Σύστημα ηλεκτρικής αγωγιμότητας της καρδιάς

Το σύστημα ηλεκτρικής αγωγιμότητας της καρδιάς μεταδίδει σήματα που παράγονται συνήθως από τον σινοκολπικό κόμβο για να προκληθεί συστολή του καρδιακού μυός . Το σήμα βηματοδότησης που παράγεται στον σινοκολπικό κόμβο κινείται μέσω του δεξιού κόλπου προς τον κολποκοιλιακό κόμβο, κατά μήκος της δέσμης του His και μέσω των κλάδων δέσμης για να προκαλέσει συστολή του καρδιακού μυός. Αυτό το σήμα διεγείρει τη συστολή πρώτα του δεξιού και του αριστερού κόλπου και στη συνέχεια της δεξιάς και της αριστερής κοιλίας . Αυτή η διαδικασία επιτρέπει την κυκλοφορία του αίματος σε ολόκληρο το σώμα.

Το σύστημα αγωγιμότητας αποτελείται από εξειδικευμένα καρδιακά μυϊκά κύτταρα και βρίσκεται εντός του μυοκαρδίου . Υπάρχει ένας σκελετός ινώδους ιστού που περιβάλλει το σύστημα αγωγής που εμφαίνεται στο ηλεκτροκαρδιογράφημα (ΗΚΓ) . Η δυσλειτουργία του συστήματος αγωγιμότητας μπορεί να προκαλέσει ακανόνιστους, γρήγορους ή αργούς καρδιακούς ρυθμούς .

Δομή 

Τα ηλεκτρικά σήματα που δημιουργούνται στον κόμβο SA (σινοκολπικός κόβος) που βρίσκεται στο δεξιό κόλπο ) διεγείρουν τον κόλπο να συστέλλεται. Στη συνέχεια, τα σήματα κινούνται προς τον κολποκοιλιακό κόμβο (κόμβος AV), ο οποίος βρίσκεται στο μεσοκολπικό διάφραγμα. Μετά από μικρή καθυστέρηση, το ηλεκτρικό σήμα αποκλίνει και κατευθύνεται μέσω της αριστερής και δεξιάς δέσμης του His στις αντίστοιχες ίνες Purkinje για κάθε πλευρά της καρδιάς, καθώς και στο ενδοκάρδιο στην κορυφή της καρδιάς, και τέλος στο κοιλιακό επκάρδιο ; προκαλώντας συστολή.  Αυτά τα σήματα δημιουργούνται ρυθμικά, γεγονός που με τη σειρά του οδηγεί στη συντονισμένη ρυθμική συστολή και χαλάρωση της καρδιάς.

Σε μικροσκοπικό επίπεδο, το κύμα της αποπόλωσης διαδίδεται σε γειτονικά κύτταρα μέσω του διακένου κόμβων που βρίσκονται στον παρεμβαλλόμενο δίσκο. Η καρδιά είναι ένα λειτουργικό συγκύτιο (δεν πρέπει να συγχέεται με ένα πραγματικό "συγκύτιο" στο οποίο όλα τα κύτταρα συγχωνεύονται, διαμοιράζονται την ίδια πλασματική μεμβράνη όπως στον σκελετικό μυ). Σε ένα λειτουργικό συγκύτιο, οι ηλεκτρικοί παλμοί διαδίδονται ελεύθερα μεταξύ των κυττάρων σε κάθε κατεύθυνση, έτσι ώστε το μυοκάρδιο να λειτουργεί ως μοναδική συσταλτική μονάδα. Αυτή η ιδιότητα επιτρέπει ταχεία, σύγχρονη αποπόλωση του μυοκαρδίου. Αν και είναι πλεονεκτική υπό κανονικές συνθήκες, αυτή η ιδιότητα μπορεί να είναι επιζήμια, καθώς έχει τη δυνατότητα να επιτρέψει τη διάδοση εσφαλμένων ηλεκτρικών σημάτων. Αυτά τα διάκενα διασταυρώσεις μπορούν να κλείσουν για να απομονώσουν κατεστραμμένο ή πεθαμένο ιστό, όπως σε έμφραγμα του μυοκαρδίου (καρδιακή προσβολή).

