Влияние патологических состояний
Гиперкалиемия
-
Приводит к снижению (деполяризации) максимального диастолического потенциала (становится менее отрицательным)
-
Ускорение реполяризации (сокращение 3 фазы за счет повышения проницаемости мембраны для К+)
-
Снижение автоматизма - диастолическая деполяризация связана с повышением проницаемости для Nа+ и снижением ее для К+. Гиперкалиемия повышает проницаемость мембраны для К+ и тем самым снижает наклон диастолической деполяризации
-
Снижение порогового потенциала. Уменьшение разницы между пороговым потенциалом и ПП ускоряет проведение без изменения частоты ритма.
Умеренная гиперкалиемия (5,5-7,5 ммоль/л) (положительные эффекты)
-
устраняет аномалии проведения и возбудимости
-
устраняет эктопические возбуждения за счет замедления диастолической деполяризации
-
улучшение проведения прекращает ре-ентри
-
снижение неоднородности рефрактерности
Потеря калия клетками при ишемии скорее связана с повышенной проницаемостью мембран для калия, чем с ослаблением работы Na-К-АТФазы.
-
Автоматизм СА узла мало чувствителен к сдвигам внеклеточной концентрации ионов К+, в отличие от волокон Пуркинье.
-
После полной активации натриевой проводимости вполне достаточно гиперполяризации до уровня примерно -100 мВ, чтобы полностью устранить инактивацию и вернуть всем каналам способность к реактивации при следующем деполяризующем стимуле
-
При длительной реполяризации до уровня от -60 до -70 мВ около 50 % натриевых каналов остаются инактивированными.
-
При потенциале около -50 мВ практически все натриевые каналы остаются инактивированными и недоступными для немедленной реактивации.
-
Такие потенциалы действия, нарастание которых происходит через частично инактивированные натриевые каналы, называют «угнетенными быстрыми ответами» в отличие от «медленных ответов», которые также имеют медленное нарастание
-
Но хотя проводимость быстрых натриевых каналов может быть полностью инактивирована на уровне примерно —50 мВ, каналы медленного входящего тока (Na+/Ca2+-кaнaлы) становятся доступными для активации при потенциале ниже этого уровня. Следовательно, в этих условиях сильный деполяризующий стимул способен вызвать медленный входящий ток.
Сравните эти рисунки:
тяжелая гиперкалиемия и ПД ткани с медленным ответом
Гипокалиемия
-
Гипокалиемия делает максимальный диастолической потенциал еще более отрицательным.
-
Гиперполяризация активирует большее число каналов If волокон Пуркинье.
-
Узлы имеют малую проводимость для ионов К+
Стресс-гипокалиемия
-
Проаритмогенный эффект гиперадреналинемии опосредуется гипокалиемией, при этом падение К+ в плазме происходит быстро, в течение 5 минут, тогда как ее восстановлением затягивается на 60-90 мин и завершается значительно позже нормализации уровня адреналина.
-
У больных с изменениями миокарда это может создать угрозу развития опасных аритмий.
Ишемия и гипоксия
-
Острая ишемия миокарда приводит к сложной серии биохимических изменений в сердечной мышце, включающих внутриклеточный ацидоз (с последующим внеклеточным ацидозом) и быстрый рост локальной внеклеточной концентрации K+.
-
В течение нескольких минут внеклеточный уровень K+ поднимается до уровня плато ~ 12-14 моль/л.
-
Изменения, наблюдаемые в течение первых 20-60 минут, являются обратимыми при реперфузии.
-
Основным механизмом быстрого подъема локального внеклеточного уровня K+, по-видимому, является снижение внутриклеточного АТФ, что приводит к открытию большого числа KАТР, которые «ингибируются» физиологическими уровнями внутриклеточного АТФ, но открываются в результате падения внутриклеточного АТФ, что связано с продолжающимся клеточным метаболизмом при отсутствии кровотока.
-
Общей характеристикой клеток, подверженных ишемии или тяжелой гипоксии является деполяризованный («низкий») потенциал покоя.
-
Повышение концентрации K+ вызывает нарушения проводимости из-за деполяризации мембраны и связанной с ней инактивацией Na-каналов.
-
Снижение рН препятствует проводимости по щелевым соединениям между кардиомиоцитами и тем самым дополнительно замедляют проводимость от клетки к клетке.
-
Гиперкалиемия может быть значительно уменьшена путем предварительного применения блокаторов каналов KATP (например, глибенкламида).
-
Падение внутриклеточного АТФ также ингибирует АТФ-зависимый насос Na+/K+, который пытается исправить или уменьшить рост внеклеточного K+.
-
Увеличение внеклеточного [K +] от 4 до 15 ммоль/л приводит к быстрой деполяризации потенциала покоя примерно до -60 мВ, поскольку покоящаяся мембрана избирательно проницаема для калия.
Другие причины деполяризации потенциала покоя включают:
-
системную гиперкалиемию, вызванную болезнью Аддисона или почечной недостаточностью,
-
растяжение миокарда, которое возникает при застойной сердечной недостаточности и ремоделировании миокарда.
Считается, что растяжение кардиомиоцитов приводит к деполяризации мембраны через открытие каналов, активируемых растяжением, которые имеют высокую проводимость для Na+, Ca2+ и Cl-, каждый из которых имеет возможность сделать потенциал покоя более положительным, чем в норме.