EKG průkaz experimentálně navozené arytmie u pokusného zvířete (adrenergní stimulace, hypokalcemie, hyperkalemie) EKG křivka Srdeční automacie • Podstatou je fyziologická nestabilita membránového potenciálu P buněk SA uzlu membránovýpotenciál(mV) čas (s) 0 -40 -80 prahový potenciál membránovýpotenciál(mV) čas (s) 0 -50 -90 absolutní refrakterní fáze buňka SA uzlu kontraktilní myocyt kanály pro kationty (zejm. Na+) kanály pro Ca2+ relativní refrakterní fáze 250ms klidový potenciál akční potenciál kanály pro Na+ kanály pro Ca2+ kanály pro K+ Na+/K+ ATP-áza Na+/K+ ATP-áza Mechanismus kardiomyocytární činnosti • Elektrické aktivity srdečního svalu se zúčastňují tři kationty, které jsou přítomny jak v extra- tak v intracelulární tekutině: Na+, K+ a Ca2+. Na+ a Ca2+ jsou přítomny především v ECT (Ca2+ rovněž v endoplasmatickém retikulu) , K+ v ICT • V průběhu rychlé depolarizace kardiomyocytu (fáze 0) se při napětí -65 mV otevírají napěťově řízené sodíkové kanály (INa). Následný vtok Na+ vede k depolarizaci až do kladných hodnot (cca +40 mV) a uzávěru Na+ kanálů. • Fáze 1 znamená částečnou repolarizaci, jejímž podkladem je difúze K+ specifickými iontovými kanály (Ito – „transient outward“). K+ difunduje zároveň podle elektrického i chemického gradientu. Zároveň se otevírají vápníkové „longlasting“ kanály (ICa-L). Během fází 0-2 jsou buňky srdečního svalu necitlivé k jakémukoli novému elektrickému signálu – refrakterní perioda. • Během fáze 2 („plateau“) je protrahovaná depolarizace udržována influxem Ca2+ skrze ICa-L kanály. Na rozdíl od INa nebo Ito, kanál ICa-L je řízen jak napětím, tak receptorovým mechanismem, kterým působí vegetativní nervová signalizace. Ca2+ se váže na ryanodinový receptor sarkoplasmatického retikula, odkud se uvolňuje velké množství Ca2+ iontů do cytoplasmy. Ca2+ se dále váže na troponin který následně změní svoji konformaci a přestane blokovat vazbu mezi aktinem a myosinem. Následuje kontrakce svalového vlákna tak jako u jiných typů svalu. Otevírá se další, „opožděný“ typ K+ kanálu (IK). • Nakonec, poté co se uzavře Ca2+ kanál, výtok K+ sníží napětí v kardiomyocytu ke klidovým hodnotám (fáze 3). • V čase mezi repolarizací a další depolarizací jsou Na+ ionty pumpovány ven z buňky výměnou za K+ Na/K ATP-asou (3:2). Některé Na+ ionty se vracejí do buňky výměnou za Ca2+ prostřednictvím specifického výměníku. Vápník je zároveň aktivně pumpován do sarkoplasmatického retikula. Srdeční sval je ve fázi relaxace. Vegetativní inervace srdce • receptory – sympatikus • 1 – pozitivně inotropní a chronotropní (zejména skrze otevření Ca2+ kanálů v SA uzlu, AV uzlu a pracovním myokardu) • 2 – vasodilatace (v koronárním řečišti převažují nad α1) α1, α2 – vasokonstrikce – parasympatikus • M2 – negativně chronotropní (inhibuje otevření Ca2+ kanálů) Vegetativní stimulace srdce membránovýpotenciál(mV) čas (s) 0 -40 -80 A - adrenergní stimulace (SYMPATIKUS) pacemakerové kanály pro kationty (zejm. Na+) B1-receptor  otevření L-kanálů pro Ca2+membránovýpotenciál(mV) čas (s) 0 -40 -80 B - cholinergní stimulace (PARASYMPATIKUS) pacemakerové kanály pro kationty (zejm. Na+) M2-receptor  uzávěr L-kanálů pro Ca2+ M2-receptor  otevření kanálů pro K+ Vliv K+ na elektrofyziologii • zvýšený K+ v ECT – snížení gradientu mezi ECF a ICF – pokles KMP – snížení vmax akčního potenciálu (strmost fáze 0) • zpomalení vedení vzruchu, prodloužení depolarizace • rozšíření P a QRS, prodloužení PR – snížení prahového potenciálu • menší pokles než u KMP – zvýšená excitabilita – kanál vedoucí K+ z buňky při repolarizaci je citlivý na ECT K+ • zrychlená repolarizace – ST deprese, hrotnatá T, zkrácení QT Hyper- a hypokalemie • hyperkalemie – zpomaluje depolarizaci, zrychluje repolarizaci • hypokalemie – zrychluje depolarizaci, zpomaluje repolarizaci EKG při změnách [K+] HYPOKALEMIE HYPERKALEMIE oploštění až inverze T vln deprese ST úseku zvýraznění vlny U hrotnaté T vlny, zkrácení QT intervalu pokles amplitudy P, prodloužení PQ intervalu rozšíření a deformace QRS až “sinusoida” Metabolizmus vápníku • funkce – excitabilita buněčných membrán – svalová kontrakce – hemokoagulace – intracelulární signalizace – složka kostí • bilance kalcia – resorbce z potravy ve střevě (nabídka, vitamin D) – exkrece v ledvině (parathormon) – resorpce vs. novotvorba kosti (parathormon, kalcitonin) • celková plazmatická hladina Ca (2.0 - 2.7 mmol/l) – 45 – 50% ionizované Ca – Ca vázané na bílkoviny (zejm. albumin) – komplexy s bikarbonátem, fosfátem aj. • ionizace kalcia je ovlivněna pH • pokles vede ke zvýšení nervosvalové dráždivosti • na plazmatickou [Ca2+] mají vliv rovněž fosfáty – součin koncentrace kalcia a fosfátů je zhruba konstantní Hypo- a hyperkalcemie • hyperkalcemie – zrychluje repolarizaci ( ST, QT) • hypokalcemie – zpomaluje repolarizaci ( ST, QR) HYPOKALCEMIE HYPERKALCEMIE prodloužení QT intervalu zkrácení QT intervalu Blokátory vápníkových kanálů (antagonisté Ca) • inhibice influxu Ca2+ do buňky, neovlivňují (nebo jen slabě) přesuny jiných iontů • rozdělení  deriváty dihydropiridinu – relaxace hladkého svalstva cév, neovlivňují srdeční funkce – vazoselektivní antagonisté vápníku – nifedipin – bez náboje  Verapamil – pozitivní náboj – inhibiční efekt na arteriální hladkou svalovinu a na srdeční sval – snížení rychlosti tvorby vzruchů, prodloužené AV vedení – negativní chrono-, dromo- a inotropní efekt – indikace: supraventrikulární tachyarytmie • síňový flutter a fibrilace EKG křivka u potkana Normální tepová frekvence je cca 300/min Praktikum hyper- kalemie adrenergní stimulace záznam výchozího EKG zavedení kanyly do peritoneální dutiny sledování průběhu EKG změn opakovaná aplikace 0.5ml frakcí do celk. objemu 2ml po 5 minutách frakcionovaná aplikace 0.5ml i.p. ANESTEZIE i.p. VÝSLEDKY (1) popis časového průběhu EKG změn (2) vysvětlení mechanizmu působení blokáda Ca kanálů KCl 12.5% (celkem 2ml) ISOPTIN 20mg/ml (celkem 2ml) ADRENALIN 1mg/ml (celkem 2ml)