Ανάπτυξη 
Τα εμβρυολογικά στοιχεία δημιουργίας του συστήματος ηλεκτρικής αγωγιμότητας της καρδιάς διαφωτίζουν τους αντίστοιχους ρόλους αυτού του εξειδικευμένου συνόλου κυττάρων. Η ανανέωση της καρδιάς ξεκινά αποκλειστικά με εγκεφαλική παρασυμπαθητική χολινεργική πρώτη φάση. Στη συνέχεια ακολουθείται από ταχεία ανάπτυξη δεύτερου βαθμού συμπαθητικού αδρενεργικού συστήματος που προκύπτει από τον σχηματισμό των θωρακικών νωτιαίων γαγγλίων . Η τρίτη σειρά ηλεκτρικής επιρροής της καρδιάς προέρχεται από το νεύρο του κόλπου καθώς σχηματίζονται τα άλλα περιφερειακά όργανα.

Λειτουργία

Γένεση δυναμικού δράσης 
Ο καρδιακός μυς έχει κάποιες ομοιότητες με τους νευρώνες και τους σκελετικούς μύες, καθώς και σημαντικές μοναδικές ιδιότητες. Όπως ένας νευρώνας, ένα δεδομένο μυοκαρδιακό κύτταρο έχει αρνητικό δυναμικό μεμβράνης όταν βρίσκεται σε ηρεμία. Η διέγερση πάνω από μια τιμή κατωφλίου προκαλεί το άνοιγμα των καναλιών ιόντων με τάση και μια "πλημμύρα" κατιόντων στο κύτταρο. Τα θετικά φορτισμένα ιόντα που εισέρχονται στο κύτταρο προκαλούν χαρακτηριστικό αποπόλωσης ενός δυναμικού δράσης. Όπως ο σκελετικός μυς, η αποπόλωση προκαλεί το άνοιγμα των διαύλων ασβεστίου με τάση και την απελευθέρωση του Ca2+ από τα t-σωληνάρια . Αυτή η εισροή ασβεστίου προκαλεί απελευθέρωση ασβεστίου που προκαλείται από ασβέστιο από το σαρκοπλασματικό δίκτυο και το ελεύθερο Ca 2+ προκαλεί συστολή των μυών . Μετά από μια καθυστέρηση, τα κανάλια καλίου ξανανοίγουν και η προκύπτουσα ροή του Κ + από το κύτταρο προκαλεί επαναπόλωση στην κατάσταση ηρεμίας.  

Υπάρχουν σημαντικές φυσιολογικές διαφορές μεταξύ των κομβικών κυττάρων και των κοιλιακών κυττάρων. Οι ειδικές διαφορές στα κανάλια ιόντων και οι μηχανισμοί πόλωσης δημιουργούν μοναδικές ιδιότητες των κυττάρων του κόμβου SA, κυρίως η αυθόρμητη αποπόλωση που απαιτείται για τη δραστηριότητα του βηματοδότη του κόμβου SA.

Απαιτήσεις για αποτελεσματική άντληση 
Προκειμένου να μεγιστοποιηθεί η αποτελεσματικότητα των συστολών και της καρδιακής εξόδου, το σύστημα ηλεκτρικής αγωγιμότητας της καρδιάς διαθέτει:

