Потенциалы действия кардиомиоцитов в нормальных предсердиях, желудочках, волокнах Пуркинье и пучке Гиса имеют очень резкий подъем, обусловленный быстрым входящим током INa. Их называют потенциалами действия кардиомиоцитов с быстрым ответом.
В отличие от потенциалов кардиомиоцитов с быстрым ответом, кардиомиоциты в нормальных СА-узлах и АВ-узлах, а также при многих видах поражения ткани сердца, имеют очень медленный подъем потенциала, что обусловлено в большей степени медленным входящим током ICaL, а не быстрым входящим INa (см. рис. ниже). Такие потенциалы действия называются потенциалами действия кардиомиоцитов с медленным ответом.
Формы волн потенциалов действия, смещенные во времени для отражения временной последовательности распространения возбуждения, различаются в разных областях сердца. АВ-узел — атриовентрикулярный узел; ЛЖ — левый желудочек; ПЖ — правый желудочек; СА-узел — синоатриальный узел
Как уже отмечалось ранее, потенциалы действия пейсмейкерных клеток СА-узлов и АВ-узлов имеют значительные отличия от сократительных кардиомиоцитов предсердий и желудочков.
Потенциалы действия кардиомиоцитов с медленным ответом характеризуются более деполяризованным Еm в начале фазы 4 (от -50 до -65 мВ), медленной диастолической деполяризацией во время фазы 4 и более низкой амплитудой потенциала действия.
Кроме того, скорость деполяризации в фазе 0 ниже, чем в сократительных кардиомиоцитах, что выражается в снижении скорости проведения электрического импульса в узлах (см. табл. 3). В кардиомиоцитах волокон Пуркинье и пучка Гиса при определенных условиях также может наблюдаться фаза 4 (при инактивации Na+-каналов при определенных патологических состояниях).
а) Фаза 4: диастолическая деполяризация. В кардиомиоцитах СА-узла и АВ-узла отсутствует ток К+ внутреннего выпрямления (IK1), который принимает участие в стабилизации Em покоя в нормальных сократительных кардиомиоцитах предсердий и желудочков, а также волокнах Пуркинье.
Возбудимые клетки СА-узлов и АВ-узлов способны к спонтанному медленному нарастающему снижению Еm во время диастолы (спонтанной диастолической деполяризации или фазы 4 деполяризации), что определяет свойство автоматии или пейсмейкерную функцию. Генерация нового потенциала действия происходит, когда эта спонтанная деполяризация достигает порогового уровня (примерно -40 мВ).
Данные об ионных механизмах, которые лежат в основе диастолической деполяризации и нормальной пейсмейкерной активности, являются противоречивыми. Изначально ведущую роль отводили снижению замедленной проводимости К+ (выходящий ток), активируемой во время предшествующего потенциала действия (теория ослабления IK).
Эта модель деполяризации пейсмейкеров утратила актуальность после открытия «странных» ("funny") токов (If), иногда называемых пейсмейкерными токами. If являются активируемыми гиперполяризацией входящими токами, которые реализуются в основном за счет Na+, и в меньшей степени за счет К+.
После активации If деполяризует мембрану до уровня, при котором активируется ток Са2+, чтобы инициировать потенциал действия.
Считается, что другие ионные токи, управляемые деполяризацией мембраны (т.е. ICaL и токи Са2+ Т-типа [ICaL]), токи утечки, неспецифические и не зависящие от пропускной воротной функции, а также ток, генерируемый Na+/Са2+-обменником, вовлечены в пейсмейкерную активность.
«Мембранные часы» (также называемые «часами напряжения» или «часами ионных каналов») соотносят зависимость потенциал-зависимых ионных каналов от времени, и лежат в основе пейсмейкерной активности, включая затухание выходящего К+ тока внутреннего выпрямления и активацию нескольких входящих токов (If, ICaL, ICaT и INa).
Новые данные свидетельствуют о том, что саркоплазматический ретикулум, главный источник Са2+ в клетках СА-узла, может функционировать как физиологические часы (так называемые кальциевые часы) в пейсмейкерных клетках и оказывает существенное влияние на позднюю диастолическую деполяризацию.
Не вполне ясен относительный вклад If по сравнению со вкладом циркуляции внутриклеточного Са2+ в контроль автоматии нормальных пейсмекерных клеток. При этом взаимодействия между мембранными часами, внутриклеточными кальциевыми часами и клеточными механизмами, лежащими в основе этих внутренних Са2+ часов, полностью не раскрыты.
Источником противоречий является их индивидуальная (или взаимная) значимость в отношении нейротрансмиттеров, обладающих положительным и отрицательным хронотропными эффектами. Эти взаимодействия имеют фундаментальное значение для понимания интеграции пейсмейкерных механизмов на клеточном уровне.
б) Фаза 0: подъем-медленная деполяризация. В кардиомиоцитах СА-узлов и АВ-узлов IK1 практически отсутствует, что выражается в относительно более деполяризованных диастолических потенциалах покоя (от -50 до -65 мВ), по сравнению с кардиомиоцитами предсердий и желудочков, и способствует диастолической деполяризации, опосредованной входящими токами (например, If).
На деполяризованном уровне максимального диастолического потенциала пейсмекерных клеток большинство Na+-каналов инактивированы и не участвуют в деполяризации. При этом подъем потенциала действия достигается в основном за счет ICaL.
Са2+-каналы L-типа активируются при деполяризации мембраны до уровня -40 мВ, a ICaL достигает максимума от 0 до +10 мВ. Максимальная амплитуда ICaL составляет менее 10% от амплитуды INa, а время, необходимое для активации и инактивации ICaL, приблизительно на порядок меньше, чем таковое для INa.
Вследствие этого скорость деполяризации в фазе 0 (dV/dt) намного ниже, а максимальная амплитуда потенциала действия ниже, чем в сократительных кардиомиоцитах.
