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8/18/2019 Pot Cardiaci
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8/18/2019 Pot Cardiaci
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Quattro importanti caratteristiche elettriche deipotenziali d’azione cardiaci
Fase di plateau lunga nei miociti (~200ms)
Depolarizzazione spontanea (potenz. pacemaker)Innervazione neuronale non richiesta
ropagazione tra le cellule!incizio elettricamente accoppiato
"ssicura un’attivit# ritmica continua
"ssicura una $orte contrazione
eriodo di re$rattariet# lungo nei miociti
reviene la sommazione di scosse muscolari semplici
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%&iettivi%&iettivi
comprendere'comprendere' La specializzazione delle cellule cardiache
Il flusso di informazione elettrica nel cuore
Le basi ioniche del potenziale d’azione in
queste cellule specializzate
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%rganizzazione multicellulare%rganizzazione multicellulare
= Giunzioni gap
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Flusso dell’attivit# elettricaFlusso dell’attivit# elettricacardiaca (potenziali d’azione)cardiaca (potenziali d’azione)
Nodo S ndatura !stabilisce il ritmo cardiaco"
#uscolo atriale Contrazione
Nodo $ %itardo
&ibre del Pur'in(e %apide) distribuite uniformemente
#uscolo *entricol+ Contrazione
odo !"
odo "*
Fi&re di
urkin+eFascio "*
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otenziale d’azione del nodo !"otenziale d’azione del nodo !"
P o t e n z i a
l e d i m e m b r +
d e l n o d o
S ! m $ "
,
-.,
/,, msec
Non c’0 potenziale di riposo
!prepotenziale"
1epolarizzazione lenta eCa2/-dipendente
%ipolarizzazione
3 2
-dipendente
odo !" È un potenziale d’azioneal Ca2+!!!!!
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otenziale d’azione del nodo "*otenziale d’azione del nodo "*
Simile al nodo S Segnaritmo latente
1epolarizzazione lenta)
Ca2/-dipendente
Conduzione lenta !ritardo"
%ipolarizzazione 3 2-
dipendente
,
-.,
/,, msec nodo $
nodo S P o t e n z
i a l e d i m e m b r +
d e l n o d
o $ ! m $ "
odo "*
È un potenziale d’azioneal Ca2+!!!!!
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otenziale d’azione del muscolo atrialeotenziale d’azione del muscolo atriale
Potenziale di riposo !-4, 5 -6, m$"
tti*azione rapida) Na2-dipendente
Spalla Ca/2-dipendente %ipolarizzazione 3 2-dipendente
Contrazione e conduzione
,
-.,
/,, msec
P o t e n z i a l e d i m e m b r +
d e l m u s c o l o a t r i a l e ! m $
"
,uscol. atriale
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otenziale d’azione delle $i&re delotenziale d’azione delle $i&re delurkin+eurkin+e
7n altro pacema'er latente
tti*azione rapida) Na2-dipendente
Plateau Ca/2-dipendente %ipolarizzazione 3 2-dipendente
Conduzione rapida
,
-.,
/,, msec
P o t e
n z i a l e d i m e m b r +
d e l l e
f i b r e d e l P u r ' i n (
e ! m $ "
Fi&re diurkin+e
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d" del muscolo ventricolared" del muscolo ventricolare
Potenziale di riposo !-4, 5 -6, m$"
tti*azione rapida) Na2
-dipendente Plateau Ca/2-dipendente
%ipolarizzazione 3 2-dipendente
Contrazione
,
-.,
/,, msec P
o t e n z i a l e d i m e m b r +
d
e l m u s c o l o * e n t r i c o l a r e ! m $ "
,uscolaturaventricloare
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Il lunghissimo 8plateau9 del pda dei miociti *entricolari 0 funzionalmente importante per
due buone ragioni:
a" il Ca/2 che entra attra*erso i canali !L" della membrana plasmatica atti*er il 8Ca-
acti*ated Ca-release9 del reticolo sarcoplasmatico) quindi la contrazione del cuore;
b" mantenendo depolarizzata la membrana) la
rende ineccitabile per tutta la sua durata ! perch<
mantiene inattivati i canali del Na2"+
In altre parole: durante il plateau) il cuore si
tro*a in uno stato di refrattarietà assoluta)quindi per tutta la durata della contrazione
!della sistole" non pu essere nuo*amente
eccitato+
bbiamo *isto che la situazione 0 molto
di*ersa da quella che si ha nel muscolo
scheletrico) nel quale la refrattariet assoluta
termina ancor prima che inizi la contrazione+
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-anali ionici nei muscoli ventricolare e atrial-anali ionici nei muscoli ventricolare e atriale
P o t e n z
i a l e d i m e m b
r a n a
d e l m u
s c o l o * e n t r i c
o l a r e ! m $ "
-.,
,
/,, msec
Canali del 3 !3 "
Canali del 3 8dela>ed rectifier9
I3?
