FiFiziologie cardiovascularăziologie cardiovasculară

Dr. Dan DOBREANUDr. Dan DOBREANUUMF Târgu MureşUMF Târgu Mureş

VDVDVSVS

APAPVC

Aorta

Vene pulmonare

Vene pulmonare

Vene cave

Vene cave

Circulaţia sanguină

Miocard

Endocard

Pericard visceral Pericard parietalSpaţiu pericardic

Organizarea structuralăa inimii

CELULA MIOCARDICĂCELULA MIOCARDICĂ = =celulă celulă excitabilăexcitabilă având ca şi proprietate specifică având ca şi proprietate specifică contractilitateacontractilitatea

Fenomene electriceFenomene electriceale celulei miocardiceale celulei miocardice

Fiziologia fibrei miocardice

Fenomene mecaniceFenomene mecaniceale celulei miocardiceale celulei miocardice

Cuplul electro - contractilCuplul electro - contractil

Electrofiziologia membranei celulare

--

-90 mV-90 mV

---- --NaNa++ii

NaNa++ee

CaCa++++ii

CaCa++++ee

KK++ii

KK++ee

140 mM/l140 mM/l 10 mM/l10 mM/l 0.001 mM/l0.001 mM/l

4 mM/l4 mM/l 2 mM/l2 mM/l140 mM/l140 mM/l

--++ ++++ ++++

• Canale ioniceCanale ionice• Pompe ionicePompe ionice• Sisteme de cotransportSisteme de cotransport

Proteine membranare

extext

intint

Electrofiziologia membranei celulare

-90 mV-90 mV

NaNa++ii

NaNa++ee

CaCa++++ii

CaCa++++ee

KK++ii

KK++ee

140 mM/l140 mM/l 10 mM/l10 mM/l 0.001 mM/l0.001 mM/l

4 mM/l4 mM/l 2 mM/l2 mM/l140 mM/l140 mM/l

-- ---- ----++ ++++ ++++ extext

intintR Cgg==

1R

I I == dQdQdtdt

VVeqeq xx==RTRTVV xx lg lg [ X[ Xe e ]]

[ X[ Xi i ]]

Model electric al membranei celulare

Electrofiziologia membranei celulare

--

-90 mV-90 mV

---- --NaNa++ii

NaNa++ee

CaCa++++ii

CaCa++++ee

KK++ii

KK++ee

140 mM/l140 mM/l 10 mM/l10 mM/l 0.001 mM/l0.001 mM/l

4 mM/l4 mM/l 2 mM/l2 mM/l140 mM/l140 mM/l

--++ ++++ ++++

• ioni transportaţiioni transportaţi (cationice / anionice)• selectivitate selectivitate (selective / neselective)• curenţi realizaţicurenţi realizaţi (depolarizant / repolarizant)• cinetică de activarecinetică de activare (rapide / lente)• mod de activare mod de activare (voltaj / mediatori / strech)

Canale ionice

extext

intint

+ H5

Kmin

H51 2

1 2 3 4 5 6

K+

1 2

Kmin

K+

5 6

exterior

interior

exterior

interior

Evoluţia canalelor ioniceCanal KirCanal Kir

(Rectificator spre interior)(Rectificator spre interior)Subunitate KminSubunitate Kmin Canal KvCanal Kv

(Voltaj-dependent)(Voltaj-dependent)

Funcţionarea canalelor ionice

-fenomenul de rectificare-

I I == VVRR

Porul canalului Kir

H5

1 2

Adenozina Acetilcolina

Gi

M2A1

+K+

K+

H5

1 2

Porul canalului Kir

Receptor de sulfoniluree

Fixare ATP

Familia canalelor Kir

Canal de K+ ATP senzitivCanal de K+ ATP senzitivCanal de K+ ATP Canal de K+ ATP activat de mediatoractivat de mediator

Canalul de Na+ dependent de voltaj:de la structură la modele

Senzor voltaj

Poarta de inactivare

+ P

1 2 3 4 5 6exterior

interiorPoarta de activare

Senzor voltaj

Na+

NH2

P

Poarta de inactivare

P

P

COOH

Filtru selectiv

+ +

+

m

h

Voltaj

Repaus Activ

Inactiv

exterior

interior

Na+Modelul porţilor

ATP-aza Na+ - K+ dependentă

Digitalis purpureaDigitalis purpurea

Dinamica fenomenelor din cadrulcuplului electro-contractil

Antiportul Na+ - Ca2+

încălzireîncălzire

tracţionaretracţionare

vîrf (<1vîrf (<1µµm)m)

sol.electroliticsol.electrolitică (KCl ă (KCl 3M) 3M)

electrod metalicelectrod metalic(AgCl) (AgCl)

Tehnica microelectrozilor(Ling & Gerard, 1949)

potenţialpotenţialde repausde repaus

timptimpcanal Kcanal K++

Extracel.Extracel.

