Во время сердечного цикла, как только генерируется потенциал действия, кардиомиоцит становится невосприимчивым к стимуляции (т.е. неспособным к генерации нового потенциала действия в ответ на пороговый стимул) в течение некоторого времени (которое обычно немного короче, чем продолжительность нормального потенциала действия) до тех пор, пока его мембрана не реполяризуется до определенного уровня.
Во время реполяризации Na+-каналы обычно быстро восстанавливаются после инактивации (в течение 10 мсек) и снова готовы к активации. Рефрактерность частично определяется продолжительностью потенциала действия и величиной Еm, а степень рефрактерности в первую очередь отражает количество восстановившихся Na+-каналов.
Период рефрактерности до стимуляции физиологически необходим для осуществления сердцем его механической функции; он способствует постепенному восстановлению возбудимости, благодаря чему сердечная мышца расслабляется перед последующим сокращением. Кроме того, рефрактерный период действует как защитный механизм, предотвращая возникновение множества смешанных потенциалов действия (т.е. ограничивает частоту деполяризации и частоту сердечных сокращений).
Следовательно, рефрактерность является определяющим фактором, который лежит в основе предрасположенности к аритмиям. В целом, более короткая рефрактерность способствует развитию реентри и аритмий.
Во время потенциала действия уровень рефрактерности изменяется (рис. 1). Фазы 0,1,2 и частично фазу 3 потенциала действия охватывает период абсолютной рефрактерности, при котором никакой стимул, независимо от его силы, не может повторно вызвать потенциал действия клетки. После абсолютного рефрактерного периода стимул может вызвать незначительную деполяризацию, которая не приведет к распространению потенциала действия.
Рисунок 1. Периоды рефрактерности клетки
Этот период (который включает короткий интервал фазы 3 потенциала действия) вместе с периодом абсолютной рефрактерности называется эффективным рефрактерным периодом (ЭРП, ERP), который заканчивается во время фазы 3 при Еm приблизительно -60 мВ. За ЭРП следует относительный рефрактерный период, который продолжается в среднюю и позднюю части фазы 3 (при Еm примерно -60 мВ во время фазы 3) и до конца фазы 3 потенциала действия.
В течение периода относительной рефрактерности инициировать второй потенциал действия труднее, но возможно. Стимул, превышающий нормальную величину, может привести к активации клетки и к распространению потенциала действия (рис. 2). При этом подъем нового потенциала действия будет менее крутым и иметь меньшую амплитуду, а скорость распространения потенциала действия будет снижена по сравнению с нормальной. Как уже отмечалось, в фазе 3 есть короткий период, период супернормальной возбудимости, в течение которого возможно возбуждение в ответ на подпороговый стимул.
Рисунок 2. Возбудимость как функция задержки. Изменения амплитуды и формы подъема потенциала действия, когда потенциалы действия инициируются на разных стадиях периода относительной рефрактерности предыдущего возбуждения. ПМ — потенциал мембраны
В пейсмейкерных клетках INa, как правило, отсутствует, а возбудимость опосредуется активацией ICaL. Переход Са2+-каналов из инактивированного состояния в закрытое (т.е. восстановление после инактивации) происходит относительно медленно. Постоянная времени восстановления после инактивации зависит как от Еm, так и от внутриклеточной концентрации Са2+ (обычно от 100 до 200 мсек при -80 мВ и низкой внутриклеточной концентрации Са2+).
Это означает, что ICaL должен быть восстановлен после инактивации в период между потенциалами действия. В результате, к концу фазы 3 потенциала действия и полностью восстановленного максимального диастолического потенциала возбудимость пейсмейкерных клеток не может быть восстановлена, поскольку Са2+-каналы L-типа требуют более длительного времени для восстановления после инактивации, чтобы принимать участие в подъеме нового потенциала действия.
Другими словами, пейсмейкерные клетки СА-узлов и АВ-узлов остаются невосприимчивыми в течение более длительного периода времени, чем необходимо для полной реполяризации мембраны. Это явление называется постреполяризационной рефрактерностъю. Это также может произойти в сократительном кардиомиоците при некоторых патологических состояниях, например инфаркте миокарда.