Canali del Na
*oltaggio-dip+
Canali del 3 8anomalus rectifier9
Canali del Ca
*oltaggio-dip+
L-t>pe
Nota: Nel muscolo atriale il plateau 0 meno pronunciato do*uto ad un
di*erso equilibrio tra I canali del Ca e del 3 *oltaggio-dipendenti
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-anali del a cardiaci-anali del a cardiaci
@uasi identici ai canali del Na dei neuroni
!strutturalmente e funzionalmente" pertura molto rapida !come nei neuroni"
Inatti*ano !come nei neuroni"
NAN sono sensibili alla Betrodotoin
Dspressi solo in tessuto non nodale
%esponsabili dell’innesco e della propagazione
del potenziale d’azione in cellule non nodali
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-anali del -a -ardiaci-anali del -a -ardiaci
Cellule nodali !S-$": principalmente B-t>pe
E innesco e propagazione dei potenziali d’azione -LDNBA
Cellule non nodali: L-t>pe
E controllano la durata del potenziale d’azione
E contrazione
8/18/2019 Pot Cardiaci
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Canali pacema'er 8f9
I canali del Ca/2 delle cellule nodali
sostengono il pda) ma per essere
atti*ati necessitano di una
depolarizzazione della membrana+
@uesta) nelle cellule autoritmiche)
a**iene 8 spontaneamente” e si chiama
prepotenziale.
Nel tessuto pacema'er) il prepotenziale
!e con esso l’automatismo cardiaco" 0
generato dall’apertura dei canali-f +
I canali 8f9 *engono atti*ati alla fine di ogni pda) quando la membrana si
iperpolarizza+ La loro apertura genera una corrente cationica entrante che)
depolarizzando la membrana) produce il prepotenziale) e quindi innesca il pdasuccessi*o+
ppartengono alla classe dei canali FCN: 8canali cationici atti*ati
dall’iperpolarizzazione9+
8/18/2019 Pot Cardiaci
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Modulazione dei Canali “f”
1i grande importanza 0 la 8modulazione9 !*ariazione della sensibilit al *oltaggio" dei
canali f operata dall’orto- e dal para-simpatico tramite i rispetti*i neurotrasmettitori
noradrenalina!2adrenalina" ed acetilcolinaH+
#odulando i canali f) l’orto- ed il para-simpatico regolano la frequenza cardiaca !")
come se fossero l’uno l’acceleratore e l’altro il freno di un’automobile+
@uesti neurotrasmettitori agiscono su recettori accoppiati a proteine-G e fanno
rispetti*amente aumentare e diminuire il livello intracellulatre di AMPc+
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’elettrocardiogramma
/immie
Dimostrazione di alleralla Royal Society 10
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L’onda P 0 do*uta alla depolarizzazione del nodo S+
Il complesso QRS 0 do*uto alla depolarizzazione *entricolare+
L’onda T corrisponde alla ripolarizzazione *entricolare+
L’Elettrocardiogramma (ECG)
8/18/2019 Pot Cardiaci
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3elazione tra se4uenza dei potenziali3elazione tra se4uenza dei potenzialid’azione nel cuore ed elettrocardiogrammad’azione nel cuore ed elettrocardiogramma
$
Pur'in(e
$entricoli
DCGBP
appro+ ,+JJ s
S
trii
,+?/-,+/ s
odo !"
odo "*
Fi&re diurkin+e
Fascio "*
%
@ S
P 5 depolarizzazione del nodo !".
