме положителни йони във вътрешността на клетката, клетката ни става малко по-положителна. Стига до, да кажем, тук. И това се случва доста бързо. Сега е при -70, нагоре от -90. В тази точка – ще изтрия цепковидните контакти – но сега, когато си при -70, се отварят нови канали. Не съм ги начертал още и ще изтрия натрия и калция, просто за да направя малко място. Сега се отварят нови канали. И това ще са натриевите канали. Ще ги начертая. Натриеви канали. Има много от тях. Много, много от тези бързи натриеви канали се отварят. Казвам "бързи", понеже натрият може бързо да протече през тях. Натрият започва да навлиза. Знаем, че това ще се случи, понеже има много повече натрий извън клетката, отколкото вътре в клетката. Натрият навлиза и бързо ще доведе мембранния потенциал до много положителна стойност. Сега сме, да кажем, близо до 67, може би не точно 67, понеже все още тези калиеви йони продължават да излизат, но близо до тази стойност, ако не беше фактът, че тези медиирани от напрежение канали всъщност се затварят. Тези натриеви канали са медиирани от напрежение. Те ще се затворят също толкова бързо, колкото се отвориха. За да покажа това, ще копирам и поставя. Ще прекопирам тази клетка тук и ще я поставя тук долу. Имаме клетката, точно както преди. Сега тези медиирани от напрежение канали се затварят. Нека се отърва от тези стрелкички. Но сега сме в положителния диапазон. В този момент можеш да кажеш, че каналите ни са причинили деполяризация. Ще покажа набързо тези затваряния, за да не се объркаш. Вече не навлиза натрий. Все още излиза малко калий, но това е както винаги. В допълнение към тези калиеви канали, този малък канал, който начертах тук, имаш отваряне на нови калиеви канали тук долу. Те са медиирани от напрежение калиеви канали. Имаше ги преди. Те съществуваха. Но не бяха отворени. Нека начертая малки хиксчета. Причината да се отворят е поради деполяризацията. Имаше отрицателна стойност, която стана положителна. Сега клетката ни е в положителната територия и нека запиша +20 или нещо такова, и медиираните от напрежението калиеви канали се отварят. Тези медиирани от напрежението канали се отварят и можеш да предположиш какво ще се случи. В коя посока смяташ, че ще се промени мембранният потенциал? Ако натриевите канали не вкарват натрий, а калият излиза навън, сега имаш реполяризация надолу. Калият кара мембранния потенциал да се върне обратно надолу. Да кажем, че стига до около +5. Ако продължи така, би могъл да слезе чак до -90, но се случва нещо интересно. В този момент отново ще копирам и ще поставя и ще ти покажа какво се случва после, което е, че калцият – това е нещото, за което ти казах да внимаваш, калцият най-накрая започва да навлиза. Нека се отърва от това. Това е ключовата идея. Не искам да забравим, че това е калий. Пак имаш калий тук. Но сега навлиза калций. Ще начертая това тук. Имаш тези калциеви медиирани от напрежение канали, които позволяват на калция да навлезе. Калций навлиза, калий излиза. Помисли какво ще се случи в тази ситуация. Калцият ще иска да повиши мембранния потенциал, калият, който излиза, ще иска да продължи да го сваля надолу, и понеже двете се случват едновременно, получаваш нещо подобно. Имаш една плоска линия. Понеже и двете неща се случват, едновременно калият напуска клетката, а калцият влиза в нея, получаваш тази плоска линия и мембранният потенциал остава приблизително същият. Мога да запиша нещо подобно, нещо като +5. За да поясним, има също медиирани от напрежение калциеви канали. Какво се случва след това? Дотук добре. Имаме тези канали в клетките, които позволяват на различните йони да преминат. Сега стигаме до нещо такова. Искам малко да поразчистя това. Калциевите канали всъщност се затварят също толкова внезапно, колкото се отвориха. Сега вече не влиза калций. Ако калцият беше единственото нещо, което поддържаше този мембранен потенциал стабилен – казах, че калият иска да го свали надолу, но калцият го задържа стабилен – какво се случва сега? Ако тези калиеви канали отново са отворени, тогава мембранният потенциал ще се върне обратно надолу. Това ще се върне отново надолу до около -90. Това е последният етап, при който тези калциеви канали свалят потенциала обратно надолу и тези медиирани от напрежението калиеви канали също се затварят в този момент. Накрая и те се затварят. Сега, когато са затворени, ще се върнеш до първоначалното състояние, при което имаше малко калий, изтичащ навън от тази клетка и тези медиирани от напрежението канали сега са затворени. Сега, когато си при -90, оставаш тук долу и този процес е готов да започне отново. Последното нещо, което искам да кажа, е как са наименувани каналите. Това е етап 4, този основен отрицателен етап, при който мускулната клетка е отпусната. Този акционен потенциал, когато най-сетне се активира и стигне до това -70, това се приема за праг. Това е нашият праг. Когато стигне до тази точка, наричаме това етап 0. От другата страна на етап 0 имаш етапи 1, 2 и 3. Етап 1 е тази точка, при която първо се отварят медиираните от напрежението калиеви канали. А етап 2 е когато са балансирани с калциевите канали. Етап 3 е когато отново имаш само калиевите канали, тези, които са медиирани от напрежението. И после отново се връщаш до етап 4. Това ще е етап 4. Понеже етап 0 се случва толкова бързо, наричаме това бърз акционен потенциал. Сравни това с акционния потенциал в пейсмейкърните клетки, където той е много по-бавен. Този бърз акционен потенциал е резултат от тези изключително бързи медиирани от напрежението натриеви канали.