 Ουσιαώδη καθυστέρηση του σηματος από τον κόλπο ως την κοιλία. Αυτό θα επιτρέψει στον κόλπο να αδειάσει εντελώς το περιεχόμενό τους στις κοιλίες. η ταυτόχρονη συστολή θα προκαλούσε αναποτελεσματική πλήρωση και αναρροή. Οι κόλποι είναι ηλεκτρικά απομονωμένοι από τις κοιλίες, συνδέονται μόνο μέσω του κόμβου AV που προκαλεί βραχεία καθυστέρηση στο σήμα.
 Συντονισμένη συστολή κοιλιακών κυττάρων. Οι κοιλίες πρέπει να μεγιστοποιήσουν τη συστολική πίεση για να ωθήσουν το αίμα στην κυκλοφορία, οπότε όλα τα κύτταρα των κοιλιών πρέπει να συνεργάζονται.
 Η κοιλιακή συστολή ξεκινά από την κορυφή της καρδιάς, προχωρώντας προς τα πάνω για να στείλει αίμα στις μεγάλες αρτηρίες. Η συστολή που πιέζει το αίμα προς την έξοδο είναι πιο αποτελεσματική από μια απλή συμπίεση από όλες τις κατευθύνσεις. Αν και το κοιλιακό ερέθισμα προέρχεται από τον κόμβο AV στον τοίχο που διαχωρίζει την κόλπο και τις κοιλίες, η δέσμη του His μεταδίδει το σήμα στην κορυφή.
 Η αποπόλωση εξαπλώνεται ταχύτατα  μέσω του καρδιακού μυός. Τα κύτταρα των κοιλιών συστέλλονται σχεδόν ταυτόχρονα.
 Τα δυναμικά δράσης του καρδιακού μυός διατηρούνται ασυνήθιστα. Αυτό αποτρέπει την πρόωρη χαλάρωση, διατηρώντας την αρχική συστολή μέχρις ότου ολόκληρο το μυοκάρδιο να έχει χρόνο να αποπολωθεί και να συρρικνωθεί.
 Απουσία τετανίας . Μετά τη συστολή, η καρδιά πρέπει να χαλαρώσει για να γεμίσει ξανά. Η παρατεταμένη συστολή της καρδιάς χωρίς χαλάρωση θα ήταν θανατηφόρα, και αυτό αποτρέπεται με την προσωρινή απενεργοποίηση ορισμένων καναλιών ιόντων.

Ηλεκτροκαρδιογράφημα 

Το ηλεκτροκαρδιογράφημα (ΗΚΓ) είναι καταγραφή της ηλεκτρικής δραστηριότητας της καρδιάς.

Κόμβος SA: Κύμα P 
Υπό κανονικές συνθήκες, η ηλεκτρική δραστηριότητα παράγεται αυθόρμητα από τον κόμβο SA, τον καρδιακό βηματοδότη. Αυτή η ηλεκτρική ώθηση διαδίδεται σε όλο τον δεξιό κόλπο και μέσω της δέσμης του Bachmann στο αριστερό κόλπο, διεγείροντας τη σύσπαση του μυοκαρδίου στον κόλπο. Η αγωγή των ηλεκτρικών παλμών σε όλο τον κόλπο αποκαλείται στο ΗΚΓ ως το κύμα Ρ . { 

Καθώς η ηλεκτρική δραστηριότητα εξαπλώνεται σε όλο τον κόλπο, ταξιδεύει μέσω εξειδικευμένων οδών, γνωστών ως εσωτερικών οδών, από τον κόμβο SA στον κόμβο AV .

Κόμβος και δέσμες AV: διάστημα PR 
Ο κόμβος AV λειτουργεί ως κρίσιμη καθυστέρηση στο σύστημα αγωγιμότητας. Χωρίς αυτήν την καθυστέρηση, οι κόλποι και οι κοιλίες θα συστέλλονταν ταυτόχρονα και το αίμα δεν θα έρρεε αποτελεσματικά από τους κόλπους προς τις κοιλίες. Η καθυστέρηση στον κόμβο AV σχηματίζει μεγάλο μέρος του τμήματος PR στο ΗΚΓ και τμήμα της κολπικής επαναπόλωσης μπορεί να αναπαρασταθεί από το τμήμα PR.

Το απώτερο τμήμα του κόμβου AV είναι γνωστό ως το δέσμη His .  Η δέσμη του Χις χωρίζεται σε δύο κλάδους στο μεσοκοιλιακό διάφραγμα: τον αριστερό κλάδο της δέσμης και τον δεξιό κλάδο της δέσμης. Ο αριστερός κλάδος της δέσμης ενεργοποιεί την αριστερή κοιλία, ενώ ο κλάδος της δεξιάς δέσμης ενεργοποιεί τη δεξιά κοιλία .