QRS 5 depolarizzazione ventricolare.
T 5 ripolarizzazione ventricolare.
8/18/2019 Pot Cardiaci
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Il nodo SA genera
un impulso
incomincia
l’eccitamento atriale
!odo SA
Impulso ritardato al
nodo A" onda P
finisce
!odo A"
L’impulso passa
all’apice del cuore
incomincia
l’eccitamento
#entricolare
Rami del
fascio di $is
L’eccitamento
#entricolare %
completo
complesso
QRS
&i're del
Purine
6ccitamento cardiaco correlato
all’elettrocardiogramma
P
Q
R
SQ
L’onda T* c+e fa seguito all’onda S* corrisponde alla ripolari,,a,ione #entricolare
8/18/2019 Pot Cardiaci
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Inter#alli dell’ECG normale
’intervallo 3 7 normalmente0.120.20 sec8 gran parte di4uesto tempo 7 il ritardo con cuil’eccitamento arriva al nodo "*.
Il complesso Q3! duranormalmente meno di 0.10 sec.9n aumento nella durata delcomplesso 7 una caratteristica didi$etti a livello delle rami$icazionidel $ascio o delle $i&re del
urkin+e.
’intervallo Q: varia in manierainversamente proporzionale allavelocit# cardiaca.
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Aritmie cardiache
8/18/2019 Pot Cardiaci
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a sindrome denominata ;Long QT < 7 una malattia de$inita daun prolungamento dell’intervallo Q: dell’elettrocardiogramma.
’intervallo Q: inizia con il complesso Q3! e termina alla $ine dell’onda :. 3appresenta ilperiodo temporale tra la depolarizzazione (contrazione) ventricolare e la ripolarizzazione(rilassamento).
:utte le $orme della sindrome del ;long Q:< coinvolgono una ripolarizzazione anormaledel cuore.
Elettrocardiogramma l’inter#allo QT
intervallo QT
$entricoli
DCGBP
appro+ ,+JJ s
%
@ S
8/18/2019 Pot Cardiaci
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-aratteristiche generali
(1),alattia genetica8 $re4uentemente autosomiale dominante.
(2)redisposizione ad aritmie pericolose per la vita.
(=)"ppare tra i > e i 1> anni di et#.(?),ani$estazioni iniziali sono sincope (perdita temporanea di
coscienza dovuta ad ischemia cere&rale)8 attaccoapoplettico8 arresto cardiaco o morte improvvisa.
(>):ratta&ile con antagonisti βadrenergici8 pacemakercardiaci e denervazione delle terminazioni ortosimpatichesinistre del cuore.
8/18/2019 Pot Cardiaci
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Genetica della sindrome Long QT
,utazioni nei geni che codi$icano i canali al @A
cardiaci sono le piB comuni causedella sindrome Long QT . Di$etti nei canali al aA cardiaci possono pure esserecausa di 4uesta malattia.
Denominazione gene Proteina codificata, funzione
L@B? 3CN@? Canale del 3 2 !3 s - sloK"
L@B/ 3CNF/ Canale del 3 2 !3 r - rapid"
L@B SCNS Canale del Na2 $olt+ 1ip+
8/18/2019 Pot Cardiaci
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-iologia molecolare della sindrome Long QT
,utazioni nei canali del @A sono state identi$icate un po’ in tutta la molecola. :uttavia ilnumero piB elevato di mutazioni 7 stato riscontrato nelle eliche != e !C e nell’ansa
!>!C che $orma il poro. Qui sotto sono riportate le mutazioni piB $re4uenti'
gene proteina mutazione Localizz+
3CN@ 3*L@B? Gl>?M4rg
Gl>?JSer
laJ?Glu
laJ?$al
S/
Poro
SM
SM
3CNF FD%G la.M?Bhr
la.M?$al
laM?J$al
SM
S.
poro
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FI6
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"erific+e
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erchE il potenziale d’azione cardiaco8 come4uelli neuronali presentano un periodo di
re$rattariet#
Il periodo di re$rattariet# rappresenta il tempo necessarioper il ripristino della normale con$ormazione delle porte
(gates) del canale del aA (le porte di attivazione si
chiudono8 4uella dell’inattivazione si apre.
