College Hst 3, paragraaf 3.5&3.6 De Actiepotentiaal Dr. Harold van Rijen h.v.m.vanrijen@umcutrecht.nl

Impuls vorming en geleiding in het hart electrische impuls ontstaat in de sinusknoop, wordt over de boezems geleid naar de AV-knoop. De voorgestelde banen in het atrium zijn op z’n zachtst gezegd discutabel. Waarschijnlijk afwezig dus. In de AV-knoop wordt de impuls zeer traag voortgeleid (vulling ventrikels) om vervolgens via het specifiieke geleidingssysteem (His-bundel- bundeltakken-purkinje vezels) snel te geleiden naar de Apex (hartpunt) en vervolgens het hele ventriculaire myocard te activeren. electrische activatie volgorde = contractie volgorde door excitatie-contractie koppeling

Actiepotentiaal Tijdelijke regeneratieve verandering van de membraanpotentiaal, veroorzaakt door tijdelijke veranderingen van membraanpermeabiliteit voor specifieke ionen.

neurale actionpotentiaal Door een stimulus wordt de rust membraanpotentiaal van, in dit geval een neuron, tot boven de prikkeldrempel gebracht. Deze prikkeldrempel is de grens waarop de positieve feedback-loop voor GNa toename wordt gestart. De GNa neemt dan razendsnel toe, waardoor de Vm voornamelijk wordt bepaald door de ENa. Zo snel als de GNa toenam, neemt ie weer af door inactivatie van Na-kanalen. De depolarisatie van de membraan heeft ook het evenwicht voor de kaliumkanalen naar de open toestand verschoven, waardoor de GK is toegenomen. Door afname GNa en toename GK zal de VM zich weer richting de EK bewegen. Omdat de afname van de GK relatief traag verloopt is er een korte periode van verhoogde GK, waardoor er hyperpolarisatie optreedt. Zolang de membraanpotentiaal gedepolariseerd is zitten de Na-kanalen gevangen in de inactieve toestand. Het is dan onmogelijk om een nieuwe actiepotentiaal op te wekken Dit heet de absoluut refractaire periode. Na repolarisatie zullen de Na-kanalen herstellen van inactivatie. Dit is een tijdsafhankelijk proces, waarbij het aantal activeerbare natriumkanalen toeneemt. Tijdens dit proces van herstel gaat de absoluut refracteire periode over in de relatief refractaire periode. Dit is de periode waarin wel een actiepotentiaal kan worden opgewekt, maar de stimulus hiervoor nodig is dan groter dan normaal.

Natrium kanaal dicht open Na inactief depolarisatie activatie repolarisatie de-activatie Na depolarisatie inactivatie Het natriumkanaal kent grof gezien 3 staten. Dicht, open en inactief. Je kunt de overgangen tussen deze drie staten zien als een evenwichtsreaktie. Net zoals bij chemische reacties is het evenwicht dymanisch, dus de kanalen bewegen zich constant tussen de drie staten. De ligging van het evenwicht wordt bepaald door de membraanpotentiaal. Uitgaan de van een rustmembraanpotentiaal van bv -70 mV ligt het evenwicht vrijwel geheel bij de dichte kanalen (de meeste kanalen bevinden zich in de gesloten toestand). Wanneer de membraanpotentiaal positiever wordt (depolarisatie) verschuift het evenwicht naar de open toestand (opening activatie- gate). Opening van natriumkanalen leidt tot toename GNa waardoor de cel verder depolariseert, waardoor het evenwicht nog meer naar de open toestand verschuift. Uit het schema volgt dat het evenwicht bij open Na-kanalen met een gedepolariseerde membraan zal verschuiven naar de inactieve toestand. De zg inactivatie-gate van het kanaal sluit (ball and chain model). In deze toestand zit het kanaal bij depolarisatie gevangen totdat de cel weer reploariseert. inactief repolarisatie de-inactivatie repolarisatie re-activatie

Natriumkanaal activatie/inactivatie herhaling theorie vorige dia

Kaliumkanaal dicht open depolarisatie activatie K repolarisatie de-activatie Het kaluimkanaal kent ruwweg 2 staten. Dicht en open. Eveneens is hier sprake van een evenwichtsreactie en wordt ook bepaald door de ligging van de membraanpotentiaal. Bij depolarisatie verschuift het evenwicht naar rechts, bij repolarisatie naar links.

Geledingsveranderingen tijdens de Actiepotentiaal positieve feedback Na-kanaal

Actiepotentiaal Hartcellen duur actiepotentiaal ≠ 2 maar 200 ms behalve PNa & PK speelt nu ook PCa een belangrijke rol. De kaliumgeleidbaarheid in rust is zeer hoog. Vm=EK Principes actiepotentiaal in het hart zijn vergelijkbaar. Echter de actiepotentiaal duurt niet enkele milliseconden, maar enkele honderden ms. Na de initiele depolarisatie door toename PNa neemt de K-geleidbaarheid tijdelijk toe (repolarisatie). Nu neemt ook de Ca-geleidbaarheid toe. De ECa=120 mV en is dus een depolariserende stroom. Door balancerering van de Ca- en K-stroom treedt er een plateaufase op (2). Door afname PCa en verdere toename PK eindigt de plateaufase en repolariseert de cel. In rust is de kaliumgeleidbaarheid zeer hoog. Vm=Ek.

Impulsvorming in de Sinusknoop De contractiele cellen van het hart zijn dus niet spontaan actief. De sinusknoopcellen zijn dit wel en geven de impuls door van cel op cel.

Actiepotentialen in de sinusknoop Typische eigenschappen van sinusknoopcellen zijn hun membraanpotentiaal (-60 mV) en de aanwezigheid van een pacemaker-potential. Na-stroom speelt in deze cellen geen rol. (even opzoeken of ze afwezig zijn of geinactiveerd zijn). Deze wordt veroorzaakt door kanalen die zowel natrium als kaliumionen doorlaten (publieksvraag: waarom dan toch depolarisatie als er Na naar binnen en K naar buiten kan?) Bij de drempel gaan Ca-kanalen open en zorgen voor upstroke. Dan repolarisatie door K-kanalen. 12

Cel-op-cel geleiding De impuls die dus in de sinusknoop ontstaat wordt van cel op cel doorgegeven. Laten we de structuur eens bekijken die heirvoor verantwoordelijk is.