Fiziologie cardiovasculara - fenomene electrice ale celulei

31
Fi Fi ziologie cardiovasculară ziologie cardiovasculară Dr. Dan DOBREANU Dr. Dan DOBREANU UMF Târgu Mureş UMF Târgu Mureş

Transcript of Fiziologie cardiovasculara - fenomene electrice ale celulei

Page 1: Fiziologie cardiovasculara - fenomene electrice ale celulei

FiFiziologie cardiovascularăziologie cardiovasculară

Dr. Dan DOBREANUDr. Dan DOBREANUUMF Târgu MureşUMF Târgu Mureş

Page 2: Fiziologie cardiovasculara - fenomene electrice ale celulei

VDVDVSVS

APAPVC

Aorta

Vene pulmonare

Vene pulmonare

Vene cave

Vene cave

Circulaţia sanguină

Page 3: Fiziologie cardiovasculara - fenomene electrice ale celulei

Miocard

Endocard

Pericard visceral Pericard parietalSpaţiu pericardic

Organizarea structuralăa inimii

Page 4: Fiziologie cardiovasculara - fenomene electrice ale celulei

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

Page 5: Fiziologie cardiovasculara - fenomene electrice ale celulei

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

Page 6: Fiziologie cardiovasculara - fenomene electrice ale celulei

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 ]]

Page 7: Fiziologie cardiovasculara - fenomene electrice ale celulei

Model electric al membranei celulare

Page 8: Fiziologie cardiovasculara - fenomene electrice ale celulei

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

Page 9: Fiziologie cardiovasculara - fenomene electrice ale celulei

+ 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)

Page 10: Fiziologie cardiovasculara - fenomene electrice ale celulei

Funcţionarea canalelor ionice

-fenomenul de rectificare-

I I == VVRR

Page 11: Fiziologie cardiovasculara - fenomene electrice ale celulei

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

Page 12: Fiziologie cardiovasculara - fenomene electrice ale celulei

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

Page 13: Fiziologie cardiovasculara - fenomene electrice ale celulei

+ +

+

m

h

Voltaj

Repaus Activ

Inactiv

exterior

interior

Na+Modelul porţilor

Page 14: Fiziologie cardiovasculara - fenomene electrice ale celulei

ATP-aza Na+ - K+ dependentă

Digitalis purpureaDigitalis purpurea

Page 15: Fiziologie cardiovasculara - fenomene electrice ale celulei

Dinamica fenomenelor din cadrulcuplului electro-contractil

Page 16: Fiziologie cardiovasculara - fenomene electrice ale celulei

Antiportul Na+ - Ca2+

Page 17: Fiziologie cardiovasculara - fenomene electrice ale celulei

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.

Page 18: Fiziologie cardiovasculara - fenomene electrice ale celulei

"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”

Page 19: Fiziologie cardiovasculara - fenomene electrice ale celulei

Tehnica “patch-clamp”

Page 20: Fiziologie cardiovasculara - fenomene electrice ale celulei

Genetica în studiul canalelor ionice

Canale de potasiu (Ikr, Iks)

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

*

Page 21: Fiziologie cardiovasculara - fenomene electrice ale celulei

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

Page 22: Fiziologie cardiovasculara - fenomene electrice ale celulei

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

Page 23: Fiziologie cardiovasculara - fenomene electrice ale celulei

Potenţialul de acţiune de tip rapid

-90 mV

0 mV

Page 24: Fiziologie cardiovasculara - fenomene electrice ale celulei

Depolarizarea:efectul curentului de Na+

TetrodotoxinaTetrodotoxinaLidocainaLidocaina

Page 25: Fiziologie cardiovasculara - fenomene electrice ale celulei

Repolarizarea:efectul curenţilor de K+

Page 26: Fiziologie cardiovasculara - fenomene electrice ale celulei
Page 27: Fiziologie cardiovasculara - fenomene electrice ale celulei

Heterogenitatea curenţilor membranarila nivelul miocardului

----

IIKKrr

IItoto

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

--

++

++++++++

++++ ++++++

Endo

Epi

M

-- --

IIKsKs

IItoto

RVRV LVLV

++++

++++++++

Page 28: Fiziologie cardiovasculara - fenomene electrice ale celulei

-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

Page 29: Fiziologie cardiovasculara - fenomene electrice ale celulei

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

Page 30: Fiziologie cardiovasculara - fenomene electrice ale celulei

Potenţialul de acţiuneal fibrelor miocardice cu răspuns lent

Page 31: Fiziologie cardiovasculara - fenomene electrice ale celulei

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