8/18/2019 Pot Cardiaci
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a lidocaina 7 un $armaco che &locca i canalivoltaggiodipendenti del aA cardiaci. -osasuccede al potenziale d’azione di una cellulamiocardica contrattile se si applica lidocaina
alla sua mem&rana
!e i canali del aA voltaggiodipendenti sono &loccati la cellula non 7 ingrado di depolarizzarsi e 4uindi di contrarsi
8/18/2019 Pot Cardiaci
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3itenete che i canali del -a2A presenti nellecellule autoritmiche siano identici ai canali
del -a2A presenti nelle cellule contrattiliGiusti$icate la risposta.
I canali del -a presenti nelle cellule autoritmiche non sono identici a4uelli delle cellule contrattili. I primi si aprono rapidamente 4uando ilpotenziale di mem&rana raggiunge il valore di >0 m* e inattivano
4uando viene raggiunto il valore di A20m*. I secondi sono piB lenti adattivarsi e non si aprono $ino a 4uando la mem&rana non sia
depolarizzata completamente.
8/18/2019 Pot Cardiaci
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-osa succede al potenziale d’azione di unacellula miocardica autoritmica se viene
somministrata ::H che &locca i canali voltaggiodipendenti del a
"ssolutamente nulla oichE tali cellule non presentano canalivoltaggiodipendenti del a.
8/18/2019 Pot Cardiaci
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Indicare due $unzioni del nodo "*. Qual 7 lo
scopo del ritardo introdotto dal nodo "* nellaconduzione dei segnali elettrici
-onsente il tras$erimento dei potenziali d’azione dagli atri aiventricoli. Inoltre rallenta la conduzione di tali potenziali' in 4uestomodo la contrazione atriale si completa prima che 4uella ventricolare
a&&ia inizio.
8/18/2019 Pot Cardiaci
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Identi$icare le onde dell’6-G riportato 4ui sotto e spiegare cosa accade4uando un’onda non 7 seguita da un complesso Q3!.
-ominciando da sinistra' 8 8 Q3!8 :8 8 8 ecc.
9n’onda non seguita da un complesso Q3! 7 indice di un &loccointermittente della conduzione a livello del nodo "*.
8/18/2019 Pot Cardiaci
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-anali ionici nel muscolo ventricolare-anali ionici nel muscolo ventricolare
P o t e n z i a l e d i m e m b
r a n a
d e l m u s c o l o * e n t r i c
o l a r e ! m $ "
-.,
,
/,, msec
Canali del 3 inatti*anti !IBA"
8Canali del 3 8rapidi9 !I3r "
Canali del 3 8lenti9 !I3s"
I3?
Canali del Na
*oltaggio-dip+
Canali del 3 8ultra-rapidi9 !I3ur "
Canali del Ca
*oltaggio-dip+
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-anali ionici nel muscolo ventricolare-anali ionici nel muscolo ventricolare
Corrente
Corrente di Na
Corrente di Ca
I3?
IBA
I3ur
I3s
I3r
Geni
SCN.
CCNL??
3ir/+? !3CN/"
3*J+ !3CN1"
3*?+. !3CN."
FD%G !3CNF/" 2 mi%P? !3CND/"
3*L@B? !3CN@?" 2 min3 !3CND?"
