I POTENZIALI D AZIONE CARDIACI

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1 I POTENZIALI D AZIONE CARDIACI La continua successione ordinata e ritmica delle contrazioni atriali e poi ventricolari è regolata da speciali meccanismi che si esplicano nei quattro tessuti principali che compongono il cuore: tessuto del nodo seno-atriale e del sistema di conduzione degli atri, tessuto del sistema di conduzione atrio-ventricolare, miocardio di lavoro atriale e miocardio di lavoro ventricolare. Le cellule cardiache possono essere quindi divise in due grosse categorie: miocardiociti di lavoro e miocardiociti del nodo seno-atriale e del sistema di conduzione. cardiaco_2 1

2 Punti fondamentali: Spiegare in modo particolareggiato i principi generali di elettrofisiologia: le basi ioniche dei potenziali di membrana (disposizione di ioni ai due lati della membrana e diffusione ionica, legge di Nerst, Eq.Katz; Equilibrio Gibbs-Donnan etc..), i potenziali a riposo (cationi Na+ e K+ e anioni proteici) e i potenziali d'azione (risposte tutto o nulle determinate da ioni positivi che entrano (Na+ e/o Ca++) e ioni positivi (K+) che escono attraverso canali voltaggio dipendenti; Fornire la definizione di potenziale elettrico e di dipolo elettrico.

3 I miocardiociti di lavoro, che sono la maggioranza, sono deputati a compiere il lavoro meccanico di pompa, in quanto sono dotati di inotropismo (capacità di contrarsi o contrattilità). Questi miocardiociti si contraggono solo se stimolati. Lo stimolo generalmente proviene da miocardiociti attigui precedentemente attivati e/o da cellule del sistema di conduzione. I potenziali d azione dei miocardiociti di lavoro sono quindi potenziali propagati e non autogenerati.

4 Le cellule del nodo seno-atriale e quelle del sistema di conduzione sono dotate di automatismo o ritmicità o cronotropismo, ossia hanno la capacità di autoeccitarsi, generando spontaneamente potenziali d azione. mv Purkinje NODO DEL SENO (PACE-MAKER) Le cellule dei tessuti di conduzione hanno anche due proprietà che condividono con il miocardio di lavoro: eccitabilità o batmotropismo (capacità di rispondere con un potenziale d azione a stimoli esterni) e conduttività o dromotropismo (capacità di trasmettere gli impulsi come potenziali d azione propagati da cellula a cellula). Quest ultima proprietà è resa possibile dal fatto che il miocardio costituisce un sincizio funzionale nel senso che si comporta come se fosse una unica grossa cellula per la presenza di connessioni comunicanti fra le membrane delle

5 Stannius ligature A ligature placed either around the junction between the sinus venosus and atrium of the frog or turtle heart (first stannius ligature) or around the atrioventricular junction (second stannius ligature); demonstrates that the cardiac impulse is conducted from sinus venosus to atria to ventricle, but that successive chambers possess automaticity since each may continue to beat, but the atria now have a slower rate than the sinus venosus (first stannius ligature), and the ventricle either does not contract or beats at a slower rate than the atria (second stannius ligature). C è una organizzazione gerarchica dei segnapassi (pacemaker). Il più veloce si impone!

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7 Fibre cardiache a risposta rapida e lenta RAPIDA LENTA 100 ms ATRIO VENTRICOLO NODO DEL SENO (PACE-MAKER) cardiaco_2 7

8 Fibre cardiache a risposta rapida e lenta RAPIDA LENTA 100 ms ATRIO VENTRICOLO NODO DEL SENO (PACE-MAKER) Le basi molecolari della risposta rapida ventricolare I Na depol. veloce I Ca depol +. plateau I Ki plateau I kr, I ks ripolar. sostenuta da canali del Na + a veloce attivaz. e inattivaz. sostenuta da canali del Ca 2+ di tipo L che si inattivano a causa dell alto Ca 2+ intracell Canali inward rectifier aperti a pot. negativi e chiusi a pot. positivi Canali HERG e KCNQ, con lenta attivazione a pot. positivi e rapida attiv. durante iperpol (HERG) cardiaco_2 7

9 Effetti dei Ca-antagonisti sulla contrazione cardiaca Bloccanti specifici dei canali del Ca 2+ di tipo L (diltiazem, nifedipina, nitrendipina) causano forti riduzioni della forza di contrazione ma piccoli effetti sul p. d azione. cardiaco_2 8

10 Effetti dei Ca-antagonisti sulla contrazione cardiaca Bloccanti specifici dei canali del Ca 2+ di tipo L (diltiazem, nifedipina, nitrendipina) causano forti riduzioni della forza di contrazione ma piccoli effetti sul p. d azione. Ruolo del Ca 2+ nell accoppiamento eccitazione-contrazione 1- conduzione p. d azione 2- apertura canali Ca 2+, ingresso Ca rilascio di Ca 2+ dal RS 4,5- aumento Ca 2+ intracel 6- legame del Ca 2+ alla troponina, inizio contrazione 7- distacco del Ca 2+ dalla troponina, rilasciamento muscol. 8- Ca 2+ viene trasportato nel RS 9- Ca 2+ viene scambiato con Na la pompa Na + /K + mantiene il gradiente cardiaco_2 del Na + 8

