K+ выходит через каналы, которые проводят токи Ito и IK. Ток Ito ответствен за 1-ю фазу, но он не инактивируется полностью до тех пор, пока не закончится 2-я фаза.
Конечная быстрая реполяризация (3-я фаза) возникает в результате закрытия Ca2+-каналов на фоне продолжающегося выхода K+ из клетки через K+-каналы. Большой вклад в развитие этой фазы вносят другие K+-каналы — K+-каналы задержанного выпрямления (delayed rectifier channels) (см. рис. 22.5). Протекающие через них токи обозначаются как IK. Они закрыты в течение 4-й фазы, но они активируются потенциалами, которые преобладают к концу фазы 0. Однако активация развивается медленно в течение плато. Следовательно, активация этих каналов ведет к постепенному увеличению проводимости мембраны для K+ в течение фазы 2. Таким образом, указанные каналы играют в течение 2-й фазы небольшую роль, но вносят определенный вклад в процесс окончательной реполяризации (3-я фаза), как это описано далее.
Окончание реполяризации вновь приводит к активации тока IK1 и восстановлению исходного значения МП.
В фазе покоя (4-я фаза) происходит восстановление МП за счет обмена ионов Na+ на ионы K+ посредством функционирования специализированной трансмембранной системы — Na+,K+-насоса. Указанные процессы касаются именно рабочего кардиомиоцита.
Период рефрактерности
Определенным фазам ПД в сердце, как и в других возбудимых тканях, соответствуют периоды невозбудимости (абсолютной рефрактерности) и сниженной возбудимости (относительной рефрактерности).
В течение всей 4-й фазы внешнее раздражение может вызвать генерацию внеочередного ПД. В 0-, 1-, 2-й и в начале 3-й фазы, когда клетка деполяризована, она практически невозбудима — это период абсолютной рефрактерности (рис. 22.6). В кардиомиоцитах он отличается большой длительностью — от 100 до 300 мс. В конце 3-й фазы возбудимость кардиомиоцита постепенно восстанавливается, но порог раздражения еще повышен — это период относительной рефрактерности, после чего восстанавливается исходный уровень возбудимости.
Рефрактерность связана главным образом с инактивацией быстрых Na+-каналов, наступающей при длительной деполяризации. Эти каналы начинают восстанавливаться лишь после того, как мембрана реполяризуется примерно до уровня –40 мВ. Таким образом, продолжительность рефрактерного периода, как правило, тесно связана с длительностью ПД. Если ПД укорачивается или удлиняется, этому соответствуют такие же изменения периода рефрактерности.
Функциональное значение периода рефрактерности. Длительный рефрактерный период предохраняет миокард от слишком быстрого повторного возбуждения. Такое возбуждение могло бы нарушить нагнетательную функцию сердца. Вместе с тем фаза рефрактерности препятствует круговому движению возбуждения по миокарду, которое привело бы к нарушению ритмичного чередования сокращения и расслабления. В норме рефрактерный период клеток миокарда больше, чем время распространения возбуждения по предсердиям
&hide_Cookie=yes)
Рис. 22.6. Временные соотношения между потенциалом действия, сокращением кардиомиоцита (а) и его уровнем возбудимости (б). АР — абсолютная рефрактерность; ОР — относительная рефрактерность
или желудочкам. Именно поэтому после того, как волна возбуждения из СА-узла или гетеротопного очага охватит полностью весь миокард, она угасает; обратный вход этой волны невозможен, так как все сердце находится в состоянии рефрактерности.
Ионные механизмы пейсмекерного потенциала
В клетках синусного узла потенциал покоя меньше, чем в клетках сократительного миокарда (–70 мВ вместо –90 мВ), потому что IKl (K+-ток аномального выпрямления входящего направления) редко встречается у клеток узлов. Ввиду этого отношение K+ к Na+ проводимости в течение 4-й фазы намного меньше у клеток узлов, чем у кардиомиоцитов, и во время 4-й фазы МП отклоняется больше от равновесного K+-потенциала (см. рис. 22.4, б).
В этих условиях ионные каналы функционируют по-другому. Быстрые натриевые каналы инактивированы и не могут участвовать в генерации импульса. В этих условиях могут открыться только медленные Ca2+-каналы (L-типа), и поэтому именно их активация становится причиной возникновения ПД. Кроме того, активация медленных Ca2+-каналов обусловливает медленное развитие процессов деполяризации и реполяризации в клетках синусного узла в отличие от волокон сократительного миокарда желудочков. Деполяризация достигается главным образом за счет входа Ca2+ через Ca2+-каналы. Реполяризация в этих волокнах сопровождается инактивацией Ca2+-каналов и увеличенной K+-проводимостью через каналы, что вызывает токи IK1 и IK.
В пейсмекерных клетках во время диастолы МП, достигнув максимального значения, соответствующего величине МП (60–70 мВ), начинает постепенно снижаться. Этот процесс называют медленной диастолической деполяризацией (МДД). Она продолжается до того момента, когда МП достигает критического уровня (40–50 мВ), после чего возникает ПД. МДД обусловлена совокупностью ионных процессов, связанных с функциями плазматических мембран. По крайней мере три ионных тока опосредуют медленную диастолическую деполяризацию: входящий ток If, вызванный гиперполяризацией, входящий Ca2+-ток ICa и выходящий K+-ток IK (см. рис. 22.4, б).
Входящий ток If (funny — странный) активируется ближе к концу реполяризации. Этот ток переносится главным образом Na+ через специфические каналы, которые отличаются от быстрых Na+-каналов. Ток назвали «странным», потому что его первооткрыватели не ожидали обнаружить направленный внутрь Na+-ток в пейсмекерных клетках после завершения реполяризации. Этот ток активируется по мере того, как МП становится меньше –50 мВ. Чем более негативен в это время МП, тем больше активация тока If.
Второй ток, ответственный за диастолическую деполяризацию, — Ca2+-ток T-типа, ICaТ (transient — преходящий). Этот ток активируется к концу 4-й фазы по мере того, как трансмембранный потенциал достигает величины около –55 мВ. Как только каналы активированы, вход Ca2+ в клетку увеличивается. Этот приток ускоряет диастолическую деполяризацию, которая затем приводит к фазе нарастания ПД. Уменьшение концентрации внешнего Ca2+ или добавление блокаторов медленных кальциевых каналов уменьшает амплитуду ПД и крутизну медленной диастолической деполяризации в клетках СА-узла.