C li d l 3 i i i !I "
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-anali del @-anali del @cardiacicardiaci
voltaggiovoltaggiodipendentidipendenti
Butti strutturalmente simili ai canale del 3 dei neuroni IBA 0 un canale del 3 inatti*ante - rapida ripolarizzazione al
plateau
I3ur funziona come il canale del 3 neuronale E compete conil Ca per mantenere il plateau
I3r ) I3s strutturalmente e funzionalmente complessi; I3r
aumenta all’aumentare della concentrazione esterna di 3
Canali del 3 inatti*anti !IBA"
Canali del 3 8rapidi9 !I3r "
Canali del 3 8lenti9 !I3s"
Canali del 3 8ultra-rapidi9 !I3ur "
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!truttura dell’InJard 3ecti$ier (I3@1)!truttura dell’InJard 3ecti$ier (I3@1)
,1 ,2
K%2-
K2
Interno
%egione P
&luido
etracellulare
membrane
Nota: non ha un
8sensore del *oltaggio9
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-anali InJard 3ecti$ier -anali InJard 3ecti$ier
,
120 100 L0 C0 ?0 20 0 20 ?0 C0
- o r r e n t e
*m (m*)
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3uolo dell’InJard 3ecti$ier 3uolo dell’InJard 3ecti$ier
Dspresso primariamente nel tessuto non nodale
Stabilisce il potenziale di riposo nei muscoli
atriali e *entricolari
Contribuisce all’ultima fase della ripolarizzatione
del potenziale d’azione in cellule non nodali
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-anali del -a della muscolatura cardiaca-anali del -a della muscolatura cardiaca
L-t>pe !sensibili alle di-idropiridine"
Strutturalmente abbastanza simili ai canali del Na
Somiglianza funzionale con i canali del Na: la depolarizzazione apre i canali del Ca
1ifferenze funzionali con i canali del Na: pertura piO lenta
Inatti*azione molto lenta e incompleta
Generano un flusso di corrente molto minore
http://var/www/apps/conversion/tmp/scratch_6/C:%5CArchive%5CMy%20Docs%5CTEACHING%5CHSF%5C2001%5C2001%20Presentations%5Cweek%203%5Cpeterca.avi
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-anali ionici nel cuore-anali ionici nel cuore
%uolo fisiologico
%&iettivi da comprendere%&iettivi da comprendereLe piO importanti propriet dei canali ionici
nelle di*erse regioni del cuore
Il ruolo di questi canali nel modellare la forma
dei potenziali d’azione in regioni di*erse del
cuore
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-anali ionici nelle cellule nodali-anali ionici nelle cellule nodali
,
-.,
/,, msec
Canali If !pacema'er"
Canali del Ca2/ *olt+-dip+ !B"
Canali del 3 2 *olt+dip+
P o t e n z i a l e
d i m e m b r + d e
l n o d o S ! m
$ "
8/18/2019 Pot Cardiaci
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-anali ionici nelle $i&re del urkin+e-anali ionici nelle $i&re del urkin+e
Gli stessi delle cellule *entricolari
PiO una quantit molto piccola di canali If
!pacema'er"
8/18/2019 Pot Cardiaci
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Farmaci antiarritmiciFarmaci antiarritmici
Classe I: zione di anestetici locali) riducendo lacorrente di Na @uinidina
Lidocaina Classe III: prolungamento del potenziale d’azione
E di solito inibendo canali del 3 cardiaci
miodarone Classe I$ E ntagonisti del canale del Ca
$erapamil
8/18/2019 Pot Cardiaci
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Domande a cui occorre rispondere 4uando si analizza un 6-G'
Qual 7 la $re4uenza M compresa nell’am&ito normale di C010 &attiti alminuto
Il ritmo 7 regolare
:utte le normali onde dell’6-G sono chiaramente identi$ica&ili
-’7 un complesso Q3! per ogni onda in caso a$$ermativo il segmednto 37 di lunghezza costante
!e non c’7 un complesso Q3! per ogni onda 8 contate la $re4uenza cardiacautilizzando le onde 8 poi utilizzando le onde 3. la $re4uenza 7 la stessaQuale onda corrisponde alla pulsazione avvertita al polso