Ο αριστερός κλάδος της δέσμης είναι βραχύς, χωρίζεται σε αριστερό πρόσθιο θύλακα και αριστερό οπίσθιο θύλακα. Το αριστερό οπίσθιο τμήμα είναι σχετικά μικρό και ευρύ, με διπλή παροχή αίματος, καθιστώντας το ιδιαίτερα ανθεκτικό σε ισχαιμικές βλάβες. Ο αριστερός οπίσθιος θύλακας μεταδίδει παλμούς στους θηλοειδείς μύες, οδηγώντας στο κλείσιμο της μιτροειδούς βαλβίδας. Δεδομένου ότι ο αριστερός οπίσθιος θύλακας είναι βραχύτερος και ευρύτερος από τον δεξιό, οι παλμοί φθάνουν στους θηλοειδείς μύες λίγο πριν από την αποπόλωση και συνεπώς τη συστολή της αριστερής κοιλίας του μυοκαρδίου. Αυτό επιτρέπει την προένταση των τεντωδών χορδών, αυξάνοντας την αντίσταση στη ροή μέσω της μιτροειδούς βαλβίδας κατά τη διάρκεια της συστολής της αριστερής κοιλίας.  Ο μηχανισμός αυτός λειτουργεί με τον ίδιο τρόπο όπως οι προεντατήρες των ζωνών ασφαλείας του αυτοκινήτου.

Ίνες Purkinje / κοιλιακό μυοκάρδιο: σύμπλεγμα QRS 
Οι δύο κλάδοι δέσμων λαμβάνουν σχήμα κώνου για να παραγάγουν πολλές ίνες Purkinje, οι οποίες διεγείρουν τη σύσπαση μεμονωμένων ομάδων καρδιακών μυικών κυττάρων. 

Η εξάπλωση της ηλεκτρικής δραστηριότητας μέσω του κοιλιακού μυοκαρδίου παράγει το σύμπλεγμα QRS στο ΗΚΓ .

Η κολπική επαναπόλωση εμφανίζεται και καλύπτεται κατά τη διάρκεια του συμπλέγματος QRS με κοιλιακή αποπόλωση στο ΗΚΓ .

Κοιλιακή επαναπόλωση 
Το τελευταίο γεγονός του κύκλου είναι η επαναπόλωση των κοιλιών . Είναι η αποκατάσταση της κατάστασης ανάπαυσης. Στο ΗΚΓ, η επαναπόλωση περιλαμβάνει το σημείο J, το τμήμα ST και τα κύματα T και U. 

Το διαρθρωτικά μετρημένο τμήμα PQRS ενός ηλεκτροκαρδιογραφήματος επηρεάζεται κυρίως από το συμπαθητικό νευρικό σύστημα . Τα κύματα T (και περιστασιακά U) επηρεάζονται κυρίως από το παρασυμπαθητικό νευρικό σύστημα που καθοδηγείται από ολοκληρωμένο έλεγχο του εγκεφαλικού συστήματος από το νεύρο του κόλπου και από τα βοηθητικά γάγγλια του θωρακικού νωτιαίου μυελού.

