Miociti atriali, miociti ventricolari e cellule di Purkinje sono esempi di potenziali di azione non pacemaker nel cuore. Poiché questi potenziali d’azione subiscono una depolarizzazione molto rapida, a volte vengono definiti potenziali d’azione “a risposta rapida”.
A differenza delle cellule pacemaker presenti nel tessuto nodale all’interno del cuore, le cellule non pacemaker hanno un vero potenziale di membrana a riposo (fase 4) che rimane vicino al potenziale di equilibrio per K+ (EK)., Il potenziale di membrana a riposo è molto negativo durante la fase 4 (circa -90 mV) perché i canali del potassio sono aperti (conduttanza K+ e correnti K+ sono elevate). Come mostrato nella figura, la fase 4 è associata ad un aumento di gK+, che causa correnti K+ dirette verso l’esterno. In altre parole, gli ioni di potassio positivi stanno lasciando la cellula e quindi rendendo il potenziale di membrana più negativo all’interno. Allo stesso tempo, i canali del sodio veloci e i canali del calcio lenti (di tipo L) sono chiusi, quindi le correnti interne di Na+ e Ca++ sono molto basse.,
Quando queste cellule vengono rapidamente depolarizzate ad una tensione di soglia di circa -70 mV (ad esempio, da un potenziale d’azione in una cella adiacente), c’è una rapida depolarizzazione (fase 0) che è causata da un aumento transitorio della conduttanza veloce del canale Na+(gNa+) attraverso i canali del sodio veloce. Ciò aumenta le correnti Na+ (INA) dirette verso l’interno e depolarizzanti che sono responsabili della generazione di questi potenziali d’azione “a risposta rapida” (vedi figura sopra). Allo stesso tempo i canali del sodio si aprono, le correnti GK+ e K+ dirette verso l’esterno cadono mentre i canali del potassio si chiudono., Questi due cambiamenti di conduttanza spostano il potenziale di membrana lontano da EK (che è negativo) e più vicino verso il potenziale di equilibrio per il sodio (EN), che è positivo.
La fase 1 rappresenta una ripolarizzazione iniziale causata dall’apertura di un tipo speciale di canale K+ esterno transitorio (Kto), che aumenta gK+ e causa una corrente K+ esterna iperpolarizzante di breve durata (IKto)., Tuttavia, a causa del grande aumento del lento gCa++ verso l’interno che si verifica allo stesso tempo e della natura transitoria di IKto, la ripolarizzazione è ritardata e c’è una fase di plateau nel potenziale d’azione (fase 2). Questo movimento di calcio verso l’interno IC(L) è attraverso canali di calcio di lunga durata (tipo L) che si aprono quando il potenziale di membrana depolarizza a circa -40 mV. Questa fase di plateau prolunga la durata del potenziale d’azione e distingue i potenziali d’azione cardiaci dai potenziali d’azione molto più brevi trovati nei nervi e nel muscolo scheletrico., La ripolarizzazione (fase 3) si verifica quando gK+ (e quindi IKr) aumenta, insieme all’inattivazione dei canali Ca++ (diminuzione di gCa++).
Pertanto, il potenziale d’azione nelle cellule non pacemaker è determinato principalmente da cambiamenti relativi nelle conduttanze e correnti veloci Na+, Ca++ lento e K+. Come descritto nella discussione sui potenziali di membrana e riassunto nella seguente relazione e nella figura a destra, il potenziale di membrana (Em) è determinato dalle conduttanze relative degli ioni principali distribuiti attraverso la membrana cellulare., Quando g’K + è alto e g’Na + e g’Ca++ sono bassi (fasi 3 e 4), il potenziale di membrana sarà più negativo (stato di riposo nella figura). Quando g’K + è basso e g’Na + e / o g’Ca++ sono alti, il potenziale di membrana sarà più positivo (fasi 0, 1 e 2) (stato depolarizzato nella figura).
Em = g’K +(-96 mV)+ g’Na +(+50 mv) +g’Ca++ (+134 mV)
Questi potenziali di azione a risposta rapida nel tessuto non nodale sono alterati da farmaci antiaritmici che bloccano specifici canali ionici., I bloccanti dei canali del sodio come la chinidina inattivano i canali del sodio veloce e riducono il tasso di depolarizzazione (diminuiscono la pendenza della fase 0). I bloccanti dei canali del calcio come verapamil e diltiazem influenzano la fase di plateau (fase 2) del potenziale d’azione. I bloccanti dei canali del potassio ritardano la ripolarizzazione (fase 3) bloccando i canali del potassio responsabili di questa fase.,
Periodo refrattario effettivo
Una volta avviato un potenziale d’azione, esiste un periodo di tempo comprendente le fasi 0, 1, 2, 3 e la fase iniziale 4 in cui non è possibile avviare un nuovo potenziale d’azione (vedere la figura in alto a pagina). Ciò è definita il periodo refrattario efficace (ERP) o il periodo refrattario assoluto (ARP) della cellula. Durante l’ERP, la stimolazione della cellula da parte di una cellula adiacente sottoposta a depolarizzazione non produce nuovi potenziali d’azione propagati. Ciò si verifica perché i canali del sodio veloci rimangono inattivati dopo la chiusura del canale durante la fase 1., Non cambiano al loro stato chiuso, riposante (eccitabile) fino a qualche tempo dopo che il potenziale di membrana si è completamente ripolarizzato. L’ERP agisce come un meccanismo protettivo nel cuore impedendo che si verifichino molteplici potenziali d’azione composti (cioè limita la frequenza della depolarizzazione e quindi la frequenza cardiaca). Questo è importante perché a frequenze cardiache molto elevate, il cuore non sarebbe in grado di riempirsi adeguatamente di sangue e quindi l’espulsione ventricolare sarebbe ridotta.
Molti farmaci antiaritmici alterano l’ERP, alterando così l’eccitabilità cellulare., Ad esempio, i farmaci che bloccano i canali del potassio (ad esempio, amiodarone, un antiaritmico di classe III) ritardano la ripolarizzazione di fase 3 e aumentano l’ERP. I farmaci che aumentano l’ERP possono essere particolarmente efficaci nell’abolire le correnti di rientro che portano alle tachiaritmie.
Trasformazione di cellule non pacemaker in cellule pacemaker
È importante notare che i potenziali di azione non pacemaker possono trasformarsi in cellule pacemaker in determinate condizioni. Ad esempio, se una cellula diventa ipossica, la membrana depolarizza, che chiude i canali Na+ veloci., Con un potenziale di membrana di circa -50 mV, tutti i canali Na+ veloci sono inattivati. Quando ciò si verifica, i potenziali d’azione possono ancora essere suscitati; tuttavia, la corrente interna viene trasportata esclusivamente da Ca++ (canali interni lenti). Questi potenziali d’azione assomigliano a quelli trovati nelle cellule pacemaker situate nel nodo SA e talvolta possono mostrare depolarizzazione spontanea e automaticità. Questo meccanismo può servire come meccanismo elettrofisiologico dietro alcuni tipi di battiti ectopici e aritmie, in particolare nella cardiopatia ischemica e dopo infarto miocardico.,
Rivisto 01/25/21