11 The special conducting system Velocità di conduzione nei tessuti cardiaci Tessuto Velocità di conduzione (m/ s) Nodo SA 0.05 Vie intratriali (fasci internodali) 1 Nodo AV 0.05 Fascio di His 1 Sistema di Purkinje 4 Muscolo ventricolare 1

12 The special conducting system Sinoatrial node Velocità di conduzione nei tessuti cardiaci Tessuto Velocità di conduzione (m/ s) Nodo SA 0.05 Vie intratriali (fasci internodali) 1 Nodo AV 0.05 Fascio di His 1 Sistema di Purkinje 4 Muscolo ventricolare 1

13 The special conducting system Sinoatrial node Annulus Fibrosus Velocità di conduzione nei tessuti cardiaci Tessuto Velocità di conduzione (m/ s) Nodo SA 0.05 Vie intratriali (fasci internodali) 1 Nodo AV 0.05 Fascio di His 1 Sistema di Purkinje 4 Muscolo ventricolare 1

14 The special conducting system Atrioventricular node Sinoatrial node Annulus Fibrosus Velocità di conduzione nei tessuti cardiaci Tessuto Velocità di conduzione (m/ s) Nodo SA 0.05 Vie intratriali (fasci internodali) 1 Nodo AV 0.05 Fascio di His 1 Sistema di Purkinje 4 Muscolo ventricolare 1

15 The special conducting system Atrioventricular node Sinoatrial node Bundle of His Annulus Fibrosus Velocità di conduzione nei tessuti cardiaci Tessuto Velocità di conduzione (m/ s) Nodo SA 0.05 Vie intratriali (fasci internodali) 1 Nodo AV 0.05 Fascio di His 1 Sistema di Purkinje 4 Muscolo ventricolare 1

16 The special conducting system Atrioventricular node Sinoatrial node Right Bundle Branch Bundle of His Annulus Fibrosus Velocità di conduzione nei tessuti cardiaci Tessuto Velocità di conduzione (m/ s) Nodo SA 0.05 Vie intratriali (fasci internodali) 1 Nodo AV 0.05 Fascio di His 1 Sistema di Purkinje 4 Muscolo ventricolare 1

17 The special conducting system Atrioventricular node Sinoatrial node Right Bundle Branch Bundle of His Annulus Fibrosus Purkinje Fibres Velocità di conduzione nei tessuti cardiaci Tessuto Velocità di conduzione (m/ s) Nodo SA 0.05 Vie intratriali (fasci internodali) 1 Nodo AV 0.05 Fascio di His 1 Sistema di Purkinje 4 Muscolo ventricolare 1

18 The special conducting system Atrioventricular node PACEMAKER Sinoatrial node Right Bundle Branch Bundle of His Annulus Fibrosus Purkinje Fibres Velocità di conduzione nei tessuti cardiaci Tessuto Velocità di conduzione (m/ s) Nodo SA 0.05 Vie intratriali (fasci internodali) 1 Nodo AV 0.05 Fascio di His 1 Sistema di Purkinje 4 Muscolo ventricolare 1

19 The special conducting system Atrioventricular node PACEMAKER Sinoatrial node Right Bundle Branch Bundle of His Annulus Fibrosus INSULATOR Purkinje Fibres Velocità di conduzione nei tessuti cardiaci Tessuto Velocità di conduzione (m/ s) Nodo SA 0.05 Vie intratriali (fasci internodali) 1 Nodo AV 0.05 Fascio di His 1 Sistema di Purkinje 4 Muscolo ventricolare 1

20 The special conducting system PACEMAKER Sinoatrial node Right Bundle Branch Atrioventricular node DELAY BOX Bundle of His Annulus Fibrosus INSULATOR Purkinje Fibres Velocità di conduzione nei tessuti cardiaci Tessuto Velocità di conduzione (m/ s) Nodo SA 0.05 Vie intratriali (fasci internodali) 1 Nodo AV 0.05 Fascio di His 1 Sistema di Purkinje 4 Muscolo ventricolare 1

21 The special conducting system PACEMAKER Sinoatrial node Right Bundle Branch Atrioventricular node DELAY BOX Bundle of His Annulus Fibrosus INSULATOR Purkinje Fibres RAPID CONDUCTION SYSTEM Velocità di conduzione nei tessuti cardiaci Tessuto Velocità di conduzione (m/ s) Nodo SA 0.05 Vie intratriali (fasci internodali) 1 Nodo AV 0.05 Fascio di His 1 Sistema di Purkinje 4 Muscolo ventricolare 1

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23 Le basi molecolari della risposta lenta del nodo SA potenziale pace-maker I f depol. lenta (pace-maker) I Ki ripolar. I Ca (T) depol. lenta I Ca (L) depol veloce I kr, I Ks ripolar. corrente del Na + e K + ( funny ), si attiva con le iperpolarizzazioni e si deattiva con le depol. Canali inward rectifier. Sono aperti a pot. negativi e si chiudono durante le depolarizzazioni. canali T a bassa soglia, si attivano a -50 mv, contribuiscono alla depol. lenta canali L ad alta soglia inattivanti, depol. veloce Canali HERG e KCNQ. Si aprono molto lentamente e sono responsabili cardiaco_2 della fase di ripolarizzazione 11 (delayed rectifier).

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25 I K I Ca L I K soglia Declino di I K I Ca T I f Prepotenziale o Depolarizzazione diastolica

26 +25 mv 0-25 I K I Ca L I K soglia Declino di I K I Ca T I f Prepotenziale o Depolarizzazione diastolica