Ώθηση ( δυναμικό δράσης ) που προέρχεται από τον κόμβο SA με σχετικό ρυθμό 60-100 παλμών ανά λεπτό είναι γνωστή ως φυσιολογικός φλεβοκομβικός ρυθμός . Εάν εμφανιστούν νεφρικά παλμοί SA με ρυθμό μικρότερο από 60 παλμών ανά λεπτό, ο καρδιακός ρυθμός είναι γνωστός ως βραδυκαρδία κόλπων . Εάν εμφανιστούν οζώδεις παλμοί SA με ρυθμό που ξεπερνά τους  100bπαλμούς ανά λεπτό, η επακόλουθη ταχεία καρδιακή συχνότητα είναι η ταχυκαρδία κόλπων . Ωστόσο, αυτές οι καταστάσεις δεν είναι απαραίτητα άσχημα συμπτώματα. Οι εκπαιδευμένοι αθλητές, για παράδειγμα, συνήθως εμφανίζουν καρδιακούς παλμούς βραδύτερους από 60 παλμούς ανά λεπτό όταν δεν ασκούνται. Εάν ο κόμβος SA δεν αρχικοποιηθεί, η σύνδεση AV μπορεί να αναλάβει τον κύριο βηματοδότη της καρδιάς. Η σύνδεση AV αποτελείται από τον κόμβο AV, τη δέσμη His και τη γύρω περιοχή. έχει κανονικό ρυθμό 40 έως 60 παλμούς ανά λεπτό. Αυτοί οι "διασταλτικοί" ρυθμοί χαρακτηρίζονται από "χαμένο" ή ανεστραμμένο κύμα Ρ. Εάν τόσο ο κόμβος SA όσο και η σύνδεση AV αποτύχουν να αρχικοποιήσουν την ηλεκτρική ώθηση, οι κοιλίες μπορούν να πυροδοτήσουν οι ίδιες τους ηλεκτρικούς παλμούς με ρυθμό 20 έως 40 παλμούς ανά λεπτό και θα έχουν σύμπλεγμα QRS μεγαλύτερο από 120 ms. Αυτό είναι απαραίτητο για την καλή λειτουργία της καρδιάς.

Κλινική σημασία

Αρρυθμία 
Η «αρρυθμία» αναφέρεται σε ανώμαλο ρυθμό ή ταχύτητα ρυθμού του καρδιακού παλμού. Ένας μη φυσιολογικός ρυθμός ή ταχύτητα ορίζεται ως ένας που δεν είναι φυσιολογικός .

Ταχύτητα 
Καρδιά σε ανάπαυση που κτυπά πιο αργά από 60 παλμούς ανά λεπτό, ή ταχύτερα από 100 παλμούς ανά λεπτό, θεωρείται ότι έχει αρρυθμία. Καρδιακός ρυθμός βραδύτερος από 60 παλμούς ανά λεπτό είναι γνωστός ως βραδυκαρδία και ένας καρδιακός παλμός ταχύτερος από 100 είναι γνωστός ως ταχυκαρδία .

Φυσιολογικά 
Ορισμένα άτομα, για παράδειγμα οι προπονημένοι αθλητές, μπορεί να έχουν καρδιακούς ρυθμό βραδύτερο από 60 παλμούς ανά λεπτό όταν δεν ασκούνται. Εάν ο κόμβος SA δεν αρχικοποιηθεί, η σύνδεση AV μπορεί να αναλάβει τον κύριο βηματοδότη της καρδιάς. Η σύνδεση AV «περιβάλλει» τον κόμβο AV (ο κόμβος AV δεν είναι σε θέση να αρχικοποιήσει τις δικές του παλμούς) και έχει κανονικό ρυθμό 40 έως 60 bpm. Αυτοί οι "τμηματικοί" ρυθμοί χαρακτηρίζονται από "χαμένο" ή ανεστραμμένο Ρ-Κύμα. Εάν τόσο ο κόμβος SA όσο και η σύνδεση AV αποτύχουν να αρχικοποιήσουν την ηλεκτρική ώθηση, οι κοιλίες μπορούν να πυροδοτήσουν οι ίδιες τους ηλεκτρικούς παλμούς με ρυθμό 20 έως 40 παλμούς ανά λεπτό και θα έχουν σύμπλεγμα QRS μεγαλύτερο από 120 ms.

Βηματοδότης 
Σε περίπτωση αρρυθμίας, μπορεί να εισαχθεί χειρουργικά βηματοδότης στο σύστημα ηλεκτρικής αγωγιμότητας.

Παραπομπές 

Σελίδες με μη επιθεωρημένες μεταφράσεις