Iontový podklad akčního napětí srdečních buněk: metodiky, fyziologie a vybrané patologie
Doc. MUDr. Markéta Bébarová, Ph.D.
Doc. MUDr. Milena Šimurdová, CSc. Doc. RNDr. Ing. Jiří Šimurda, CSc.
Fyziologický ústav, Lékařská fakulta, Masarykova univerzita
Vybrané kapitoly z fyziologie
Aorta
Superior vena cava
Sinoatrial node
Internodal pathways
Atrioventricular
SA node
Action potential
Atrial muscle AV node
LAF
Common bundle Bundle branches
Purkinje fibers
0
V
m
(mV)
-80 L
'r<r& 'ks
iiiiIQRSiIiiiiIiii 0.2       0,4 0.6 Time (s)
http://tmedweb.tulane.edu/tmedwiki/doku.php/intro to the h eart cardiac electrophysiology
^^^^^^^^^^^^ 2
C°ÍTAS
Iontový podklad akčního napětí
Iontové kanály
Acetylcholine External ligands (nicotinergic)
CABA
Membrane stretch
	4 Intracellular metabolites	K+       j Cl-	3 Intracellular messenger substances	
				
Despopoulos, Color Atlas of Physiology © 2003
^^^^^^^^^^^^ 2
C°ÍTAS
Action potential
Superior vena cava
Sinoatrial node
Význam znalostí elektrických vlastností srdečních
buněk pro klinickou medicínu
Dědičné arytmogenní syndromy Získané arytmogenní syndromy
Na podkladě jiných základních onemocnění srdce Vedlejší účinky farmak -   Účinky jiných látek, včetně látek návykových
Náhlá srdeční smrt Mechanismy účinku antiarytmik
J_L
I í>   ^^^^^^^^^^^^ 2
C°ÍTAS
r
Elektrofyziologické metody
v kardiológii
""N
1) Organizmus jako celek (EKG)
2) Izolované srdce (Langendorff)
3) Části srdeční tkáně
4) Izolované srdeční buňky
5) Jednotlivé membránové kanály
Z/pes D. a Jalife J. (2003)
Cardiac Electrophysiology: From Cell To Bedside
Elektrofyziologické metody v kardiológii	
1) Organizmus jako celek (EKG) 2) Izolované srdce (Langendorff)	
měřená veličina: nap	>ětí (V) |
rozdíl potenciálů <p mezi dvěm objemového vodiče ^ (vně buněk)	a body V = <P2-<Pi
/-\
Elektrofyziologické metody
_v kardiológii_
1) Organizmus jako celek (EKG)
2) Izolované srdce (Langendorff)
Registrované signály představují součet příspěvků elektrické aktivity jednotlivých buněk sledovaného orgánu při šíření elektrického vzruchu.
/-\
Elektrofyziologické metody
_v kardiológii_
1) Organizmus jako celek (EKG)
2) Izolované srdce (Langendorff)
3) Části srdeční tkáně
4) Izolované srdeční buňky
5) Jednotlivé membránové kanály
Zipes D. a Jalife J. (2003)
Cardiac Electrophysiology: From Cell To Bedside
	Elektrofyziologické metody	
	v kardiológii	J
	3) Části srdeční tkáně	
	4) Izolované srdeční buňky	
	5) Jednotlivé membránové kanály	
měřené veličiny: 1) membránové napětí (V)		
ŕ	rozdíl potenciálů mezi extra- a intracelulárním prostředím (přes buněčnou membránu) ^^^^^^^	
	• ÍT>    <Pe        | V =<Pr<Pe	)
tTTěřené^eMčmy^2^memb		
ZÁKLADNÍ PRINCIPY MĚŘENÍ NA JEDNOTLIVÝCH ÚROVNÍCH
ORGANIZMU
V___J
UROVEN CELÉHO ORGANIZMU
elektrogram Hisova svazku
50 mV
map
(monofázický Akční Potenciál)
přísavná elektroda
v r
zaznamenávaná veličina: NAPETI (Jako rozdíl potenciálu)
metoda: povrchové a intrakardiální elektrody
Elektrogram Hisova svazku
SA AV
<-><—>
pq qrs
PA	- doba šíření excitace síněmi
	
AH	- doba šíření excitace av uzlem
	
HV	- doba šíření excitace Hisovým
	svazkem
UROVEN IZOLOVANÉHO ORGANU
LANGENDORFFOVO. ZAŘÍZENÍ
aorta
aortální chlopeň uzavřena
prázdné komory
T
._	i   v \^ r			
				<
	,_,			
	1			
referenční elektroda			i	
F Q		
elektrogram		
		Um V]
MAP
v r
zaznamenávaná veličina: NAPETI (jako rozdíl potenciálu)
metoda: elektrody zabudované v lázničce
nebo epikardiální přísavná elektroda
MULTICELULÁRNÍ SRDEČNÍ PREPARÁTY
referenční Ag/AgCI elektroda
zaznamenávané veličiny: membránové r membránové p	lapětí troudy 1 m
metody: skleněné mikroelektrody--* metoda vnuceného proudu 'eur metoda vnuceného napětí 'volU	—SBBB9 renř cl amp' ige clamp'
(   . « ^
DVE ELEKTROFYZIOLOGICKE METODY ZALOŽENÉ NA IZOLACI SRDEČNÍCH
BUNĚK
BUNĚČNÁ ELEKTROFYZIOLOGIE
ENZYMATICKÁ IZOLACE SRDEČNÍCH BUNĚK
Úspěšná disociace srdeční tkáně poskytuje
dostačující frakci živých, funkčně nepoškozených buněk, odpovídajících na elektrickou stimulaci:
• KONTRAKCÍ
• ELEKTRICKOU AKTIVITOU
(AKČNÍM NAPĚTÍM a MEMBRÁNOVÝMI PROUDY)
IZOLOVANE SRDEČNÍ BUNKY
IZOLOVANE SRDEČNÍ BUNKY
__^	
metody: skleněné mikroelektrody-"",,,,",,,"~	
	
IZOLOVANE SRDEČNÍ BUNKY
/
Technika patch clamp při měření z celé buňky
(whole cell patch cla mo techniaue
IZOLOVANE SRDEČNÍ BUNKY
membránové napětí
membránové proudy
zaznamenávané veličiny: membránové napětí
membránové proudy
metody: skleněné mikroelektrody
metoda vnuceného proudu 'current clamp' metoda vnuceného napětí 'voltage clamp'
IZOLOVANE SRDEČNÍ BUNKY
metoda vnuceného proudu
'current clomp'
metoda vnuceného napětí 'voltage clomp'
'm
u,
r
JEDNOTLIVÉ MEMBRÁNOVÉ KANÁLY
(molekulárni úroveň)
skleněná mikroelektroda
jui_nnji±'*'
proud jedním kanálem
část membrány ('patch') . s jedním kanálem
-o
zaznamenávaná veličina: proud jedním kanálem v odezvě
na vnucené membránové napětí
metody: skleněná mikroelektroda
metoda 'patch clamp' při měření z jediného kanálu v membráně uvnitř hrotu mikroelektrody
Možnosti využití těchto technik
Studium elektrických vlastností srdečních buněk za fyziologických i patologických podmínek
Studium farmakologického ovlivnění elektrických vlastností srdečních buněk
C°ÍTAS
Metody studia elektrofyziologických vlastností