Intracel.Intracel.

"for their discoveries concerning the function of single ion channels in cells"

The Nobel Prize in Physiology and Medicine (1991)

Erwin NeherErwin Neher Bert SakmannBert Sakmann

Tehnica “patch-clamp”

Tehnica “patch-clamp”

GΩ

Genetica în studiul canalelor ionice

Canale de potasiu (Ikr, Iks)

Canal de sodiu (INa)* HERG = human ether-a-go-go-related gene

*

Potenţialul de repaus şi curentul Kir

++

++++

++++

++++

++

----

------

----

--

NaNa++ii

NaNa++ee

KK++ii

KK++ee

140 mM/l140 mM/l

10 mM/l10 mM/l

4 mM/l4 mM/l

140 mM/l140 mM/l

AA--

AA--

AA--

AA--

Canal KirCanal Kir(Rectificator spre interior)(Rectificator spre interior)

porul canalului=4 x H5

-90 mV-90 mV

ATPATP

Veq K=RTV

x lg [ Ke ][ Ki ]

= - 94 mV

Veq Na=RTV

x lg [ Nae ][ Nai ]

= + 63 mV

porul canalului=4 x H5

CanalCanalvvoltaj-dependentoltaj-dependent

inactivare

reactivare

Tipuri de potenţiale de acţiuneîn diferite regiuni ale inimii

Nod sinusalNod sinusal

Miocard atrialMiocard atrial

Nod Nod atrio-ventricularatrio-ventricular

Sistem His-PurkinjeSistem His-Purkinje

Miocard ventricularMiocard ventricular

Potenţialul de acţiune de tip rapid

-90 mV

0 mV

Depolarizarea:efectul curentului de Na+

TetrodotoxinaTetrodotoxinaLidocainaLidocaina

Repolarizarea:efectul curenţilor de K+

Heterogenitatea curenţilor membranarila nivelul miocardului

----

IIKKrr

IItoto

IIKsKs ++++++++ ++++++

--

++

++++++++

++++ ++++++

Endo

Epi

M

-- --

IIKsKs

IItoto

RVRV LVLV

++++

++++++++

-100-100

-80-80

-60-60

-40-40

-20-20

00

+20+20

+40+40

200200 400400 600600 800800 10001000 2000200000

EE mm (mV

) (m

V)

Timp (ms)Timp (ms)

Faza 4Faza 4

Faza 0Faza 0

PA “lent”PA “lent” PA “rapid”PA “rapid”

Caracteristicile PA la celulele pacemakerCaracteristicile PA la celulele pacemaker

Potential diastolic maximal mai puţin negativ (lipsa IPotential diastolic maximal mai puţin negativ (lipsa IKirKir)) Panta Panta de depolarizare de depolarizare lentlentă (dependentă de Iă (dependentă de ICaCa)) Amplitudine redusAmplitudine redusăă Depolarizare Depolarizare diastolică spontanădiastolică spontană ( (mediată de mediată de IIff))

Fibrele miocardice curăspuns lent

Un curent “simpatic”: If

mV

pA

-50

ms0

-50

I f

ext

int

ext

int

Na+Na+

Comportament “funny” =Comportament “funny” =activat de hiperpolarizareactivat de hiperpolarizare

Potenţialul de acţiuneal fibrelor miocardice cu răspuns lent

după VAUGHAN WILLIAMS (1970)

Medicamentele antiaritmice

Clasa IClasa I - scad viteza de conducere prin blocarea INa

IaIa - prelungesc PA IbIb - scurtează PA IcIc - nu modifică PAex. Chinidinaex. Chinidina Procainamida Procainamida

ex. Lidocainaex. Lidocaina Mexitil Mexitil

ex. Flecainidaex. Flecainida Propafenona Propafenona

Clasa IIClasa II - Beta-blocante - Beta-blocanteex. Propranololex. Propranolol Metoprolol Metoprolol

ClasaClasa IIIIII - prelungesc PAex. Amiodaronaex. Amiodarona Sotalol Sotalol

ClasaIVClasaIV - Calciu-blocanteex. Verapamilex. Verapamil Diltiazem Diltiazem