Cellulær elektrofysiologi og kontraktilitet

Elektrofysiologi

Hjerteaktiviteten holdes i gang av elektrisitet som genereres av celler i hjertet. Et EKG er ikke annet enn en registrering av hjertets elektriske aktivitet.

Cellemembranen er semipermeabel slik at en viss ioneveksling mellom inn- og utside hele tiden finner sted. Spesialiserte ionekanaler og transportmekanismer (pumper) gjør at spenninger og konsentrasjonsforskjeller oppstår, og raskt kan utjevnes.

I hviletilstand er myocyttene elektrisk polarisert, dvs. innsiden er negativt Iadet i forhold til utsiden. Ionepumpene vil i diastolen sørge for et negativt membranpotensial på 70-85 mv.

Hjertecellene kan miste sin indre negativitet i en prosess som kalles depolarisering. Depolarisering er den fundamentale elektriske begivenhet i hjertet.

En elektrisk impuls fra en nabocelle eller fra en pacemaker-elektrode kan depolarisere cellemembranen. Da åpnes spenningsavhengige Na+ kanaler og aksjonspotensialet starter. Da strømmer natrium inn i cellen (figur) og cellen depolariseres (fase 0). Kontraksjon skjer ved at spenningsavhengige Ca++ kanaler åpnes, intracellulært kalsium (fra sarkoplasmatisk retikulum) frisettes, og derved utløses forskyvningen av actin og myosin (kontraksjonen) i membranpotensialets fase 2. Dette gir kontraksjon.

K+ er det viktigste ion for membranpotensialet, mens Ca++ flux er knyttet til eksitasjons-kontraksjons-kopling, og til cellenes spontane elektriske aktivitet.

Depolariseringen sprer seg fra celle til celle som en bølge gjennom hjertet.

Denne depolariseringsbølgen representerer en elektrisk strøm som kan registreres av elektroder plassert på kroppens overflate.

Etter at depolariseringen er fullført, gjenoppretter hjertecellene sitt hvilepotensiale gjennom repolariseringen, som er en energikrevende prosess der Na+ og Ca++ pumpes ut, og K+ inn.

Dette kan også oppfattes av registreringselektrodene.

Hvis vi registrerer en elektrisk syklus med depolarisering og repolarisering fra en enkelt celle, får vi et aksjonspotensial.

Alle de ulike bølgene og takkene vi ser i et EKG er uttrykk for disse to prosessene: depolarisering og repolarisering.

Celletyper og kontraktilitet

Det er tre typer celler som er viktigst med hensyn på EKG:

1. Pacemakerceller — hjertets "tenningssystem"
2. Ledningssystemet — forbinder atrier og ventrikler og gir rask impulsutbredning i hjertekamrene
3. Myokardcellene — det spesialiserte kontraktile apparat i hjertet

Pacemakerceller er små celler. Disse cellene er i stand til å depolarisere spontant om og om igjen, hver med sin bestemte frekvens.

Depolariseringsfrekvensen bestemmes av unike elektriske egenskaper ved cellene og av eksterne nevrale og hormonelle reguleringer. Den cellen som "fyrer raskest", vil styre hjerterytmen.

Hver spontane depolarisering i pacemakercellene er utgangspunkt for en bølge av depolarisering, som starter en full syklus med hjertekontraksjon og -relaksasjon.

Sinusknuten

De dominerende pacemakercellene i hjertet er lokalisert høyt oppe i høyre atrium. Denne gruppen celler kalles sinoatrial(SA)-knuten, eller sinusknuten for letthets skyld.

Disse cellene fyrer i hvile 50 til 90 ganger per minutt, men frekvensen kan variere sterkt avhengig av aktiviteten i det autonome nervesystemet og kroppens behov for økt minuttvolum (fysisk aktivitet øker hjertefrekvensen, mens en rolig middagslur reduserer den).

AV-knuten

I AV-knuten er det et komplisert nettverk av celler. De er dels orientert på tvers, slik at impulsene forsinkes, og gjør at atriene får avsluttet sin systole før ventriklene aktiveres.

Ledningsceller

Elektriske Iedningsceller er lange, smale celler. Impulser Iedes raskere på Iangs enn på tvers av cellene.

I atriet er fibrene organisert som langsgående bunter mellom forkamrene, og rundt de anatomiske isolerende strukturene (vena cava superior & inferior, fossa ovalis, auriklene, AV-klaffene, Iungevenene).

Ledningssystemet består av

• His‘bunt
• Høyre og venstre gren
• Purkinjefibrene

Myocardcellene utgjør hovedmengden av hjertevevet. De er ansvarlige for hjertets pumpearbeid. Disse cellene inneholder de kontraktile proteinene actin og myosin.

Eksitasjons-kontraksjons-kobling

Når en depolariseringsbølge når myocardcellene, frigjøres kalsium inne i cellen. Dette fører til at cellen kontraheres. Denne prosessen kalles eksitasjons-kontraksjons-kobling.

Myocardcellen kan overføre elektriske impulser akkurat som de elektriske Iedningscellene, men Iangsommere. En depolariserings-bølge vil derfor spre seg sakte gjennom myokard.